Одним из достижений является открытие и доведение до практического использования стабильных свободных радикалов (вид молекулы или атома, способный к независимому существованию и имеющий один или два неспаренных электрона). Способствуют стабильности свободных радикалов так называемые стерические препятствия (пространственные затруднения), когда атом, на котором локализован неспаренный электрон, надежно экранирован от других реагентов находящимися неподалеку объемистыми заместителями. Это как отдельный человек в толпе – вроде бы свободен идти куда хочет – ан нет, окружение тебя сдерживает!
Разработаны методы синтеза и технологии производства стабильных нитроксильных радикалов имидазолинового ряда и их предшественников, которые применяются в качестве спиновых меток, зондов и ловушек в научных исследованиях и промышленности. Радикалы определяются методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в концентрациях ~10-10 мольных процентов.
Технико-экономические преимущества разработанных нитроксильных радикалов имидазолинового ряда определяются их уникальностью (нет природных аналогов), что позволяет применять их в качестве индикаторов движения пластовых жидкостей (нефтедобыча), скрытых меток и пр. Стабильные свободные радикалы применяются в различных областях науки и техники:
В медицине и биологии в качестве спиновых меток обычно используют стабильные нитроксильные радикалы. Все молекулы спиновых меток, несмотря на разнообразие их химического строения, как правило, содержат одинаковый парамагнитный фрагмент – химически стабильный нитроксильный радикал (>N-O*). На этом радикале локализован неспаренный электрон, служащий источником сигнала ЭПР. Конкретный выбор спиновых меток определяется задачей исследования. Так, например, для того чтобы с помощью спиновых меток следить за конформационными перестройками белков, молекулы-метки обычно «пришивают» к определенным участкам белка. В этом случае спиновая метка должна содержать специальную реакционную группу, которая может образовать ковалентную химическую связь с аминокислотными остатками молекулы белка.
Для изучения свойств искусственных и биологических мембран обычно используют жирорастворимые спиновые метки, способные встраиваться в липидный слой мембраны:
- в качестве спиновых рН-зондов для измерения величины рН в клеточных органеллах;
- при изучении процессов переноса ионов через мембраны;
- для определения локализации лекарственных или иных препаратов в органах или тканях.
В аналитической химии и геофизике:
- для создания хелатирующих агентов, способных связываться с металлами;
- в качестве индикаторов с низким порогом определения (например, вместо трития или органических красителей в нефтеразведке и нефтедобыче, вместо фторароматических кислот при анализе движения грунтовых вод).
В других отраслях для внесения в качестве скрытых меток в топливо, спирты и пр.
Работает Институт органической и физической химии КазНЦ РАН (Казань). Можно почитать: Гаммет Л. Основы физической органической химии. Скорости, равновесия и механизмы реакций. М.: Мир,1972.
Что такое «пегниохимия»?
Химики тоже шутят. А что еще остается делать, если в лаборатории горячее и холодное стекло выглядят одинаково! С греческого «пегнио» – забава, шутка.
Первое издание книги известных химиков, имеющих мировое признание, сотрудников Иркутского института химии СО РАН академика М. Воронкова и доктора химических наук А. Рулёва «О химии с улыбкой, или Основы пегниохимии» вышло в 1999 году в Санкт-Петербурге.
История «Основ пегниохимии» такова. В 1966 году с молниеносной скоростью исчез с прилавков магазинов сборник «Физики шутят», на титульном листе которого красовалась марка солидного научного издательства «Мир».
После выхода в свет и шумного успеха книги авторы были завалены приятными и полезными читательскими письмами. С удовольствием прочитав эти книги, один из авторов будущего сборника, М. Воронков (второй, А. Рулёв, тогда ещё только пошёл в первый класс и открыл для себя эту книгу значительно позже), воскликнул: «А химики разве не шутят?! Да шутят же, и не меньше, чем физики!»