Научно-исследовательская лаборатория радиохимии



Заведующая лабораторией
доктор химических наук, с.н.с.
Надежда Евгеньевна Щепина
(342) 2-396-721; (342) 2-396-553
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Резюме
Лаборатория радиохимии занимается исследованиями последствий бета-распада трития. Бета-радиоактивность трития предоставляет уникальную возможность использования высокочувствительного инструмента при исследованиях путей протекания органических реакций, сложных биологических процессов, механизмов действия лекарственных препаратов и процессов их метаболизма, а также процессов сорбции и десорбции водорода. Кроме того, самопроизвольный распад трития в органических молекулах положил начало новому пути генерирования свободных нуклеогенных реакционных частиц разнообразной структуры и ядерно-химическому синтезу – простому, одностадийному получению биомаркеров, меченных тритием.

История
В пятидесятые годы в Советском Союзе происходит бурный рост атомной промышленности и использования радиоактивных изотопов в народном хозяйстве и научных исследованиях. В связи с этим, ректорат Пермского университета принимает решение о создании в составе ЕНИ лаборатории радиохимии, директор института к.х.н. Кузнецов В.В. добивается в Министерстве бюджетного финансирования. В результате в 1957 году под руководством выпускника УПИ Поносова И. Н. начинается строительство лаборатории в мансарде одного из корпусов университета. Было закуплено необходимое измерительное и дозиметрическое оборудование и приборы, полоний-бериллиевый и радий-бериллиевый нейтронные источники. Приобретены радиоактивные изотопы необходимые для планируемых работ. Кадровый вопрос решается отправкой в 1960 г. четырех выпускников университета в целевую аспирантуру Ленинградского университета: двух химиков на кафедру радиохимии в НИХИ, двух физиков в НИФИ.

В 1961 году лаборатория получила паспорт на проведение работ с открытыми источниками ионизирующих излучений. Лаборатория оборудована специальным хранилищем для открытых и закрытых радиоактивных источников и радиоактивных отходов, и предназначена для проведения исследований по III классу работ с радиоактивными веществами. В 1961 заведовать лабораторией был приглашен сотрудник кафедры радиохимии Горьковского университета к.х.н. Шафиев А.И. Коллектив лаборатории в основном создавался из выпускников химического и физико-математического факультетов и составил в 1962 году 15 человек. Основным направлением бюджетной научной работы лаборатории было изучение химических эффектов ядерных реакций, приводящих к образованию радиоактивных изотопов серы и фосфора, и изучение механизмов реакций атомов отдачи этих элементов. В работах под руководством А.И. Шафиева были задействованы практически все сотрудники лаборатории. Тематика бюджетных исследований позволила выполнить первую хоздоговорную работу для Института Биофизики АН СССР. Исследование меченых по сере-35 стрептоцида, сульфидина, альбуцида, этазола и определение их радиохимической чистоты (Н.Г. Молчанова, Н.И. Трофимова, Л.В. Кашина).


Сотрудники лаборатории радиохимии Бакланов Н.А.., Журавлёв В.Е., Молчанова Н.Г. за расфасовкой радиоактивных препаратов. (1965 год)

В это же время проводится первая работа по разработке и изготовлению радиоизотопных приборов технологического контроля. По договору с заводом им. Дзержинского был изготовлен прибор для бесконтактного измерения толщины хромового покрытия на внутренней поверхности цилиндров мотопилы «Дружба». Внедрение прибора дало большой экономический эффект. Руководил работой ст. научный сотрудник А.С. Карасик.

С 1963 г. начинается педагогическая деятельность сотрудников лаборатории. Для студентов химического факультета университета А.И. Шафиев начал читать курс лекций по радиохимии, в дальнейшем в разное время этот курс продолжали читать В.Е. Журавлёв, В.П. Сергеев, Т.П. Симонова. А с 1965 г. был организован и практикум по радиохимии, который вели Н.И. Трофимова, Н.Г. Молчанова, Ю.В. Субботин, Ф.Я. Гизатулин. Под руководством сотрудников лаборатории ежегодно выполнялись курсовые и дипломные работы.

