Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2020 номер 5

Виды рода Rheum L. (ревень) издавна привлекали внимание исследователей как возможные источники лекарственных препаратов различного назначения. Изучались преимущественно подземные органы растений, так как основное внимание уделялось специфичной для видов этого рода группе веществ - антрахинонам и антронам, обладающим широким спектром биологической активности. В настоящей работе исследовано содержание флавоноидов в надземных органах растений рода Rheum , произрастающих в Сибирском регионе и культивируемых на экспериментальном участке Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (Новосибирск, Академгородок); проведена оценка перспективности их использования в качестве источника этих веществ. Показано, что ревени, произрастающие как в природе, так и в условиях культуры в лесостепной зоне Западной Сибири, отличаются высоким содержанием флавоноидов. Установлено, что в период массового цветения дикорастущих растений из регионов Сибири содержание флавоноидов варьирует в пределах для Rheum compactum 3.87-10.06 % (в цветках), 1.17-5.16 % (в листьях), для Rheum undulatum (syn. R . rhabarbarum ) 5.04-9.62 % (в цветках), 2.00-7.57 % (в листьях) от массы абсолютно сухого сырья. Культивируемые R. compactum и R. undulatum сохраняют свою способность синтезировать флавоноиды, содержание которых в R. compactum достигает 7.68 % (в цветках) и 4.27 % (в листьях), а в R. undulatum - 9.43 и 4.95 % соответственно. Для 10 индивидуальных растений R. undulatum содержание флавоноидов находится в диапазоне 3.53-9.43 % (цветки) и 2.25-4.95 % (листья), коэффициенты вариации - 35 и 24 % соответственно, что является благоприятным фактором для селекции высокопродуктивных форм ревеня. При интродукции в Новосибирскую область все 15 испытанных видов ревеня, независимо от происхождения семян, показали способность синтезировать большое количество флавоноидов (особенно в цветках), что свидетельствует о перспективности их выращивания в промышленных масштабах. Наиболее отзывчивы на условия культуры представители секций Rhapontica и Palmatа.

Впервые получены нанокомпозиты на основе неозонированных и озонированных многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), поверхность которых (внешняя и каналов) покрыта наноразмерными кристаллитами биметаллических систем PtM (M = Fe, Cо). Установлен характер электродных Red-Ox процессов, протекающих в потенциальном окне от -1 до +1 В, изучены электрохимические (энергонакопительные) свойства нанокомпозитов в асимметричных двухэлектродных модельных ячейках суперконденсаторов. Установлено, что с увеличением содержания биметаллической фазы до 5 мас. % в композитах емкость электродов возрастает в 1.3-1.5 раза по сравнению с исходными МУНТ, что обусловлено формированием псевдоемкостной составляющей за счет протекания с высокими скоростями электродных Red-Ox процессов с участием интерметаллидов PtM.

Проведено измельчение порошков карбида бора в планетарной мельнице и сухое прессование смесей различных размерных фракций. Плотность спрессованных образцов достигает 75 % от теоретической. При инфильтрации полученного каркаса карбида бора расплавленным кремнием образуется беспористый композит с плотностью 2.45-2.55 г/см³ и твердостью 22-27 ГПа. При введении в смесь порошков 1-5 % многостенных углеродных нанотрубок плотность прессовок понижается, однако значительно возрастает прочность материала после его инфильтрации кремнием. Эффект обусловлен образованием пластинчатых кристаллов карбида кремния в результате взаимодействия нанотрубок с кремнием.

Begonia grandis Dryander - уникальный представитель рода Begonia , обитающий в зоне умеренного климата. Механизмы адаптации этого растения к низким температурам, в том числе влияние на них физиологически активных веществ, представляют большой интерес. Изучено воздействие продукта переработки соломы (экотола) на динамику показателей физиологического состояния растений B. grandis , интродуцированных в Западной Сибири (Новосибирск) в условиях оранжереи и открытого грунта при понижении температуры воздуха в конце вегетационного периода. Определено содержание суммы хлорофиллов ( a + b ), каротиноидов, антоцианов, флавонов (лютеолина, ориентина) и флавонолов (в том числе кверцетина, кемпферола, гиперозида, изокверцитрина и астрагалина), а также рассчитаны соотношения концентраций хлорофиллов a / b , хлорофиллы ( a + b )/каротиноиды, хлорофиллы ( a + b )/антоцианы в листьях. При понижении среднесуточной температуры <10 °С и кратковременном воздействии отрицательных температур в открытом грунте обработанные экотолом растения сохраняли большую долю листьев (59.9 % от исходного числа) по сравнению с контрольными образцами (5.8 %), а содержание хлорофиллов и антиоксидантов (каротиноидов, антоцианов, изокверцитрина) в них было значительно выше (до 3.1, 1.2, 12.8 и 11.2 мг/г соответственно), чем в листьях контрольных растений (до 1.4, 0.5, 1.8 и 7.0 мг/г соответственно). Подтверждены свойства экотола как комплексного стимулятора устойчивости растений. В условиях низкотемпературного стресса он обеспечивал более высокий физиологический статус растений B. grandis при переходе к состоянию покоя.

