Grupul de Chimie Teoretica: Structură şi reactivitate
Activitatea principala a grupului de Chimie Teoretica este orientată spre utilizarea tehnicilor de modelare in descifrarea structurii şi reactivităţii sistemelor moleculare şi supramoleculare, a interacţiunilor dintre molecule sau a acestora cu suprafeţe catalitice, utilizând tehnici de simulare bazate pe mecanică moleculară, metode cuantice semiempirice şi/sau ab initio la diverse nivele de teorie. De asemenea în cadrul grupului sunt abordate studii QSAR-QSPR bazate pe modele originale şi sunt dezvoltate pachete software in acest scop. Grupul efectueza studii experimentale pentru sinteza unor structuri moleculare de interes teoretic sau pentru rationalizarea unor mecanisme de reacţie folosind argumente legate de cinetica proceselor.
Dr. Isabela Traistaru (Man) este cercetător principal III şi coordonatorul grupului de Chimie Teoretică. A absolvit Universitatea “Politehnica” din Bucuresti in anul 2004. Diploma de master a obtinut-o la aceeasi universitate in 2006 pe specializarea Substanţe, materiale şi Sisteme Biocompatibile.Studiile doctorale le-a facut în cadrul Universitatii Tehnice din Danemarca, Centrul pentru Designul Materialelor la Nivel Atomic ( Center for Atomic scale Material Design) fiind finalizate in anul 2011 cu lucrarea intitulata “Theoretical study of electro-catalysts for oxigen evolution” a fost elaborata sub conducerea profesorilor Jens K. Norskov şi Jan Rossmeisl. La întoarcerea în ţară a efectuat un stagiu post-doctoral la Universitatea Bucureşti sub conducerea profesorului Vasile Parvulescu. Majoritatea lucrărilor tratează modelarea proceselor pe suprafeţe catalitice dar şi formarea de suprastructuri moleculare prin legături de halogen sau simularea spectrelor de dicroism circular vibraţional (VCD). Domeniul ei principal de cercetare este chimia computaţională aplicată la cataliza heterogenă pentru inţelegerea la nivel atomic a proceselor chimice de la interfaţa gaz-solid şi lichid-solid. In 2018 a primit premiul “Nicolae Teclu” al Academiei Române In 2021 a primit bursa L’Oreal pentru femei in ştiinţă. Pe lângă modelarea proceselor chimice la nivel atomic îi place muntele şi drumeţiile.
Dr. Mona-Irina Doană este cercetător ştiinţific gradul III. a absolvit Facultatea de Tehnologie Chimică, secţia Chimie Organică din cadrul Institutului Politehnic Iaşi în 1992. În anul 2015 a obţinut titlul de Doctor în Chimie prin susţinerea tezei intitulate “Cicloadiţii ale cian cetenelor la sisteme oxiranice” elaborată în cadrul Centrului de Chimie Organică “C.D. Neniţescu” al Academiei Romane. Este specializată în sinteză organică fină, studiul cineticii şi mecanismelor de reacţie şi valorificarea superioară a resurselor regenerabile.
Dr. Carmen Mitan a absolvit Facultatea de Chimie Industrială din cadrul Universităţii “Politehnica” din Bucuresti in anul 1996 iar Mesteratul la aceeaşi universitate în anul 1997. În anul 2003 a obţinut titlul de Doctor in Chimie la Centrul de Chimie Organică “Costin D. Neniţescu” al Academiei Romane susţinând teza cu titlul “Reacţii de cicloadiţie 3+2 ale dipolilor aliciclici”. Între anii 2003-2009 a beneficiat de un stagiu postdoctoral la University of Illinois at Chicago la profesorul Robert Moriarty specializându-se in chimia aza-zaharurilor. Experienţa ei include: sinteză organică a aza-zaharurilor, a coloranţilor cumarinici, a compuşilor heterociclici via sidnone, münchone si N-ilide; atropizomerism si chiralitate helicală, stereochimie adiţiilor 1,3 dipolare, chimia Mo- si Ru-carbenelor si utilizarea teoriilor celor 3-sfere si grupurilor Lie in analiză conformaţională. Pe lingă chimie lectura şi plimbările în natură îi aduc bucurii.