С 1965 заведующим лабораторией был назначен к.х.н. Журавлев В.Е., который являлся организатором и руководителем научных исследований. В бюджетную тематику лаборатории были внесены некоторые дополнения и изменения, согласованные с учёными кафедры радиохимии Ленинградского университета. С этого времени и на долгие годы многие разделы бюджетной тематики руководились и консультировались профессором В.Д. Нефёдовым, доцентами М.А. Тороповой и Е.Н. Синотовой, а часть наиболее сложных экспериментов проводилась, непосредственно на кафедре радиохимии ЛГУ, при содействии её сотрудников (к.х.н. В.В. Аврорин).


1975 год. Сотрудники лаборатории слева направо, стоят: Миранович А.Я., Габов Н.И., Журавлёв В.Е. (зав. лаб. с 1965 г.), Субботин Ю.В., Сухов С.Г., Карасик А.С., Гизатулин Ф.Я., Ердаков В.В., сидят: Трофимова Н.И., Молчанова Н.Г., Щепина Н.Е., Русских Н.Ю.

Бюджетная тема лаборатории «Изучение химических эффектов ядерных превращений в элементорганических соединениях» выполнялась в рамках координационного плана межведомственного Научного Совета по радиохимии АН СССР и Госкомитета по атомной энергии СССР по проблеме «Радиохимия и химия радиоактивных элементов». Работы проводились по следующим разделам:
1. Синтез и идентификация органических соединений полония-210 (В.Е. Журавлёв).
2. Исследование химического состояния атомов отдачи фосфора-32 в некоторых жидких органических системах. По этой теме защищены кандидатские диссертации: Н.И. Габов в 1968 году, А.Н. Богушевский в 1977 году. В работе принимали участие ст. научные сотрудники: А.М. Макаров, А.С. Родыгин, А.А. Субботин, В.И. Семёнов.
3. Изучение изотопного обмена в сурьмаорганических соединениях. Защита кандидатской диссертации в 1975 году Н.И. Трофимовой.
4. Ядерно-химический метод получения органических ониевых соединений меченных тритием. Н.Е. Щепина, кандидатская диссертация, 1979 год.
5. Ядерно-химический метод генерирования нитрениевых ионов, Т.П. Симонова, кандидатская диссертация, 1986 год.
6. Разработка метода контроля за содержанием углерода-14 и трития в воздухе, биологических объектах и объектах внешней среды счётчиком внутреннего наполнения (А.С. Карасик, защитил кандидатскую диссертацию).

Кроме плановых исследований по бюджетной тематике в лаборатории проводились работы с применением радиоактивных изотопов, в которых были заинтересованы кафедры университета и различные организации страны: а) изучение экстракции скандия меченого радиоактивным изотопом для Института Металлургии АН СССР; б) с Салаватским заводом технического стекла на изготовление установки для автоматического непрерывного бесконтактного измерения толщины движущейся стеклянной ленты на конвейере прокатного стана завода; в) на разработку альфа-реле, фиксирующим работу фотооборудования на космических спутниках.

Заведующие лаборатории радиохимии
Поносов Игорь Николаевич (1957–1961)
Шафиев Абас Исматулович(1961–1965)
Журавлев Владимир Евгеньевич (1965–1988; 1992–1993)
Трофимова Нона Ивановна (1988–1992)
Тестов Борис Викторович (1993–2002)
Щепина Надежда Евгеньевна (2002 – н.в.)

