Направления работы научной группы:
1. Селективное гидрирование алкинов.
Реакция гидрирования непредельных соединений кажется достаточно простой. На практике сложность заключается в селективности этого процесса. Например, гидрирование ацетилена до этилена. Этилен получается из углеводородного сырья и далее полимеризуется с целью получения полиэтилена. В этилене всегда содержится примесь ацетилена, который является ядом для катализаторов полимеризации этилена. Очистка этилена от ацетилена заключается в селективном превращении ацетилена в этилен в присутствии различных катализаторов. Сделать это довольно сложно, т.к. и этилен легко гидрируется, соответственно, в этан. Учитывая, что содержание ацетилена в смеси не превышает долей процента, основным процессом может стать гидрирование этилена в этан. Разработка катализаторов, способных гидрировать ацетилен в этилен в условиях огромного избытка этилена – важное направление в катализе. Полученные научные результаты хорошо востребованы на промышленных предприятиях, т.к. полиэтилен – крупнотоннажный продукт.
✩ Gyrdymova Y.V., Saybulina E.R., Mironenko R.M., Rodygin K.S. Selective Hydrogenation of Unsaturated Vinyl Ethers in Two-Chamber Gauge-Reactor. Asian J. Org. Chem. 2024, 13, e202400147. DOI: 10.1002/ajoc.202400147
✩ Lebedev A.N., Rodygin K.S., Mironenko R.M., Saybulina E.R., Ananikov V.P. Metal-catalyzed chemical activation of calcium carbide: new way to hierarchical metal/alloy-on-carbon catalysts. J. Catal. 2022, 407, 281-289. DOI: 10.1016/j.jcat.2022.01.034
✩ Voronin V.V., Ledovskaya M.S., Bogachenkov A.S., Rodygin K.S., Ananikov V.P.. Acetylene in organic synthesis: recent progress and new uses. Molecules, 2018, 23(10), 2442. DOI: 10.3390/molecules23102442
✩ Mironenko R.M., Saybulina E.R., Stepanova L.N., Gulyaeva T.I., Trenikhin M.V., Rodygin K.S., Ananikov V.P. Sustainable hydrogenation of vinyl derivatives using Pd/C catalysts. Catalysts, 2021, 11(2), 179. DOI: 10.3390/catal11020179
2. Получение биодизеля.
Биодизельное топливо представляет собой смесь сложных эфиров, которая аналогична по свойствам минеральному дизелю. Данный вид топлива активно используется в дизельных двигателях как в качестве добавки, так и полностью самостоятельно. Топливо получается посредством каталитической реакции переэтерификации. Но по реакции необходимо порядка 50 кг катализатора на каждую тонну топлива. При этом катализатор является одноразовым. Учитывая те объемы топлива, которые нужны, количество отработанного катализатора превосходит все мыслимые пределы. Увеличить количество циклов использования катализатора – важная научная задача.
✩ Potorochenko A.N., Gyrdymova Y.V., Rodygin K. Waste-Derived Catalyst for Biodiesel Manufacturing in CO2-Free Manner: Preparation, Catalytic Activity and Reuse Studies. ChemCatChem, 2025, 17(5), e202401607. DOI: 10.1002/cctc.202401607
✩ Pourfayaz F., Rodygin K. Reusable chemical catalysts for sustainable biodiesel production: the role of metallic elements. ChemBioEng Rev., 2025, 12(1), e202400033. DOI: 10.1002/cben.202400033
✩ Potorochenko A.N. and Rodygin K.S. Calcium waste as a catalyst in the transesterification for demanding esters: scalability perspective. Beilstein J. Org. Chem. 2025, 21, 1520–1527. DOI: 10.3762/bjoc.21.114
✩ Potorochenko A.N., Ovchinnikov A.A. and Rodygin K.S. Centrifugation, filtration or magnetic extraction: Evaluation of catalyst recovery technique in biodiesel production. Bioresour. Technol. Rep., 2026, 33, 102471. DOI: 10.1016/j.biteb.2025.102471
3. Получение изотопно меченых соединений и их использование в органическом синтезе.
В лаборатории хорошо отработан метод введения изотопных меток D (2Н) и 13С в различные органические молекулы. Далее, полученные соединения можно использовать в цепочках превращений и наблюдать за переходом метки. Наличие меченых атомов может дать новую, специфическую информацию о строении соединений и природе протекающих процессов (исследование механизмов).