Dr. Mihai Deleanu a obţinut diploma de licență în Inginerie Chimică (secția engleză), Specializarea Chimie Organică, Facultatea de Inginerie în Limbi Străine la Universitatea “Politehnica” din București in 2014, iar diploma de master în Inginerie Chimică, Specializarea Produse Farmaceutice și Cosmetice, Facultatea de Chimie Aplicată și Știința Materialelor la aceeaşi universitate in 2016. In 2022 a obţinut titlul de Doctor în Chimia și Chimia Fizică a Materialelor la Institut des Biomolécules Max Mousseron din cadrul Université de Montpellier. Experienţa sa include: sinteza organică a α-ceto aziridinelor optic active, sinteze de liganzi pe bază de azot pentru obținerea de rețele supramoleculare și receptori cu proprietăți de recunoaștere moleculară; purificarea, creșterea cristalelor și caracterizarea compușilor obținuți prin RMN, IR, UV, HPLC, MS; sinteza peptidelor în fază solidă (SPPS), caracterizarea fizico-chimică și investigarea mecanismelor sistemelor biologice, cu o experiență considerabilă în ceea ce privește procesul de agregare a peptidelor β-amiloide utilizând analiza de dispersie Taylor (TDA), împrăștierea dinamică a luminii (DLS), electroforeza capilară (CE) și teste de fluorescență. Pe lângă știință, îi place să iasă în natură și merge la schi de fiecare dată când are ocazia.
Ana Maria Hanaru (Sezonov) a absolvit Universitate “Politehnica” din Bucuresti, Departamentul de Ştiinţe Inginereşti, Filiera Engleză secţia de Tehnologie Chimică Organică în anul 1996. În anul 2012 a absolvit a doua facultate, Jurnalism şi Ştiinţele Comunicării din cadrul Universităţii Bucureşti apoi în anul 2014 a devenit absolvent Master M2, Maste Francofone al aceleiaşi facultăţi iar în anul 2022 şi-a susţinut teza de doctorat în acelaşi domeniu. Ana Maria este specializată în sinteză organică fină aplicată în domeniul benzociclobutadienelor şi în valorificarea resurselor regenerabile. Principala pasiune dincolo de chimie este arta şi tehnicile de comunicare.
Andrei Pantea este student în anul 3 al Facultăţii de Matematică din cadrul Universităţii Bucureşti. Are abilităţi speciale pentru matematicile aplicate şi programrea calculatoarelor in limbaj Pyton. În cadrul grupului este implicat în dezvoltarea de aplicaţii ale teoriei grafurilor în chimia organică, deconvoluţia spectrelor RMN 1H ale unor fluide biologice şi dezvoltarea unor algoritmi învăţare automată pentru interpratarea acestora.
Raluca Jalba este masterand în cadrul departamentului de cataliză din cadrul Facultăţii de Chimie, Universitatea Bucureşti. În grupul nostru este imlicată în modelarea proceselor pe suprafeţe catalitice şi utiliuzarea tehnicilor DFT pentru studiul mecanismelor reacţiilor organice.
Dr. Petru Filip este cercetator principal I cu experienta de peste 50 de ani în cercetare fundamentală şi aplicativă dar si in transferul la nivel industrial al proceselor de sinteză dezvoltate la nivel de laborator. A publicat peste 100 de lucrări ştiinţifice, a fost conducător stiintific pentru 12 teze de doctorat. Expertiza sa include sinteză organică fină, dezvoltarea şi transferul unor procese industrializabile, modelarea moleculară, modelarea proceselor industriale, studii QSAR-QSPR şi dezvoltare de software. A fost pasionat de alpinism şi schi iar acum gătitul şi jocurile MMORPG pe calculator îi umplu timpul liber.
* tert-Butil Ciano Cetenă (TBCK)
Proiectarea raţională a materialelor catalitice şi procese chimice pe suprafeţe catalitice.
Dorim să continuăm modelarea fenomenelor fundamentale de pe suprafață prin tehnici ab a proceselor catalitice privind reducerea oxigenului şi oxidarea apei, deoarece în acest domeniu există încă o multitudine de aspecte neelucidate privind structura optimă şi reactivitatea suprafeţelor deşi în ultimul deceniu subiectului i-au fost alocate eforturi de cercetare consistente. Materiale noi vor fi testate, în colaborare cu departamentul de cataliză din Universitate Bucuresti deoarece încă nu s-au descoperit materialele optime din punct de vedere al activităţii şi stabilităţii dar şi al costului.
