Завідувач відділу
д.х.н. Роженко Олександр Борисович

Відділ фізико-хімічних досліджень (початкова назва – відділ молекулярної структури та спектроскопії) був заснований у 1968 р. доктором хімічних наук, професором Ю.П. Єгоровим. Із 1995 р. по 2016 р. відділ очолював кандидат хімічних наук М.Й. Поволоцький. Нині завідувачем відділу є д.х.н. О.Б. Роженко.

Основними науковими напрямами відділу є дослідження молекулярної і електронної будови та реакційної здатності органічних та елементоорганічних сполук. Для цього використовуються методи рентгеноструктурних досліджень (РСД), спектроскопії ядерного магнітного резонансу (ЯМР), інфрачервоної (ІЧ) спектроскопії, високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ), а також виконуються квантово-хімічні розрахунки. Для проведення елементного аналізу хімічних сполук у структуру відділу входить аналітична лабораторія, якою керує Н.Й. Кузнєцова.

В Інституті органічної хімії НАН України спектроскопія ЯМР традиційно завжди була і залишається головним спектральним методом дослідження продуктів хімічних реакцій. У відділі функціонують два спектрометри ЯМР Varian Mercury+. Це дозволяє фахівцям відділу проводити реєстрацію та інтерпретацію одно- та двовимірних спектрів ЯМР для синтезованих органічних та елементоорганічних сполук відразу на чотирьох різних магнітно-активних ядрах – 1H, 13C, 19F та 31P. Метод є незамінним для контролю проходження хімічних реакцій та кінетичних досліджень, швидкої ідентифікації продуктів синтезу та, нарешті, для встановлення ступеня їх чистоти. За необхідності, кваліфіковані співробітники відділу реєструють спектри ЯМР в твердому стані, а також спектри електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) у відповідних Центрах колективного користування НАН України.

У складі відділу з 2006 р. діє Центр колективного користування «Рентгенівська монокристальна дифрактометрія». Для рентгеноструктурних досліджень хімічних сполук використовуються монокристальний рентгенівський дифрактометр Bruker SMART APEX II. Досвідчені фахівці Центру здатні визначати структуру не тільки для кристалічних зразків, а й інколи навіть для таких сполук, які за звичайних умов є рідинами. Крім визначення молекулярної структури, метод РСД дозволяє вивчати такі явища як поліморфізм та фазові переходи в кристалах, досліджувати конформаційні особливості сполук, а також тонкі ефекти їх просторової та електронної будови.

Сучасну хімію не можна собі уявити без комп’ютерного моделювання. Співробітники відділу виконують на сучасному рівні теоретичні дослідження електронної та просторової будови, реакційної здатності органічних та елементоорганічних сполук, а також механізмів хімічних реакцій, використовуючи сучасні квантово-хімічні методи. Використання сучасних пакетів програм молекулярного моделювання (TURBOMOLE, ORCA, GROMACS та інш.) дозволяють проводити широкий спектр теоретичних досліджень. Це –молекулярна механіка/динаміка, докінг, гібридні методи QM/MM (DFT/молекулярна механіка) і, нарешті, прецизійні квантово-хімічні розрахунку просторової та електронної будови молекул, міжмолекулярних взаємодій, спектральних властивостей та механізмів хімічних реакцій у вакуумі, в розчинах, а також в кристалі.

Методами ІЧ-спектроскопії досліджуються реакційна здатність органічних та елементоорганічних сполук і їх здатність до комплексоутворення, а також кінетика хімічних процесів в проточному режимі. Високоефективна рідинна хроматографія дозволяє вивчати здатність супрамолекулярних лігандів виконувати функції ефективних засобів для доставки лікарських засобів.

Найважливіші статті

  1. da Silva Mesquita, R.; Kyrylchuk, A.; Grafova, I.; Kliukovskyi, D.; Bezdudnyy, A.; Rozhenko, A.; Tadei, W. P.; Leskelä, M.; Grafov, A. Synthesis Molecular Docking Studies, and Larvicidal Activity Evaluation of New Fluorinated Neonicotinoids against Anopheles Darlingi Larvae PLoS One 2020, 15 (2), e0227811
  2. Blahun, O. P.; Rozhenko, A. B.; Rusanov, E.; Zhersh, S.; Tolmachev, A. A.; Volochnyuk, D. M.; Grygorenko, O. O Twisting and Turning the Sulfonamide Bond: A Synthetic, Quantum Chemical, and Crystallographic Study J. Org. Chem. 2020, 85 (8), 5288–5299
  3. Yesypenko, O. A.; Osipova, A. O.; Tribrat, O. O.; Kravchenko, S. O.; Usachov, O. M.; Dyakonenko, V. V.; Ryabitskii, A. B.; Pirozhenko, V. V.; Shishkina, S. V.; Rozhenko, A. B.; Kalchenko, V. I. Synthesis and Enantiorecognition Properties of Stereoisomeres of Inherently Chiral Propyloxy-Octyloxy-Calix[4]Arene Acetic Acids Tetrahedron 2021, 80, 131894
  4. Marchenko, A.; Koidan, G.; Hurieva, A.; Shvydenko, K.; Rozhenko, A. B.; Rusanov, E. B.; Kyrylchuk, A. A.; Kostyuk, A. Latent Nucleophilic Carbenes J. Org. Chem. 2022, 87 (1), 373–385
  5. Holovach, S.; Melnykov, K. P.; Skreminskiy, A.; Herasymchuk, M.; Tavlui, O.; Aloshyn, D.; Borysko, P.; Rozhenko, A. B.; Ryabukhin, S. V.; Volochnyuk, D. M.; Grygorenko, O. O. Effect of Gem ‐Difluorination on the Key Physicochemical Properties Relevant to Medicinal Chemistry: The Case of Functionalized Cycloalkanes Chem. – A Eur. J. 2022, 28 (19), e202200331
  6. Kvasha, D. A.; Deviatkin, A.; Poturai, A. S.; Nosik, P. S.; Kyrylchuk, A. A.; Suikov, S.; Rozhenko, A. B.; Volochnyuk, D. M.; Grygorenko, O. O. Metal-Free C–H Difluoromethylation of Imidazoles with the Ruppert–Prakash Reagent J. Org. Chem. 2023, 88 (1), 163–171
  7. Kalchenko, O. I.; Rozhenko, A. B.; Cherenok, S. O.; Selikhova, A. I.; Suikov, S. Y.; Kyrylchuk, A. A.; Kalchenko, V. I. Complexation of Water-Soluble Phosphorylated Calixarenes with Uracils. Stability Constants and DFT Study of the Supramolecular Complexes J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2023, 103 (9–10), 369–383
  8. Koidan, G.; Hurieva, A. N.; Rozhenko, A. B.; Manthe, U.; Spengler, T.; Zahorulko, S.; Shvydenko, T.; Kostyuk, A. Latent Carbene in Diaminomethylation of Benzenes: Mechanism and Practical Application J. Org. Chem. 2023, 88 (11), 7233–7244
  9. Koidan, G.; Zahorulko, S.; Hurieva, A.; Shvydenko, T.; Rusanov, E. B.; Rozhenko, A. B.; Manthe, U.; Kostyuk, A. Straightforward Synthesis of Halopyridine Aldehydes via Diaminomethylation Chem. – A Eur. J. 2023, 29 (55), e202301675
  10. Pendiukh, V. V.; Yakovleva, H. V.; Stadniy, I. A.; Pashenko, A. E.; Rusanov, E. B.; Grabovaya, N. V.; Kolotilov, S. V.; Rozhenko, A. B.; Ryabukhin, S. V.; Volochnyuk, D. M. Practical Synthetic Method for Amino Acid-Derived Diazoketones Shelf-Stable Reagents for Organic Synthesis Org. Process Res. Dev. 2024, 28 (1), 165–176