Современные направления научных исследований
В лаборатории радиохимии проводятся исследования по разработке и использованию не имеющего аналогов ядерно-химического метода генерирования промежуточных реакционно-способных частиц – карбениевых ионов. Бета- распад трития дает уникальный метод получения свободных тритированных ионов, а последующее изучение ион-молекулярных реакций нуклеогенных ионов, (ионов, полученных при процессах распада) с нуклеофильными центрами исследуемых молекул позволяет прямое изучение путей протекания электрофильных реакций, а также осуществление целенаправленного одностадийного синтеза меченных тритием соединений, многие из которых являются потенциальными радиоактивными биомаркерами для изучения действия лекарственных препаратов, содержащих в своем составе гетероциклический фрагмент. Кроме того, в лаборатории начаты работы по генерированию необычных нуклеогенных дифторфенильных катионов и осуществлению ядерно-химического синтеза неизвестных четвертичных гетероциклических радиотрейсеров с одновременным введением трития и фтора в фенильное кольцо при атоме азота гетероцикла.

Проводимые исследования по изучению адсорбции и спилловера водорода на металлических наначастицах с помощью β-радиоактивности трития обнаружили достаточно высокую величину адсорбции водорода, достигнутую при невысоких температурах и очень низких давлениях газа, а также необычный механизм перемещение водорода от активатора к акцептору на большие расстояния. Данные исследования важны для решения вопросов водородной энергетики.


Н.Е. Щепина в лаборатории радиохимии


Доклад Н.Е. Щепиной в Джайпуре, Индия, 2011г. (3rd International Conference on Heterocyclic Chemistry, December 10–13, 2011, University of Rajasthan, Jaipur, India

Фундаментальные работы
• тема «Бета-распад трития для решения синтетических аспектов биоорганической химии и изучения процессов накопления водорода» (2014–2016) финансируется Министерством образования и науки Российской Федерации (базовая часть госзадания 2014/153 №88).
• тема «Метод бета-распада трития в химических и биологических исследованиях» (2012-2014) финансируется Министерством образования и науки Российской Федерации. 
• Грант РФФИ № 10-03-00685-а (2010–2012 гг.) «Нуклеогенные фенил-катионы: механизмы ион-молекулярных реакций с полидентными гетероциклическими производными; прямой метод введения фиксированной тритиевой метки в сложные биологические объекты».
• Грант РФФИ № 07-03-00881а (2007–2009 гг.) «Метод бета-распада трития для изучения механизмов конкурентных электрофильных реакций с участием биологически-активных полицентровых гетероциклических соединений азота».
• Грант Королевского общества Великобритании “Investigation-Hydrogen Adsorption and Spillover Effect by Metal Nanoparticles” (Совместный проект с Россией 2004/R1-FSU; руководитель с Российской стороны – Щепина Н.Е., с английской стороны – Prof. B.F.G. Johnson, Cambridge University, Department of Chemistry) с 2005–2007гг.
 
Сотрудничество
Лаборатория радиохимии осуществляет научное сотрудничество с Московским госуниверситетом (кафедры радиохимии и органической химии), Санкт-Петербургским госуниверситетом (кафедра радиохимии), ООО «Технолог» Переславль-Залесский, международное сотрудничество: США (James Madison University, Harrisonburg, VA; Creighton University, NE), Великобритания (Cambridge University, Bolton University).
 
Основные публикации Надежды Евгеньевны Щепиной
Патенты:
1. Н.Е. Щепина, В.В. Аврорин, Г.А. Бадун, И.М. Агафонова. Способ получения фторсодержащих хинолиниевых приозводных. Патент РФ № 2577531 от 16.02.2016.
13. Н.Е. Щепина, В.В. Аврорин, Г.А. Бадун. Ядерно-химический способ получения меченных тритием кватернизированных структур диазинового ряда. Патент РФ № 2527115 от 08.07.2014 г.
2. В.В. Аврорин, Н.Е. Щепина. Способ получения дитритийдифторбензола нового источника неизвестных фторированных нуклеогенных фенил-катионов. Патент РФ № 2479561 от 20.05.213 г.
3. Щепина Н.Е., Аврорин В.В., Александрова Г.А., Бадун Г.А. Меченные тритием биологически активные N-фениллепидиниевые соли и способ их получения. Патент РФ № 2442776 от 20.02. 2012г.
4. Н.Е.Щепина, В.В. Аврорин, Г.А. Бадун. Способ получения N-фенилзамещенных трициклических азотистых соединений, меченных тритием. Патент РФ № 2439059 от 10.02. 2012г.
5. Н.Е. Щепина, В.В. Аврорин, Г.А. Бадун. Способ получения 2-фенилзамещенных изохинолиниевых производных, меченных тритием. Патент РФ 2405773 от 10.12.2010 г.
6. Щепина Н.Е., Аврорин В.В., Александрова Г.А., Бадун Г.А. Меченные тритием N-фенилхинолиниевые и хинальдиниевые соли и способ их получения. Патент РФ № 2320647 от 27.03.2008 г.
7. Щепина Н.Е., Аврорин В.В., Бадун Г.А. Способ получения фенилзамещенных производных пиридина, меченых тритием. Патент РФ № 2296752 от 10.04.2007 г.

