nsu_ickg_rgfedunov_202412_1.pdf

• Поздняков Иван Павлович, к.х.н., старший научный сотрудник, Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирский государственный университет, руководитель
• Тютерева Юлия Евгеньевна, младший научный сотрудник, Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирский государственный университет, исполнитель
• Беликов Юрий Алексеевич, Институт химической кинетики и горения СО РАН, инженер; Новосибирский государственный университет, исполнитель
• Федунов Роман Геннадиевич, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирский государственный университет, исполнитель
• Снытникова Ольга Александровна, к.х.н., Международный томографический центр СО РАН, исполнитель
• Яншоле Вадим Владимирович, к.ф.-м.н, Новосибирский государственный университет, исполнитель

В последние десятилетия микрозагрязнители (такие как лекарства и средства личной гигиены (PPCPs), пестициды, соединения, нарушающие работу эндокринной системы (EDCs)) стали горячей темой в экологической химии во всем мире и привлекли большое внимание ученых-экологов из Китая и России. В настоящее время исследования таких веществ в основном сосредоточены на их поведении и трансформации в окружающей среде, оценке их воздействия и рисков, сокращении и контроле загрязнений. Фотохимические процессы важны не только для понимания трансформации большинства микрозагрязнителей в окружающей среде, но также они играют существенную роль при разработке технологий для удаления таких соединений. Механизм прямого УФ-фотолиза таких микрозагрязнителей, как антибиотики хлорамфеникол (CAP) и ципрофлоксацин (CIP), был выявлен с использованием комбинации стационарного фотолиза в сочетании с ЖХ-МС высокого разрешения и квантово-химическими расчетами DFT. Для антибиотика хлорамфеникол (CAP) впервые были получены данные о короткоживущих промежуточных интермедиатах, образующихся в процессе фотолиза. Первичным фотопроцессом является разрыв С-С связи с образованием 4-nitrobenzylalcohol radical, который в обескислороженных растворах преимущественно переходит в пара-нитробензальдегид и продукты его вторичного фотолиза. В присутствии кислорода первичный радикал и пара-нитробензальдегид трансформируются в пара-нитрозобензойную и пара-нитробензойную кислоты в результате реакции с активными формами кислорода. Квантовый выход прямого фотолиза CAP составляет ~3% и не зависит от наличия растворенного кислорода и длины волны возбуждения в диапазоне 254 – 308 нм. Для антибиотка ципрофлоксацина (CIP), находящегося в цвиттерионной и анионной формах, механизм фотодеградации был выявлено, что основным промежуточным продуктом является диссоциативное триплетное состояние, которое теряет ион фтора с образованием триплетного карбокатиона; последующая атака последнего растворителем приводит к образованию продуктов гидроксилирования как ароматического кольца, так и пиперазинильного заместителя. Соответственно, квантовый выход фотолиза обеих форм CIP не зависит от длины волны возбуждения, но зависит от концентрации растворенного кислорода. Вторичный фотолиз приводит к ряду продуктов окисления ароматической системы, а также окислению, раскрытию и полному разрушению пиперазинильного заместителя. Полученные данные важны для дальнейшего понимания путей трансформации соединений PPCP в природных и сточных водах под действием естественного и искусственного УФ излучения. Результаты квантово-химических DFT расчетов электронных спектров нейтральных и анионных форм исследуемых соединений PPCP, а также их промежуточных соединений методом B3LYP/6-311G** находятся в хорошем согласии с результатами стационарных спектров поглощения и лазерного флэш-фотолиза.

• Грант РНФ-Китай 21-43-00004 «Механизм и применение процессов усиленной синергетической адсорбции-окисления приоритетных микрозагрязнителей в водных системах с помощью солнечного света на основе природных фотоактивных соединений железа», ИХКиГ СО РАН, (2021 – 2023 гг.), руководитель – Поздняков Иван Павлович

• Belikov, Y.A., Snytnikova, O. A., Sheven, D.G., Fedunov, R.G., Grivin, V.P., Pozdnyakov, I.P., 2024. Laser flash photolysis and quantum chemical studies of UV degradation of pharmaceutical drug chloramphenicol: Short-lived intermediates, quantum yields and mechanism of photolysis. Chemosphere 351, 141211. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141211
• Tyutereva, Y. E., Snytnikova, O. A., Sheven, D.G., Fedunov, R.G., Yanshole, V.V., Grivin, V.P., Pozdnyakov, I.P., 2024. Mechanism of UV photodegradation of fluoroquinolone antibiotic ciprofloxacin in aqueous solutions. Chemosphere 367, 143643. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.143643