Оренбургский государственный университет

2.1. Химия неорганических, элементоорганических и гетероциклических соединений в экстракционных и ионообменных процессах, протекающих при химической переработке руд и техногенных отходов

Основатели научного направления — Стряпков Анатолий Владимирович, доктор химических наук, профессор; Козьминых Владислав Олегович, доктор химических наук, профессор.

Руководитель научного направления — Сальникова Елена Владимировна, доктор биологических наук, кандидат химических наук, доцент, заведующая кафедрой химии.

Направления подготовки:

• Бакалавриат: 04.03.01 Химия (профиль «Нефтехимия»)
• Магистратура: 04.04.01 Химия (магистерская программа «Физическая и аналитическая химия»)
• Специалитет: 04.05.01 Фундаментальная и прикладная химия (специализация «Аналитическая химия»)
• Аспирантура:

  1.4.4 Физическая химия (с 2022 г.)

  04.06.01 Химические науки (направленность «Математическая и квантовая химия»)

Основные области исследований:

• изучение ионообменных и экстракционных вариантов переработки высокоминерализованных пластовых и рудничных вод, бедных руд и техногенных отходов;
• тонкий органический синтез биологически активных гетероциклических соединений и металлохелатных комплексов с поликарбонильными лигандами;
• спектральный анализ продуктов тонкого органического синтеза.

Основные научные результаты

• Выявлено, что синергетный эффект в системе йод — изооктан — ТБФ — вода достигается за счет взаимодействия иода с ТБФ по смешанному механизму: сольватному и гидратно-сольватному.
• Обнаружено, что при экстракции иода трибутилфосфатом из водных растворов, элементный иод экстрагируется без образования химических или водородных связей. Это свидетельствует о простом физическом распределении иода между органической и водной фазами.
• Экспериментально установлено, что на скорость процесса экстракции элементного иода из водных растворов оказывает влияние, как скорость перемешивания раствора, так и площадь поверхности контакта фаз, что указывает на диффузионный режим экстракции, при котором на скорость процесса оказывает влияние только скорость диффузии.
• Получены новые представители ряда 1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-пиразолона, ацилпируватов и 1,6-дизамещенных 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений.
• Осуществлены реакции металлообмена оксоенолятов натрия с солями металлов(II, III); синтезированы комплексы тетрадентатных производных алифатического ряда 1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-пиразолона с катионами металлов(II, III), обладающие бактерицидными или бактериостатическими свойствами.
• Синтезированы 3-арилгидразоно-2,4-диоксоалканоаты; получены новые азагетероциклы – производные хиноксалина и бензоксазина, обладающие значительным противомикробным эффектом.
• Установлено строение синтезированных соединений современными спектральными методами анализа.
• Изучены противомикробные свойства полученных соединений в отношении клинических изолятов бактериальных штаммов Staphylococcusaureus P-209, Escherichiacoli M17, Bacillussubtilis 534 с использованием метода агаровых лунок.
• Изучена экстракция церия из азотнокислых сред индивидуальными экстрагентами ди–(2–этилгесил)фосфорной кислотой (Д2ЭГФК) и три–н–бутилфосфатом (ТБФ), а также их смесями. Установлено наличие синергетного эффекта при использовании смеси экстрагентов ТБФ и Д2ЭГФК в соотношении 4:1 для кислых сред. Определены синергетические коэффициенты экстракции церия смесью экстрагентов из азотнокислой среды.
• Изучена сорбционная активность наночастиц железа и магнетита по отношению к ионам свинца и кадмия. В качестве сорбентов использовались как системы на основе наночастиц, так и в смеси с гуминовой кислотой. Выявлено, что система, состоящая из смеси наночастиц железа или магнетита с гуминовой кислотой обладает улучшенными сорбционными характеристиками по отношению к ионам извлекаемых металлов. Выявлены различия в механизмах сорбции ионов Pb²⁺ и Cd²⁺.
• Изучена принципиальная возможность промышленного совместного извлечения иода и брома из природных пластовых, попутных и техногенных буровых вод. Определены оптимальные параметры совместного извлечения и ключевые соотношения компонентов.
• Исследована экстракция ионов церия (IV) легкоплавкими экстракционными смесями на основе трибутилфосфата и твердых углеводородов. Определены синергетические эффекты. Изучена термодинамика процессов экстракции. Разработана методика кинетического определения ионов церия (IV) в сильнокислой среде.
• Изучена сорбционная активность наночастиц железа и магнетита по отношению к ионам свинца и кадмия в присутствии гуминовых кислот, выделенных из бурого угля Тюльганского месторождения. Выявлено, что при соотношении наночастиц железа с гуминовой кислотой 2:8 и наночастиц магнетита с гуминовой кислотой 8:2 наблюдается повышенная сорбционная емкость по отношению к ионам кадмия и свинца, что связано с различными механизмами сорбции.
• Проведены работы по подбору оптимального соотношения компонентов в альтернативной экстракционной композиции Д2ЭГФК — изооктан. Установлено, что наиболее оптимальным является соотношение в смеси Д2ЭГФК и изооктан 3:7 и на одну молекулу йода приходится одна или две молекулы комплексного соединения состава [Н₃О(Н₂О)₃·0,5Д2ЭГФК]⁺А^–, где А^– — это полигалогенидный анион. Выявлено отсутствие выраженного влияния ионной силы раствора на процесс экстракции.
• Сложноэфирной конденсацией Клайзена метилкетонов с диалкилоксалатами получены новые карбонилсодержащие продукты тонкого органического синтеза. Исследованы цепные и кольчато-цепные таутомерные равновесия в растворах этих соединений. Обоснована возможность использования натриевых енолятов эфиров 2,4-диоксокислот, их ближайших производных и 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений как реакционноспособных π-электроноизбыточных систем в органическом синтезе, изучаются свойства этих систем, в частности реакции с нуклеофильными реагентами. Реакциями комплексообразования натриевых енолятов с солями металлов(II) получены металлахелаты меди(II), кобальта(II), никеля(II), марганца(II), бария, кальция, цинка. На основе данных ИК спектроскопии изучается структура полученных соединений.
• Структуры полученных веществ подтверждены качественными реакциями, основанными на свойствах антипирина, в совокупности с методами ЯМР 1Н, ИК-, раман-спектроскопии, масс-спектрометрии. Спектр КР 1,1,2,2-тетра-[1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-оксопиразол]этана сравнен со спектром КР диантипирилметана, выявлены общие полосы одинаковой интенсивности.
• Определены физические свойства 1,3-пропилен-бис-[4,4ʹ-метилен-бис-(1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-пиразолона)] с точки зрения температуры плавления и растворимости. Произведен синтез координационных соединений 1,1,2,2-тетра-[1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-оксопиразол]этана с ионами Co(II), Mn(II), Ni(II) в условиях СВЧ-активации. Методом электронной спектроскопии показана возможность новых производных антипирина образовывать комплексные соединения с d-элементами.

