Дополнительные ссылки
 
Информационные
 ресурсы ИОНХ РАН 
Внешние ресурсы

Top.Mail.Ru

Главная страница / Структура института  /  Научные направления  /  Координационная химия  /  Лаборатория кристаллохимии и рентгеноструктурного анализа

Лаборатория кристаллохимии и рентгеноструктурного анализа

Заведующий лабораторией – к.х.н. Чураков Андрей Викторович
 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
Основные направления работы
  • Исследование кристаллохимии пероксосольватов органических соединений.
  • Изучение реакций твердофазного [2+2]-фотоциклоприсоединения.
  • Анализ механизмов фазовых переходов в жидкокристаллических соединениях.
  • Поиск особенностей кристаллических упаковок люминесцентных красителей.
  • Изучение супрамолекулярного строения сокристаллов лекарственных препаратов.
  • Квантово-химические расчеты многокомпонентных кристаллов методом DFT с периодическими граничными условиями.
  • Исследование строения и фазовых переходов карбоксилатов щелочных металлов.
  • Построение баз данных функциональных свойств органических и координационных соединений, разработка моделей машинного обучения на их основе.
  • Синтез и изучение оптических характеристик циклометаллированных комплексов иридия(III) и родия(III).
Наиболее значимые результаты
 
Обнаружено явление пероксоморфизма (сольватоморфизма по Н2О2) при кристаллизации разнообразных органических коформеров из растворов пероксида водорода существенно разных концентраций.
 
Установлена возможность обратимых фазовых переходов в кристаллах органических пероксосольватов.
 
Впервые показано, что донорные водородные связи НООН…А (A = O, N, Hal) имеют решающее значение для образования пероксосольватов в силу их значительно большей прочности по сравнению с акцепторными. Установлено, что в структурах пероксосольватов всегда как минимум присутствуют две такие Н-связи.
 
Найдены структурные критерии, делающие возможным изоморфное замещение молекул пероксида молекулами воды в структурах органических пероксосольватов/гидратов. Показано, что данное явление не является чем-то исключительным, а носит часто встречающийся характер в кристаллохимии пероксосольватов и в значительной степени определяет их стабильность.
Обнаружен изоморфизм гидразиносольватов и гидратов, открыто явление изоморфного замещения гидразина на молекулы воды в кристаллах. Показано, что оно носит иной характер, чем соответствующее замещение в пероксосольватах.
 
Сформулированы требования к органическим коформерам, необходимые для получения высокостабильных пероксосольватов с максимально возможным (шесть) количеством водородных связей, образуемых молекулами перекиси в кристаллах.
 
Впервые получены пероксосольваты, содержащие большие (10 – 12 молекул) водородно-связанные 0D-кластеры из молекул пероксид, и, таким образом, демонстрирующие очень высокое содержание активного кислорода.
 
Получен и структурно исследован широкий ряд пероксосольватов, содержащих H-связанные 1D- и 2D-мотивы (цепи и слои разнообразных топологий) только из молекул пероксида или пероксида и воды. Впервые сформулированы требования к органическим коформерам, дающие возможность направленного получения таких структур.
 
Впервые получены перспективные кристаллические аддукты перекиси водорода с антибиотиками хинолинового и нитрофуранового рядов.
 
С помощью прецизионного рентгеноструктурного анализа и периодических расчетов методами теории функционала плотности установлены специфические особенности ковалентной связи HO−OH в кристаллах пероксосольватов. Найдено, что критическая точка (3, −1) связи O−O характеризуется большим положительным значением Лапласиана электронной плотности > 0.30 а.е. Таким образом, связь O−O невозможно отнести ни к одному из двух типов межатомных взаимодействий, «shared interactions» и «closed-shell interactions», и подтверждено существование нового типа межатомных взаимодействий - «charge-shift» связи.
 