✩ Rodygin K.S., Bogachenkov A.S., Gyrdymova Y.V., Potorochenko A.N. 13C-Labeling as a Method in Organic Synthesis, Catalysis and Biochemical Applications. Chemistry–Methods, 2025; 5(1), e202400045. DOI: 10.1002/cmtd.202400045
✩ Gyrdymova Y., Samoylenko D., Rodygin K. [13C+D] Double labeling with calcium carbide: incorporation of two labels in one step. Chem. Asian. J. 2023, 18, e202201063. DOI: 10.1002/asia.202201063
✩ Ledovskaya M.S., Voronin V.V., Rodygin K.S., Ananikov V.P. Efficient labeling of organic molecules using 13C elemental carbon: universal access to 13C2-labeled synthetic building blocks, polymers and pharmaceuticals. Org. Chem. Front. 2020, 7(4), 638-647. DOI: 10.1039/C9QO01357A
4. Электрохимически промотируемые реакции получения органических соединений в присутствии наночастиц металлов.
Электрический ток является одним из самых удобных инициаторов химических превращений. Использование тока в качестве движущей силы реакции позволяет избежать дополнительных реагентов и химических инициаторов, в результате работы которых всегда остаются отходы. Ток может модифицировать катализатор, превращать его в активную форму. Электропромотируемые процессы – востребованный сегмент в современной промышленной химии.
✩ Seitkalieva M.M., Samoylenko D.E., Lotsman K.A., Rodygin K.S., Ananikov V.P. Metal nanoparticles in ionic liquids: Synthesis and catalytic applications. Coord. Chem. Rev., 2021, 445, 213982. DOI: 10.1016/j.ccr.2021.213982
✩ Rodygin K.S., Samoylenko D.E., Seitkalieva M.M., et al. Generation, regeneration, and recovery of Cu catalytic system by changing the polarity of electrodes. Green. Chem. 2022, 24, 1132-1140. DOI: 10.1039/D1GC03975J
✩ Samoylenko D., Lotsman K., Rodygin K., Ananikov V.P. Rapid and Sustainable Electrochemical Pd Catalyst Generation from Bulk Metal. Chem. Eur. J., 2025, 31(11), e202403872. DOI: 10.1002/chem.202403872
5. «Зелёная химия» и химия в интересах устойчивого развития.
За последние 20 лет произошли существенные изменения в мышлении химиков. Ранее, успех реакции определялся выходом продукта. Чем больше выход – тем лучше. Многие химические производства прошлого столетия были построены, опираясь на этот базовый принцип. Однако, с течением времени (и активной работы производств) стало приходить понимание, что для реализации основного процесса необходимы дополнительные реагенты (вспомогательные соединения, растворители и пр.). Количество образующихся отходов зачастую оказывалось шокирующим. Все это привело к мысли о том, что оптимальным процессом может оказаться совсем не тот, в котором выход целевого продукта выше. Построение альтернативных процессов с учетом различных факторов (а не только выхода продукта) вылилось в отдельные направления в химии: “Green chemistry” и “Sustainable chemistry”. Исследования в этой области чрезвычайно интересны, а решения не всегда являются очевидными и стандартными с точки зрения классического химика.
✩ Samoylenko D.E., Rodygin K.S., Ananikov V.P. CO2-free Calcium Carbide Manufacturing: Demanded Strategy in the Carbon-neutral Chemical Industry. Chin. J. Chem., 2023, 41, 3611-3617. DOI: 10.1002/cjoc.202300358
✩ Lotsman K.A., Rodygin K.S., Skvortsova I., et al. Atom-economical synthesis of 1,2-bis(phosphine oxide)ethanes from calcium carbide with straightforward access to deuterium- and 13C-labeled bidentate phosphorus ligands and metal complexes. Org. Chem. Front., 2023, 10(4), 1022-1033. DOI: 10.1039/D2QO01652D
✩ Lotsman K.A., Rodygin K.S. Calcium carbide residue – a promising hidden source of hydrogen. Green Chem., 2023, 25, 3524-3532. DOI: 10.1039/D2GC04932E
✩ Rodygin K.S., Gyrdymova Y.V., Ananikov V.P. Calcium carbide residue - a key inorganic component of the sustainable carbon cycle. Russ. Chem. Rev., 2022, 91, RCR5048. DOI: 10.1070/RCR5048
✩ Rodygin K.S., Lotsman K.A., Ananikov V.P. Calcium carbide looping system for acetaldehyde manufacturing from virtually any carbon source. ChemSusChem, 2020, 13(14), 3679-3685. DOI: 10.1002/cssc.202000760
✩ Rodygin K.S., Vikenteva Y.A., Ananikov V.P. Calcium-based sustainable chemical technologies for total carbon recycling. ChemSusChem, 2019, 12(8), 1483-1516. DOI: 10.1002/cssc.201802412
✩ Rodygin K.S., Werner I., Ananikov V.P. A green and sustainable route to carbohydrate vinyl ethers for accessing bioinspired materials with a unique microspherical morphology. ChemSusChem, 2018, 11(1), 292-298. DOI: 10.1002/cssc.201701489
6. Химия возобновляемых полимеров и композитных материалов.