Приведен обзор результатов научных исследований в области получения и изучения свойств гидроксибензойных кислот (ГБК) и их сложных эфиров. Рассмотрены основные представители этих классов органических соединений, в частности о - и п -ГБК и их алкиловые и циклоалкиловые эфиры. п -Гидроксибензойная кислота присутствует во многих организмах и выполняет роль промежуточного интермедиата в биосинтезе целого ряда других соединений. Ее эфиры используются в качестве консервантов в косметической, фармацевтической и пищевой промышленности. Она встречается в природе как в свободном виде, так и в виде производных. Салициловая кислота обладает бактерицидным действием, ее соли и эфиры часто используют в медицине и ветеринарии как лекарственные препараты. Отмечено, что указанные соединения обладают высокой антимикробной и антифунгальной активностью в отношении различных микроорганизмов и грибов. Представители эфиров ГБК находят широкое применение в медицинской практике в качестве бактериостатов. Показаны основные методы синтеза ГБК и их производных, в частности эфиров, солей и азотсодержащих соединений. Отмечено, что, как правило, эфиры о - и п -ГБК получают из фенола в две стадии по классической схеме: карбоксилирование фенола с введением СООН-группы и последующая этерификация спиртами в условиях кислотного катализа. Приведены результаты собственных исследований автора. В частности, выполнены реакции присоединения бензойной кислоты к полициклоолефиновым углеводородам и получены соответствующие сложные эфиры с высоким выходом. Изучено влияние различных параметров реакции на выход целевого продукта.

С целью разработки эффективных материалов для мембранной технологии опреснения воды изготовлены графеновые мембраны и исследована природа их функциональных групп методом ИК-спектроскопии. Графеновые мембраны получали двумя способами: 1) вакуумная фильтрация; 2) иммерсионное осаждение. В качестве графеновых материалов использовали оксид графена (коммерческий образец) и графен (лабораторный образец, полученный ступенчатой карбонизацией рисовой шелухи). Данные ИК-спектров диффузного отражения мембран (ИКС-ДО), изготовленных с использованием графена, указывают на низкую дефектность его однослойной графитовой структуры, тогда как мембраны на основе оксида графена помимо графеновых слоев содержат аморфный углерод с sp ³-гибридизованными атомами и кислородсодержащие функциональные группы (преимущественно карбоксильные и фенольные). Проведены испытания мембран на эффективность фильтрации солесодержащих растворов (NaCl, KCl, MgCl₂, CaSO₄ и MgSO₄) и удаления солей. Анализ опресненных растворов методом атомно-абсорбционной пламенно-эмиссионной спектрофотометрии показал, что эффективность очистки составила 74-80 % для мембран, полученных способом вакуумной фильтрации.

Исследована проблема загрязнения почв крупного мегаполиса тяжелыми металлами. Определено содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах промышленной зоны Кировского района г. Новосибирска на территории влияния металлургического предприятия - ООО “Новосибирский оловянный комбинат” (НОК). Химический анализ проведен методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и методом атомной абсорбции. Показано, что в анализируемых образцах превышены предельно допустимые концентрации (ПДК) Cr, Ni, Zn, Pb, Cu. По мере удаления от предприятия содержание тяжелых металлов снижается, но превышение их ПДК прослеживается даже в районе естественной парковой зоны. При расчете накопления подвижных форм тяжелых металлов в почве промышленной зоны вблизи НОК для As значения ПДК приняли равным предельно допустимому превышению (ПДП). Выявлен ряд накопления подвижных форм тяжелых металлов в почве промышленной зоны вблизи НОК по рассчитанным коэффициентам концентрации: Cr < Ni < Zn < Pb < Cu < As. Категория загрязнения почв согласно суммарному показателю загрязнения характеризуется как опасная.