Персональный состав коллектива:

1. Сальникова Елена Владимировна, д-р биол. наук, канд. хим. наук, доцент, заведующая кафедрой химии
2. Биксентеев Альберт Русланович, студент гр. 23Хим(м)ФАХ
3. Калимуллин Ильдар Рамильевич, студент гр. 18ФПХ(с)АХ
4. Каныгина Ольга Николаевна, профессор, д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры химии
5. Кунавина Елена Александровна, доцент, канд. хим. наук, доцент кафедры химии
6. Кушнарева Ольга Павловна, старший преподаватель кафедры химии
7. Левенец Татьяна Васильевна, канд. хим. наук, доцент кафедры химии
8. Нургалиева Юлия Серековна, студент гр. 18ФПХ(с)АХ
9. Осипова Елена Александровна, старший преподаватель кафедры химии
10. Пешков Сергей Алексеевич, канд. хим. наук, доцент кафедры химии
11. Пономарева Полина Александровна, старший преподаватель кафедры химии
12. Симонова Алёна Васильевна, студент гр. 23Хим(м)ФАХ
13. Степанов Артем Дмитриевич, студент гр. 19Хим(б)НХ
14. Строганова Елена Алексеевна, канд. хим. наук, доцент кафедры химии
15. Тарасова Т.Ф., доцент, канд. техн. наук, доцент кафедры химии
16. Ткачева Татьяна Александровна, канд. хим. наук, доцент кафедры химии
17. Юдин Александр Андреевич, аспирант гр. З-20ХН(а)МКХ

Основные данные о деятельности за период с 2019 по 2023 г.:

Количество публикаций участников коллектива, в том числе:

Поощрения и достижения:

Левенец Т.В. — победитель конкурса персональных стипендий и премий для молодых ученых Оренбургской области (2015, 2019, 2022).

Пешков С.А. — победитель конкурса персональных стипендий и премий для молодых ученых Оренбургской области (2019, 2022, 2023).

Сальникова Е.В. — звание «Почетный работник сферы образования Российской Федерации» (2019), лауреат премии губернатора Оренбургской области в сфере науки и техники (2020).