После своего жизненного цикла полимерное изделие, как правило, выбрасывается. К сожалению, перерабатываемых полимеров довольно мало. Переработка может быть физической (переплавка) и химической (разборка полимерных цепей с выделением ценных мономеров). Расширение спектра химически возобновляемых полимеров – востребованное направление как в науке, так и в промышленности. После завершения жизненного цикла полимер может быть деполимеризован, а мономерное звено выделено в неизменном виде. Исследования в этой области сопряжены с поиском оптимальных путей и утилизации побочных продуктов. В лаборатории имеется установка горячего экструдирования, а также 3D принтер для проведения исследований в этом направлении.
✩ Metlyaeva S.A., Rodygin K.S., Lotsman K.A., et al. Biomass- and calcium carbide-based recyclable polymers. Green Chem., 2021, 23(6), 2487-2495. DOI: 10.1039/D0GC04170J
✩ Lotsman K.A., Samoylenko D.E., Rodygin K.S., et al. 3D Printable Materials Based on Renewable Polymers from Terpene Alcohols and Calcium Carbide. ChemistrySelect, 2024, 9(31), e202401273. DOI: 10.1002/slct.202401273
✩ Samoylenko D.E., Rodygin K.S., Ananikov V.P. Sustainable application of calcium carbide residue as a filler for 3D printing materials. Sci. Rep., 2023, 13(1), 4465. DOI: 10.1038/s41598-023-31075-z
✩ Kirillov E., Rodygin K., Ananikov V. Recent advances in applications of vinyl ether monomers for precise synthesis of custom-tailored polymers. Eur. Polym. J., 2020, 136, 109872. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2020.109872
7. Химия карбидов. Химия ацетилена.
Карбиды – очень интересные соединения, т.к. одновременно являются как неорганическими соединениями, так и органическими (ацетилениды, метаниды и пр.). Гидролиз карбидов приводит к высвобождению газообразных органических соединений, которые могут вступать в различные реакции. С точки зрения органического синтеза использование карбидов намного удобнее, чем использование газов. Однако, установки и дизайн синтезов с использованием карбидов может существенно отличаться от реакций с газообразными соединениями. Отработке подходов использования карбидов в органическом синтезе посвящены исследования по данному направлению.
✩ Gyrdymova Y.V., Kutskaia A. M., Malyukova V.N. and Rodygin K.S. Barium carbide – new opportunities in organic synthesis and sustainable acetylene chemistry. New J. Chem., 2026, 50, 2525-2536.
DOI: 10.1039/D5NJ04284D
✩ Gyrdymova Y., Lebedev A., Du Y.-J. and Rodygin K.S. Production of Acetylene from Viable Feedstock: Promising Recent Approaches. ChemPlusChem, 2024, 89(11), e202400247. DOI: 10.1002/cplu.202400247
✩ Werner G., Rodygin K.S., Kostin A.A., Gordeev E.G., Kashin A.S. and Ananikov V.P. A solid acetylene reagent with enhanced reactivity: fluoride-mediated functionalization of alcohols and phenols. Green Chem., 2017, 19(13), 3032-3041. DOI: 10.1039/C7GC00724H
✩ Rodygin K.S., Werner G., Kucherov F.A., Ananikov V.P. Calcium carbide: a unique reagent for organic synthesis and nanotechnology. Chem. Asian J., 2016, 11(7), 965-976. DOI: 10.1002/asia.201501323
✩ Rodygin K.S., Ananikov V.P. An efficient metal-free pathway to vinyl thioesters with calcium carbide as the acetylene source. Green Chem. 2016, 18(2), 482-486. DOI: 10.1039/C5GC01552A