Intenţionăm în paralel demararea de calcule teoretice legate de potenţiali catalizatori pentru reducerea CO2 la compuşi chimici valoroşi - methanol, metan, hidrocarburi (olefine şi parafine C2+), acid formic etc. Aceştia sunt compuşi cheie pentru industria chimică şi sunt obținuți în prezent din resurse fosile (petrol, carbune) astfel că folosirea CO2 ca resursă ar reprezinta o contribuție importantă la ciclul antropogenic al carbonului.
O altă clasă de materiale catalitice care se au în vedere pentru diverse aplicaţii în sinteza organică (ex. oxidare metan la methanol, hidrogenare cetone aromatice, alchilare benzen) şi anorganică ( ex. oxidarea apei) sunt MXenes. Aceasta reprezintă o clasă nouă de materiale 2D (carburi, nitruri) de o mare complexitate structurală şi diversitate chimică. Investigarea lor este în momentul de faţă într-o fază incipientă atât la nivel experimental cât şi teoretic.
Chimie sistemelor ciclobutadienice.
Deşi ar putea fi considerat un domeniu iesit din fluxul principal al ştiinţei există oportunităţi de cercetare provocatoare. Putem considera că sistemele în care ciclobutadiena este anelată la sisteme aromatice heterociclice au rămas prscticv nestudiate cu excepţia sistemelor de tipul 1 care nu sunt de fapt ciclobutadiene ci sisteme exo-metilenice.
Scopul nostru este să dezvoltăm rute noi de sinteză care să ne permită obţinerea unor sisteme de tipul 2, De asemena vom modela utilizând tehnicile chimiei cuantice stabilitatea şî posibilele căi de dimerizare ale acestor derivaţi.
Teoria garfurilor aplicată în chimie.
În acest subprogram vom dezvolta noi indici topologici de generaţia a 3-a bazaţi pe matricile asociate grafurilor moleculare inclusiv garfurile de linii. Acesti noi indici ver fi utilizati în corelări cu proprietăţi moleculare dar şi cu proprietăţi locale din interiorul moleculei cum ar fi deplasările chimice în spectre RMN de 13C. De asemena se vor studia relaţiile dintre structura moleculară si constantele de cuplaj din spectre RMN 1H folosind modelări matematice complexe.
Cinetica şi mecanismul reacţiilor organice.
Principalul obiectiv al acestei tematici este utilizarea spectrometriei RMN de 1H în determinarea constantelor de viteză ale unor reacţii organice şi formularea unor mecanisme de reacţie în baza datelor obţinute. Această tehnică va fi utilizată pentru început în studiul formării şi reacţiilor terţ-butil-ciancetenei.
Lucrări publicate: 2017-2022
1. “Rectangle as manifold on relationships between vicinal constant couplings 3JHH, 1H, 13C-chemical shifts and dihedral angles”, CI Mitan, E Bartha, C Draghici, MT Caproiu, P Filip. RM Moriarty
Revue Roumaine de Chimie 67 (3), 171-176, 2022, DOI: 10.33224/rrch.2022.67.3.05
2. “Tetrahedral angles of five membered ring iminocyclitols with ribitol stereochemistry beyond the dihedral angles”, CI Mitan, E Bartha, C Draghici, MT Caproiu, P Filip, RM Moriarty
Revue Roumaine de Chimie 67 (3), 165-170, 2022, DOI: 10.33224/rrch.2022.67.3.04
3. ”Hopf Fibration on Relationship Between Dihedral Angle θHnHn [deg] and Vicinal Angle ϕ [deg], Angles Calculated from NMR Data with 3-Shere Approach and Java Script”, CI Mitan, E Bartha, C Draghici, MT Caproiu, P Filip, RM Moriarty
Science Journal of Chemistry 10 (1), 21-31, 2022, DOI: 10.11648/j.sjc.20221001.13
4. ”Engineering hydrogenation active sites on graphene oxide and N-doped graphene by plasma treatment”, M Magureanu, NB Mandache, C Rizescu, C Bucur, B Cojocaru, IC Man, A. Primo, VI Parvulescu, H Garcia
Applied Catalysis B: Environmental 287, 119962, 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.119962
5. ”Benzimidazolium salts as starting materials or intermediates in 1, 3-dipolar cycloadditions”,