Статьи в международных и российских научных журналах
1. L.V. Spivak, N.E. Shchepina. Calorimetry of Crystallization Processes in Binary Alloys // Physics of the Solid State. 2018. V. 60 (12). P. 2461-2466.
2. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Badun, S.N. Shurov, R.V. Shchepin. Nuclear-chemical synthesis of tritium-labeled fluorinated isoquinolinium derivatives // Radiochemistry. 2017. V. 59, No. 3. P. 297–300.
3. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Badun, S.E. Ukhanov. Fluorinated nucleogenic phenyl cations and nuclear-chemical route to previously unknown heterocyclic derivatives // Radiochemistry. 2016. V. 58. N. 1. P. 92–94.
4. Irina A. Razzhivina, Gennadii A. Badun, Maria G. Chernysheva, Alexey V. Garshev, Valerii P. Shvchenko, Igor Yu. Nagaev, Nadezhda E. Shchepina. Hydrogen spillover through a gas phase // Mendeleev Communications. 2016. Vol. 26. P. 59–60.
5. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Badun, A.N. Vasyanin, S.N. Shurov, I.M. Agafonova. Investigation of ion-molecular reactions of nucleogenic phenyl cations with 1,4-diazine derivatives // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2015. V. 50. No. 11. P. 1595–1601.
6. Л.В. Спивак, Н.Е. Щепина. Термическая декомпозиция гидрида титана // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», 2015, № 21 (185). С. 84–99.
7. Л.В. Спивак, Н.Е. Щепина, М.А. Куликова. Влияние среды нагрева на термическую декомпозицию гидрида титана // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», 2014, № 16 (156). С. 35–38.
8. Л.В. Спивак, Н.Е. Щепина. Термическая декомпозиция гидрида циркония в среде с низким парциальным давлением водорода // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», 2014, № 16 (156). С. 39–45.
9. Nadezhda Shchepina, Viktor Avrorin, Gennadii Badun, Galina Alexandrova, Irina Agafonova, Nina Popova. Quinolinium structure as labeled biomarkers // Open Journal of Synthesis Theory and Application, 2014. V. 3. P. 21–26.
10. L. V. Spivak,, A. V. Shelyakov, N. E. Shchepina. General laws of the effect of hydrogen on the crystallization of amorphous alloys based on the quasi-binary TiNi-TiCu system // Technical Physics. 2014, V. 59, Issue 2. P. 206–210.
11. Г.А. Александрова, Н.Е. Щепина, С.Ю. Баландина, И.И. Бойко, И.М. Агафонова Исследование противогрибковых свойств хинолиниевых производных // Инфекция и иммунитет. 2013. Т. 3, №4. С. 365–370.
12. Г.А. Александрова, Н.Е. Щепина, И.И. Бойко, С.Ю. Баландина. Активность N-фенилбензохинальдиниевых солей против Candida SPP // Проблемы медицинской микологии. 2013. Т. 15, №2. С. 51.
13. Л.В. Спивак, Н.Е. Щепина. Термическая декомпозиция гидрида магния в среде с низким парциальным давлением водорода // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», 2013, № 8 (130). С. 27–30.
14. Л.В. Спивак, Н.Е. Щепина. Морфологические особенности мезопористого биметаллического нанокатализатора с эффектом спилловера водорода // Вестник Пермского университета. Серия: Физика. 2013 Вып. 1 (23). С. 75-78.