Патенты:

1. Устройство для обеззараживания воздуха / Сизенцов А.Н., Сизенцов Я.А., Суслов В.С., Торшков А.А., Быков А.В., Межуева Л.В.; патентообладатель Оренбург. гос. ун-т. Патент на изобретение № 2747882, дата государственной регистрации 17.05.2021.
2. Способ получения гетита / О.Н. Каныгина, А.Г. Четверикова, Л.В. Межуева; патентообладатель Оренбург. гос. ун-т. — № 2020136046; заявл. 03.11.2020; опубл. 31.05.2021, Бюл. № 16. — 2 с.
3. Способ комплексной переработки магнийсодержащего сырья с получением чистого оксида магния [Электронный ресурс] : патент 2777802 Российская Федерация / Е.А. Строганова, А.В. Нагметова, С.В. Бойко; патентообладатель Оренбург. гос. ун-т. — № 2022101931; заявл. 28.01.2022; опубл. 10.08.2022, Бюл. № 22. — 1 с.
4. Способ получения функциональной керамики из природного необогащенного глинистого сырья : пат. на изобретение RU 2802765 C1 / Четверикова А.Г., Бердинский В.Л., Каныгина О.Н., Межуева Л.В.; патентообладатель Оренбург. гос. ун-т. — № 2022126848; заявл. 17.10.2022; опубл. 01.09.2023.
5. Средство для продуцирования органических соединений, обладающих антибактериальной и антиоксидантной активностью : пат. 2802776 Рос. Федерация / Строганова Е.А., Гладышева И.В., Черкасов С.В.; патентообладатель Оренбург. федер. исследоват. центр Урал. отделения Рос. акад. наук. — № 2023101178; заявл. 20.01.2023; опубл. 01.09.2023, Бюл. № 25.

Достижения студентов:

• студент Сизенцов Я.А. (гр. 17ФПХ(с)АХ) — диплом лауреата стипендии Президента РФ (Москва, 2019);
• аспирантка Дошарова Д.Т. (гр. 18ХН(с)МКХ) — лауреат конкурса на соискание премии губернатора Оренбургской области для талантливой молодежи за 2019 г.;
• студенты приняли участие в XVI Международном конкурсе научно-исследовательских работ 16.06.2020 ОНР PTSCIENCE (Москва, 2020) и награждены: Андреева Н.В. (гр. 15ФПХ(с)АХ) — дипломом лауреата I степени, Торгашова Д.Д. и Емельянова К.Г. (гр. 15ФПХ(с)АХ) — дипломами за I и III место, Ильина Е.Д. и Косяченко В.К. (гр. 18Хим(б)НХ) — дипломом за II место;
• студентка Симонова А.В. (гр. 23Хим(м)ФАХ) — диплом I степени в Международном конкурсе студенческих работ (г. Челябинск, 21.11.2023).

В рамках проводимых исследований студентами за период с 2019 по 2023 год было опубликовано 166 статей в сборниках конференций, в том числе без участия научного руководителя (2019 — 24, 2020 — 32, 2021 — 31, 2022 — 37, 2023 — 42).

Членами коллектива и под руководством членов коллектива защищено 4 кандидатские диссертации: Андреева В.А. (2016), Горбунова А.В. (2017), Пешков С.А. (2017), Строганова Е.А. (2019) — и одна докторская диссертация: Сальникова Е.В. (2019).

Основные научные проекты коллектива:

1. Синтез и исследование комплексообразующих свойств тетрадентатных производных антипирина (грант правительства Оренбургской области в сфере научной и научно-технической деятельности, соглашение № 13, руководитель Улядарова В.Е., 2017).
2. Анализ фотосенсибилизирующих и антиоксидантных свойств аминокислот в комплексах с катионами металлов (Pb²⁺, Pd³⁺, Ge³⁺, Sn²⁺) и их возможного применения в фотодинамической терапии (грант правительства Оренбургской области в сфере научной и научно-технической деятельности, соглашение № 22, руководитель Пешкова Т.В., 2017).
3. Создание научно-методической основы для разработки функциональных экспорт-ориентированных продуктов питания на основе природно-обогащенного цинком сельскохозяйственного сырья в Оренбургской области (грант правительства Оренбургской области в сфере научной и научно-технической деятельности, соглашение № 26, руководитель Сальникова Е.В., 2018).
4. Комплексный анализ оценки влияния свинца на микробиоту и организм лабораторных животных (грант правительства Оренбургской области в сфере научной и научно-технической деятельности, соглашение № 14, руководитель Сизенцов Я.А., 2018).
5. Оценка содержания железа и серы в сельскохозяйственном сырье Оренбургской области (грант правительства Оренбургской области в сфере научной и научно-технической деятельности, соглашение № 14, руководитель Юдин А.А., 2019).
6. Биотехнологические аспекты использования биоремедиаторов в экологических системах различного уровня организации (госзадание, соглашение с Минобрнауки России от 15.11.2023 № 075-03-2023-012/8).

Контактная информация:

460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ОГУ, кафедра химии.

Тел.: (35-32) 37-24-85.

E-mail: him@mail.osu.ru.