Впервые определены кристаллические структуры всех полиморфных модификаций ацетата калия, а также установлены точные составы и структуры его кристаллогидратов, что позволило кардинально пересмотреть устоявшиеся в литературе данные о фазовой диаграмме системы ацетат калия – вода.
Для ацетата натрия обнаружен новый низкотемпературный полиморф, исправлены ошибки в описании ранее известных кристаллических форм и установлены точные условия их кристаллизации. Впервые получены и структурно изучены кристаллические структуры двух полиморфов ацетата рубидия. Проведено систематическое сравнение структур, термических свойств и гигроскопичности ацетатов Na, K и Rb.
В кристаллической структуре сорбата калия обнаружено нековалентное взаимодействие катион-π между ионом калия и двойной связью аниона сорбиновой кислоты. Показано, что разрыв этого взаимодействия при нагреве является ключевым механизмом обратимого фазового перехода, сопровождающегося скачкообразным увеличением толщины кристалла.
 
Созданы крупнейшие в мире датасеты по растворимости органических соединений в индивидуальных органических растворителях, смесях органических растворителей, и противоопухолевой активности металлокомплексов, ставших глобальным стандартом для AI-молекулярного дизайна в химии и фармацевтике. На основе последнего разработаны модели машинного обучения для предсказания класса цитотоксичности комплексов металлов.
 
На основе новой созданной базы данных люминесцентных свойств бис-циклометаллированных комплексов иридия(III) разработаны и завалидированы на новых экспериментальных данных модели машинного обучения, позволяющие предсказывать люминесцентные характеристики таких комплексов.
 
Показано, что внедрение редокс-активных лигандов к циклометаллированному иридиевому остову позволяет получить серию стабильных радикальных бис-циклометаллированных комплексов иридия(III), которые демонстрируют настраиваемое в широких пределах длинноволновое поглощение и фототермический эффект.
 
Показано, что координационно ненасыщенный пентакоординированный бис-циклометаллированный хлорид с 1,2-дифенилфенантроимидазолом способен демонстрировать двойную каталитическую активность, зависящую от выбора растворителя. 
 
Сотрудники лаборатории
 
  1.  Беззубов Станислав Игоревич
с.н.с., к.х.н.
  2.  Венер Михаил Владимирович
в.н.с., д.ф-м.н.
  3.  Илюхин Андрей Борисович
в.н.с., д.х.н.
  4.  Калле Паулина
м.н.с.
  5.  Киселева Марина Алексеевна
м.н.с.
  6.  Краснов Лев Валерьевич
  7.  Кузьмина Людмила Георгиевна
  8.  Лермонтова Эльмира Харисовна
  9.  Навасардян Мгер Арменович
10. Татарин Сергей Владимирович   
м.н.с.
г.н.с., д.х.н.
н.с., к.х.н.
с.н.с., к.х.н.
н.с., к.х.н.
 