15. Nadezhda E. Shchepina, Viktor V. Avrorin, Gennadii A. Badun. Nuclear-Сhemical Synthesis of 1,4-Diazine Quaternary Salts // Open Journal of Synthesis Theory and Applications (OJSTA), 2013, V.2, No 2. P. 51–56.
16. Н.Е. Щепина, В.В. Аврорин, С.Н. Шуров, Г.А. Бадун, А.Н. Васянин. Влияние метильного заместителя на ход ядерно-химического синтеза, меченных тритием биологических маркеров хинолиниевого ряда // Перспективные материалы. 2013. Спец. выпуск, №14. С. 456–461.
17. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Alexandrova, G.A. Badun, I.I. Boiko, S.N. Shurov. Investigation of the phenylation of methyl-quinolines using tritium-labeled nucleogenic phenyl cations // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2013. Vol. 49. No. 3 P. 428–434.
18. Nadezhda E. Shchepina, Viktor V. Avrorin и др. New way of direct nitrogen atom phenylation in quinoline derivatives // ISRN Organic Chemistry. V. 2012 Article ID 526867, 4 pages. Doi:10.5402/2012/526867.
19. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Badun, I.I. Boiko Preparation of N-phenylbenzo[h]-quinolinium derivatives labeled with tritium // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2012. V. 48, No. 8. P. 1196–1199.
20. V.V. Anrorin, N.E. Shchepina. Synthesis difluorobenzene double-labeled with tritium // Radiochemistry. 2012. V.54. No. 5. P. 506-508.
21. N. E. Shchepina, V. V. Avrorin, G. A. Badun et al. Pathways of ion-molecular interactions of nucleogenic phenyl cations with the nucleophilic centers of picolines // Organic and Medicinal Chemistry Letters 2012, 2:14 (13 April 2012).
22. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Badun et al. Preparation of fused N-phenyl-substituted pyridinium derivatives by direct phenylation with nucleogenic phenyl cations // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2012. V. 48. No. 2. P. 301-308.
23. N.E. Shchepina, I.I. Boiko, G.A. Alexandrova. Synthesis and antimicrobial activity of quaternary N-aryl-5,6-benzoquinaldinium derivatives // Pharmaceutical Chemistry Journal. 2011. V.45, No. 3 P.159–161.
24. Н.Е. Щепина, В.В. Аврорин, Г.А. Александрова, Г.А. Бадун. Неизвестная реакция прямого фенилирования атома азота в шестичленных гетероциклических соединениях – одностадийный синтез сложных биологически активных азотистых производных, меченных тритием // Перспективные материалы. 2011. № 10. С. 339–344.
25. Н.Е. Щепина, В.В. Аврорин, Г.А. Бадун Способ получения 2-фенилзамещенных изохинолиниевых производных, меченных тритием. Патент РФ 2405773 от 10.12.2010г.
26. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Badun, V.M. Fedoseev, S.B. Lewis. New method for the synthesis of difficultly available sterically hindered tritium-labeled pyridinium derivatives // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2010. V. 46. P. 547–552.
27. Н.Е. Щепина, В.В. Аврорин, Г.А. Александрова, И.Н. Кирьянова, Г.А. Бадун. Влияние анионной части соли на ход ядерно-химического синтеза и биологическую активность гетероциклических производных азота // Перспективные материалы. 2010. № 8. С. 211–215.
28. Г.А. Бадун, З.А. Тясто, М.Г. Чернышева, Н.Е. Щепина, B.F.G. Johnson. Экспериментальное доказательство эффекта “jumpover” водорода в системе Ru5Pt/MCM-41 при низком давлении газа // Перспективные материалы. 2010. № 8. С. 370–375.