AM Macsim, E Georgescu, F Georgescu, P Filip, A Nicolescu, C Deleanu
Monatshefte für Chemie-Chemical Monthly 152 (7), 845-852, 2021, DOI: 10.1007/s00706-021-02795-7
6. ”Program for prediction dihedral angle from vicinal coupling constant with 3-sphere approach”
E Bartha, CI Mitan, C Draghici, MT Caproiu, P Filip, RM Moriarty
Rev. Roum. Chim 66 (2), 179-183, 2021, DOI: 10.33224/rrch.2021.66.2.08
7. “Dihedral angles calculated with 3-sphere approach as integer in conformational analysis on d-,l- ribitol series”
CI Mitan, E Bartha, P Filip, C Draghici, MT Caproiu, RM Moriarty
Rev. Roum. Chim. 66 (12), 941-948, 2021, DOI: 10.33224/rrch.2021.66.12.07
8. “Oxygen evolution reaction: a perspective on a decade of atomic scale simulations”
S Divanis, T Kutlusoy, IMI Boye, IC Man, J Rossmeisl
Chemical science, 11, 2943-2950, 2020 , DOI: 10.1039/C9SC05897D
9. “First principle studies of oxygen reduction reaction on N doped graphene: Impact of N concentration, position and co-adsorbate effect”
IC Man, I Trancă, SG Soriga
Applied Surface Science, 510, 145470, 2020, DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.145470
10. “5-Iodo-1-arylpyrazoles as potential benchmarks for investigating the tuning of the halogen bonding”
D Dumitrescu, S Shova, IC Man, MR Caira, MM Popa, F Dumitrascu
Crystals 10 (12), 1149, 2020 , DOI: 10.3390/cryst10121149
11. “Nanometer-thick films of antimony oxide nanoparticles grafted on defective graphenes as heterogeneous base catalysts for coupling reactions”
A Simion, N Candu, B Cojocaru, S Coman, C Bucur, A Forneli, A Primo, IC Man, VI Parvulescu, H Garcia
Journal of Catalysis 390, 135-149, 2020, DOI: 10.1016/j.jcat.2020.07.033
12. “How Do the Coadsorbates Affect the Oxygen Reduction Reaction Activity of Undoped and N-Doped Graphene Nanoribbon Edges? A Density Functional Theory Study”
DL Isac, SG Soriga, IC Man
Journal of Physical Chemistry C 124 (42), 23177-23189, 2020, DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c06716
13. “A theoretical study of the influence of gold nanoplatelets sites in CC coupling reaction”
IC Man, SG Soriga
Molecular catalysis 485, 110845, 2020, DOI: 10.1016/j.mcat.2020.110845
14. “Halogen bonding in 5-iodo-1-arylpyrazoles investigated in the solid state and predicted by solution 13C-NMR spectroscopy”
MM Popa, IC Man, C Draghici, S Shova, CR Mino, D Florea, D Dumitrescu
CrystEngComm, 7085-7093, 2019, DOI: 10.1039/C9CE01263J
15. “Nitrogen-doped graphene as metal free basic catalyst for coupling reactions”
V.I. Parvulescu, N. Candu, I. C. Man, A. Simion, B. Cojocaru, S. M. Coman, C. Bucur, A.Primo
Journal of Catalysis 376, 238-247, 2019, DOI: 10.1016/j.jcat.2019.07.011
16. “Effects of the cooperative interaction on the diffusion of hydrogen on MgO (100)”
IE Castelli, SG Soriga, IC Man
The Journal of chemical physics 149 (3), 034704, 2018, DOI: 10.1063/1.5029329
17. “Effect of Ca and Sr in MgO (100) on the activation of methanol and methyl acetate
IC Man, SG Soriga, VI Parvulescu”
Catalysis Today 306, 207-214, 2018, DOI: 10.1016/j.cattod.2017.03.062
18. “Role of the band gap for the interaction energy of coadsorbed fragments”
IE Castelli, IC Man, SG Soriga, V Parvulescu, NB Halck, J Rossmeisl
The Journal of Physical Chemistry C 121 (34), 18608-18614, 2017, DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b04974
19. “Theoretical aspects of methyl acetate and methanol activation on MgO (100) and (501) catalyst surfaces with application in FAME production”
IC Man, SG Soriga, V Parvulescu
Applied Surface Science 392, 920-928, 2017, DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.09.114
NanoCatDFTOERR
DFT calculations as design tool for OER and ORR nanocatalysts for renewable energy applications
PN-III-P1-1.1-TE-2021-0931