Аспиранты лаборатории
  1. Киселева Марина Алексеевна
  2. Краснов Лев Валерьевич
Наиболее значимые публикации
  1. E.V. Nykhrikova, M.A. Kiseleva, P. Kalle, S.S. Mariasina, S.A. Kozyukhin, S.V. Tatarin, S.I. Bezzubov, Stimuli-Responsive Multifunctional Iridium(III) Complex Exhibiting Thermo-, Vapochromism, and Double Catalytic Activity // Inorg. Chem., 2025, V. 64, № 10, P. 5210−5220. Doi: 10.1021/acs.inorgchem.5c00155
  2. S.V. Tatarin, L.V. Krasnov, E.V. Nykhrikova, M.M. Minin, D.E. Smirnov, A.V. Churakov, Bezzubov S.I. Towards Accelerating the Discovery of Efficient Iridium(III) Emitters Using Novel Database and Machine Learning Based Only on Structural Formula // J. Mater. Chem. C, 2025, V. 13, № 16, P. 8217–8227. Doi: 10.1039/D5TC00305A
  3. L.V. Krasnov, D.I. Malikov, M.A. Kiseleva, S.V. Tatarin, Bezzubov S.I., BigSolDB 2.0, dataset of solubility values for organic compounds in different solvents at various temperatures // Sci. Data, 2025, V. 12, № 1, 1236. Doi: 10.1038/s41597-025-05559-8
  4. S.V. Tatarin, I.S. Zhuravlev, M.M. Minin, V.V. Emets, K. Arsenyeva, A.V. Piskunov, S.I. Bezzubov, Stable Radical Iridium(III) Complexes with Tunable Panchromatic Absorption //Inorg. Chem., 2025, V. 64, № 50, P. 24579-24593. Doi: 10.1021/acs.inorgchem.5c04128
  5. P. Kalle, S.I. Bezzubov, L.G. Kuzmina, A.V. Churakov, New Insights into the Structure, Thermal Properties, and Photostability of Industrially Relevant Salts of Sorbic Acid // Cryst. Growth Des., 2024, V. 24, № 21, P. 9173−9181. Doi: 10.1021/acs.cgd.4c01197
  6. P. Kalle, S.I. Bezzubov, E.V. Latipov, A.V. Churakov, Composition, structure, and thermal properties of potassium acetate hydrates // Inorg. Chem., 2025, V. 64, № 4, P. 2146-2153. Doi: 10.1021/acs.inorgchem.4c05536
  7. P. Kalle, S.I. Bezzubov, M.V. Vener, A.V. Churakov, Polymorphism and Crystallization of Sodium Acetate // Cryst. Growth Des., 2025, V. 25, № 20, P. 8658–8664. Doi: 10.1021/acs.cgd.5c01101
  8. A.V. Churakov, Three peroxomorphic H2O2 adducts of antibiotic furacin: the first cases of 2D hydrogen-bonded peroxide layers and concerted flip-flop hydrogen disorder of peroxide species // CrystEngComm, 2024, V. 26, № 42, P. 5996-6002. Doi: 10.1039/d4ce00822g
  9. M.V. Vener, A.G. Medvedev, A.I. Stash, A.A. Mikhaylov, P.V. Prikhodchenko, D.E. Baravikov, I.L. Dalinger, A.V. Churakov, F.M. Dolgushin, The first experimental charge density studies and comparative periodic DFT calculations for crystalline hydrogen peroxide adducts: peculiarities of the HO−OH covalent bond // J. Phys. Chem. Lett., 2025, V. 16, № 40, P. 10316-10323. Doi: 10.1021/acs.jpclett.5c01752
  10. L. Krasnov, D. Malikov, M.A. Kiseleva, E.V. Nykhrikova, S.V. Tatarin, S.I. Bezzubov, Machine Learning Approach to Anticancer Activity Prediction of Transition-Metal Complexes Based on a Large-Scale Experimental Database// J. Med. Chem. 2026, V. 69, P. 8838–8851. Doi: 10.1021/acs.jmedchem.5c02755
  11. D. Malikov, L. Krasnov, M. Kiseleva, E. Meshcheriakova, F. Kuznetsov, V. Elistratov, M. Vasiyarov, S. Tatarin, S. Bezzubov, Dataset of solubility values for organic compounds in binary mixtures of solvents at various temperatures // Sci Data 2026, V. 13, № 727. Doi: 10.1038/s41597-026-07047-z. 
Гранты и проекты
 
Гранты Российского научного фонда
  • РНФ 24-13-00410 «Пероксосольваты нитросоединений: путь к новым энергоемким материалам, твердым источникам активного кислорода и лекарственным формам» (2024-2026 гг.)
  • РНФ 24-73-10232 «Хромофорные циклометаллированные комплексы иридия(III) для применения в оптических и фототермических материалах» (2025-2026 гг.)
  • 17-73-10084 «Фотосенсибилизаторы на основе комплексов 4d6 и 5d6 металлов с ароматическими дикетонами для фотовольтаики» (2017-2018 гг.)
  • 16-13-10273 «Разработка моделей мезофазы и механизмы фазовых переходов в жидкокристаллических соединениях» (2016-2018 гг.)
Гранты Российского фонда фундаментальных исследований
  • 17-03-00762-а «Кластеры пероксида водорода в сокристаллах с кавитандами: получение, установление структуры и анализ сеток водородных связей» (2017-2019гг.)
  • 14-03-00012/14 «Кристаллографический подход к исследованию твердофазного [2+2]-фотоциклоприсоединения в ненасыщенных соединениях, рентгеноструктурное исследование» (2014-2016 гг.)
Грант Royal Society of Chemistry
  • International Project (2011-2012 гг.)
Научное сотрудничество
  • Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН (г. Иваново)
  • ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН (г. Москва)
  • Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова (г. Москва)
  • Луганский государственный университет им. В. Даля
  • Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе (г. Москва)
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Рассылка новостей