29. N. E. Shchepina, V. V. Avrorin, G. A. Badun, V. M. Fedoseev, S. E. Ukhanov, S. B. Lewis. One-Step Synthesis of Quaternary Phenyl Isoquinolinium Compounds Labeled with Tritium // Radiochemistry. 2010, Vol. 52, No. 3, pp. 322–324.
30. G.A. Badun, B.F.J. Johnson, N.E. Shchepina. Long distance hydrogen spillover found by radioactive assay for the catalyst system Ru5Pt/МСМ-41 // Mendeleev Communications. 2009. V. 19. P. 235–236.
31. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Badun, S.B. Lewis, V.M. Fedoseev, S.E. Ukhanov. The reaction of direct phenylation by nucleogenic cations as a method of synthesis of unknown or complicated tritium labeled compounds // Moscow University Chemistry Bulletin. 2009. Vol. 64, № 5. P. 244–248.
32. N.E. Shchepina, V.V. Avrorin, G.A. Badun, G.A. Alexandrova, S.E. Ukhanov, V.M. Fedoseev, I.I. Boiko. Preparation of N-phenyl-substituted quinolinium derivatives labeled with tritium by chemonuclear synthesis // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2009. Vol. 45, № 7. P. 796–801.
33. N. E. Shchepina, V. V. Avrorin, G. A. Badun, V. M. Fedoseev, S. E. Ukhanov, S. B. Lewis.
Effect of substituent in the heterocyclic ring on the course of the nuclear-chemical synthesis //
Radiochemistry. 2009. V. 51(2). Р. 190–192.
34. N. E. Shchepina, V. V. Avrorin, G. A. Badun, V. M. Fedoseev, S. E. Ukhanov, S. B. Lewis.
Nuclear-chemical synthesis of tritium-labeled phenyl-substituted picoline derivatives //
Radiochemistry. 2007, V. 49, № 6. Р. 630–632.
35. N. E. Shchepina, V. D. Nefedov, M. A. Toropova, G. A. Badun, V. V. Avrorin, V. M. Fedoseev. Effect of the Structure of Substituent in the Substrate Molecule on Nuclear-Chemical Synthesis of Halonium Compounds // Radiochemistry. 2002. V. 44, № 4. Р. 378–379.
36. N.E. Shchepina, G.A. Badun, V.D. Nefedov, M.A. Toropova, V.M. Fedoseev, V.V. Avrorin, S.B. Lewis Synthesis of arylhalonium compounds {including (4-methylphenyl)phenylfluoronium} by nuclear-chemical method // Tetrahedron Lett. 2002. V. 43. P. 4123–4124.
37. N. E. Shchepina, V. D. Nefedov, M. A. Toropova, G. A. Badun, V. M. Fedoseev, V. V. Avrorin. Nuclear Chemical Synthesis of Organic Derivatives of Polyvalent Fluorine // Radiochemistry. 2001. V. 43, № 5. Р. 525–527.
38. N.E. Shchepina, V.D. Nefedov, M.A. Toropova, V.V. Avrorin, S.B. Lewis, B. Mattson. Ion-molecular reactions of free phenylium ions , generated by tritium ß-decay with group V-VII elements // Tetrahedron Letters. 2000. V. 41. P. 5303–5306.
39. N.E. Shchepina, V.D. Nefedov, M.A. Toropova, V.V. Avrorin, S.B. Lewis, B. Mattson. Ion-Molecular Reactions of Free Phenylium Ions Generated by Tritium beta-Decay with Bidentate Arenes // Tetrahedron Lett. 2000. V. 41 № 2. Р. 25–27.
40. N. E. Shchepina, V. D. Nefedov, M. A. Toropova, V. V. Avrorin, D. S. Gembitzky, S. B. Lewis, B. Mattson.
Ion-Molecule Reactions of Pyridine with Free Tritiated Phenyl Cations Generated by the Nuclear Chemical Method // Radiochemistry. 1999. V. 41 (6). P. 562–565.

Поделиться информацией: