Квантово-химические особенности промежуточных реакций в процессе каталитического разложения перекиси водорода с участием соединений переходных металлов
|
СтатусДиссертация была зашищена 17 марта 2017Утверждена Национальным Советом 31 мая 2017 Автореферат – 1.20 Mb / на румынскомДиссертацияCZU 544.18:[546.7:546.215](043.2)
|
Ключевые слова
разложение перекиси водорода, свободные радикалы, комплексы переходных металлов, ab initio и DFT-расчеты, переходное состояниеАннотация
Диссертация изложенана 115 страницах основного текста, включающего введение, три главы, общие выводы и рекомендации, библиографический список из 235 ссылок, приложение, 65 фигур, 17 таблиц и 43 уравнения. Полученные результаты опубликованы в 13 научных работах.
Область исследования: 144.01 – Физическая химия
Цель данной работы. Целью исследования является теоретическое выявление механизмов, контролирующих процесс разложения перекиси водорода под действием соединений переходных металлов в ряде промежуточных химических реакций, важных в биологии, медицине и окружающей среде.
Задачи исследования. Квантово-химическое моделирование и определение механизмов реакций при разложении Н2О2 с образованием воды и кислорода. Теоретическое исследование каталитических свойств изучаемых комплексов марганца и железа. Теоретическое изучение различных реакций с участием молекул Н2О2 и радикалов HO2●, HO●. Установление механизма реакции каталитического разложения перекиси водорода. Для решения предложенных задач были использованы теоретические методы ab initio и DFT.
Научная новизна и оригинальность. Была разработана теоретическая модель процесса разложения перекиси водорода под действием биохимических катализаторов [MnII(HCO3)2(H2O)4], [FeII(H2O)6]2+ и [MnIII2(L)2(CH3COO)2(OH)2]2+, путем исследования энергетического профиля реакций, локализации переходных состоянии исследованных реакций и расчѐта энергии активации О-O связи в молекуле перекиси водорода. Был изучен путь взаимодействия (прямое сближение) различных молекулярных соединений, участвующих в промежуточных реакциях с образованием свободных радикалов (HO● и HO2●), которые активно участвуют в общем процессе разложения Н2О2.
Решенная научная проблема состоит в разработке оригинальных методик расчета различных квантовых систем при химическом взаимодействии комплексов марганца и железа (ферментов) с малыми молекулами и выявлении механизмов ряда реакций, активных в практическом плане. Проверка методик была произведена путем квантово-химических расчетов ab initio и DFT для некоторых активных комплексов Fe(II), Mn(II) и Мn2(III) и для промежуточных реакции, которые имеют место в процессе разложения Н2О2. Теоретическое значение. Полученные результаты дают возможность понять механизмы изучаемых химических реакций, позволяя объяснить общую схему процесса разложения Н2О2 в присутствии комплексов Fe(II), Mn(II) и Mn2(III), с разными лигандами. Были идентифицированы и разработаны оригинальные схемы механизма реакции разложения Н2О2. Определена энергия активации Н2О2 в соответствии с разработанными моделями.
Практическая значимость работы. На основе углубленных знаний исследуемых механизмов образования молекулярного кислорода на клеточном уровне может быть проведен направленный синтез материалов с заданными свойствами. Металлические комплексы (биохимические катализаторы), исследуемые в работе, могут быть использованы в различных областях научной и человеческой деятельности, таких как медицина, охрана окружающей среды, в особенности для очистки сточных вод, химической промышленности, катализе, принимая во внимание их высокую каталитическую активность в процессе разложения Н2О2.
Использование результатов исследований. Моделирование каталитического разложения перекиси водорода было включено в учебные программы курсов „Химическое моделирование” и „Информационные технологии в химии” и используется в практической деятельности факультета Биологии и химии Тираспольского Государственного Университета.
Официальные оппоненты
- Igor Povar
доктор хабилитат, профессор - Tudor Spătaru
doctor în științe chimice, Universitatea din Columbia, SUA
Члены Ученого Совета
- Gheorghe Duca, председатель
доктор хабилитат, профессор, Государственный Университет Молдовы - Raisa Nastas, секретарь
доктор, доцент, Институт химии АНМ - Tudor Lupaşcu, член
доктор хабилитат, профессор, Институт химии АНМ - Maria Gonţa, член
доктор хабилитат, профессор, Государственный Университет Молдовы - Sofia Clochişner, член
доктор хабилитат, профессор - Mihail Gorbaciov, член
доктор, доцент
Диссертации