Помехи в технологических процессах транспортировки углеводородного сырья (повышение вязкости, потеря текучести, образование асфальтосмолопарафиновых отложений на поверхности оборудования), возникающие при понижении температуры сырьевого потока, повышают энергозатраты и снижают эффективность данных процессов. В последнее десятилетие активно разрабатываются физические способы воздействия, а также их комбинации с химическими методами, позволяющие существенно улучшить структурно-механические свойства проблемных нефтей. Один из таких методов - ультразвуковая обработка. Исследовано влияние ультразвуковой обработки и добавки нефтяных смол на вязкостно-температурные и энергетические параметры 6 мас. % раствора нефтяного парафина в декане (НП-д), имитирующего высокопарафинистую нефтяную систему. Ультразвуковая обработка (частота поля 22 кГц, интенсивность 18 Вт/см², продолжительность 10 мин) раствора НП-д стимулирует кристаллизацию молекул нефтяного парафина по окончанию процесса, что способствует увеличению вязкости, температуры застывания и количества парафиновых отложений. Введение в обработанный ультразвуком раствор НП-д бензольных и спиртобензольных смол, выделенных из высокосмолистой нефти, подавляет кристаллизацию молекул нефтяного парафина, способствуя тем самым снижению вязкостно-температурных характеристик, энергии активации вязкого течения, удельной энергии разрушения дисперсной системы, количества парафиновых отложений, изменению формы и структуры кристаллов нефтяного парафина. Показано, что спиртобензольные смолы, содержащие большее количество гетероатомных функциональных групп и имеющие более длинные алкильные заместители в ароматических и нафтеновых циклах, являются лучшими депрессорами вязкости и температуры застывания. Процесс осадкообразования в исследуемом растворе сильнее ингибируется бензольными смолами, содержащими большее количество ароматических структур.

Систематизированы и проанализированы результаты количественного химического анализа вод озер Онон-Борзинской, Ингодинской, Торейской и Ивано-Арахлейской лимнических систем Восточного Забайкалья. В изученных водах определено содержание гумусовых кислот, которое изменяется в широком диапазоне. Установлены статистические взаимосвязи между найденными концентрациями гумусовых кислот и основными физико-химическими показателями среды. Увеличение концентраций гуминовых кислот и фульвокислот наблюдается с ростом значений рН, минерализации, химического потребления кислорода, содержания карбонат-, сульфат-, нитрат-ионов, натрия и общего фосфора, а уменьшение - с ростом окислительно-восстановительного потенциала (Eh). С учетом химического состава вод проведены термодинамические расчеты с использованием компьютерной программы MINTEQ, определены основные миграционные формы гумусовых кислот. Выявлено, что гуминовые и фульвокислоты в озерных водах присутствуют в основном в анионной и молекулярной формах, а также в форме соединений с ионами кальция и магния. Применение Stockholm Humic Model (SHM) при термодинамических расчетах позволило установить образование комплексов гумусовых кислот различной дентатности с другими металлами, однако для каждого элемента в отдельности их содержание в сравнении с остальными формами миграции органического вещества незначительно. Между формами миграции и параметрами среды показаны определенные зависимости. Молекулярные и анионные формы гумусовых кислот имеют разнонаправленные корреляции с минерализацией и рН. Увеличение Eh в системе приводит к обратным корреляциям с молекулярными и анионными формами в сравнении с рН и минерализацией. Отмечено, что все установленные зависимости находятся во взаимосвязи со свойствами гумусовых кислот и их соединений с металлами, процессами минерализации и гумификации органических веществ, образования вторичных минералов, а также с типами изученных вод.

21-23 апреля 2020 г. в Институте химии и проблем устойчивого развития Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева (Москва) прошла ХII Всероссийская научно-практическая конференция “Образование и наука для устойчивого развития”, посвященная Десятилетию действий по достижению Целей устойчивого развития. Вследствие непростых условий, сложившихся в настоящее время из-за пандемии коронавируса, конференция впервые за 12 лет проходила в онлайн-формате. В конференции приняли участие более 150 человек, представлявших 15 организаций из многих регионов Российской Федерации. Среди докладчиков были представителей всех уровней - от студентов бакалавриата, магистрантов и аспирантов до ученых, хорошо известных в международном сообществе. Тематика докладов свидетельствует о возрастании положительного влияния различных направлений химии на устойчивое развитие, а также о приоритетах зеленой химии.