Соловьев Виталий Петрович Solov’ev Vitaly

д.х.н., в.н.с.

Doktor nauk

solovev-vp@mail.ru

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт физической химии и электрохимии
им. А. Н. Фрумкина Российской академии наук

(ИФХЭ РАН)

Ленинский проспект, 31, корп. 4, Москва, 119991

Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences

Leninsky prosp. 31/4, 119991 Moscow, Russia

Родился

8 декабря 1953, деревня Кузьмино, Костромская область, 157941

Born

8 December 1953, village Kuzmino, Kostroma Region, 157941 Russia

Научная квалификация

1971—1976
Учеба в Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского (г. Нижний Новгород) на химическом факультете, который окончил с отличием по специальности «химия» с присвоением квалификации «химик».
1977—1979
Учеба в аспирантуре в Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН (г. Москва).
1981
Защищена кандидатская диссертация на тему «Получение и исследование свойств ураноценов», присуждена ученая степень кандидата химических наук по специальности «физическая химия».
1997
Присвоено ученое звание старшего научного сотрудника по специальности «физическая химия» Ученым советом Института физиологически активных веществ РАН (г. Черноголовка).
2007
Защищена докторская диссертация на тему «Термодинамика супрамолекулярных комплексов краун-эфиров и их макроциклических и ациклических аналогов» в Институте физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН (г. Москва), присуждена ученая степень доктора химических наук по специальности «физическая химия».

Производственная деятельность

Работа выполняется в рамках следующей темы Лаборатории новых физико-химических проблем (академик А. Ю. Цивадзе): «Дизайн новых химических соединений и прогнозирование свойств веществ и материалов методами химической информатики». Тема включает прогнозирование физических, химических и биологических свойств веществ, конструирование веществ с заданными свойствами, математическое моделирование структура — свойство, развитие методов машинного обучения и разработку программного обеспечения в области химической информатики. Компьютерный дизайн новых соединений, обладающих требуемыми свойствами, является центральной темой в сотрудничестве с проф. Варнеком А. (Университет Страсбурга, Франция). Указанные направления развиваются и разрабатывались в рамках трех международных проектов: GDRE SupraChem «Supramolecular Systems in Chemistry and Biology», ARCUS Alsace / Russie — Ukraine и Российско-французского НЦНИ-РФФИ № 09-03-93106 «Прогностические инструменты по распознаванию катионов металлов ионофорами».

Основные достижения за последние 5 лет

В профессиональной сфере:
Совместно с Университетом Страсбурга (проф. А. Варнек) совершенствовалась информационная система ISIDA по конструированию новых соединений методами химической информатики, включающая базы данных, методы машинного обучения, комбинаторный модуль и химические редакторы. В методах машинного обучения для построения количественных моделей структура – свойство предложены: (а) эффективные топологические субструктурные молекулярные фрагменты (СМФ) в качестве независимых переменных (дескрипторов), (б) оригинальные алгоритмы отбора дескрипторов и (в) оценок области применимости каждой модели, (г) построение тысяч прогностических QSPR моделей (консенсус моделирование) для надежного предсказания свойств. Это приводит к эффективным информационным моделям по прогнозированию физических, химических и биологических свойств веществ.

Впервые выполнено систематическое исследование по моделирование и прогнозирование комплексообразующих и экстракционных свойств веществ методами химической информатики. Количественные модели структура – свойство по прогнозированию устойчивости комплексов металл – лиганд построены для 31 катиона металла: Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, VO2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Y3+, La3+, Pb2+, 13 лантанидов Ln3+ и UO22+. Для построения моделей вовлечено более 5000 органических лигандов. По существу, изучены все типы лигандов самой большой базы данных IUPAC Stability Constants Database (IUPAC SC DB) по комплексообразованию катионов металлов в растворах. Теоретически сконструированы селективные лиганды для связывания указанных катионов. Модели для предсказания констант устойчивости выставлены в Интернете для практического применения — предиктор COMET.

Разработана процедура интерактивного конструирования веществ с использованием моделей структура-свойство и оригинальных химических редакторов EdChemS и EdiSDF. Редактор EdiSDF пополнен модулем раскраски атомов молекул в соответствии с вкладами молекулярных фрагментов моделей, что существенно ускорило конструирование новых веществ с заданными свойствами.

Разработаны средства анализа конденсированных графов химических реакций для целей поиска и сопоставления химических реакций в базах данных. Конденсированные графы химических реакций позволяют строить модели и прогнозировать свойства также как для индивидуальных химических соединений.

Изучены бинарные азеотропные смеси, используемые в технологических процессах. Построены прогностические модели структура — свойство для предсказания состава и температуры кипения азеотропных смесей.

В области повышения квалификации:
Соловьев В.П. в 2011 г. избран по конкурсу на замещение вакантной должности ведущего научного сотрудника.

Основные новейшие результаты исследований

Конструирование новых соединений методами химической информатики позволило предложить новые аза-краун-эфиры для связывания стронция, фосфорилсодержащие поданды и амиды для экcтракции урана, полиазагетероциклы для экстракционного разделения катионов Am3+ и Eu3+. Эффективные гипотетические поданды и амиды затем были синтезированы коллегами, экстракционные свойства были измерены, подтвердив высокое качество прогностических моделей.

Ряд научных результатов по использованию разработанной информационной системы ISIDA и субструктурных молекулярных фрагментов демонстрируют универсальность подхода для моделирования свойств веществ и для конструирования новых соединений:

  1. Выполнен прогноз свободной энергии образования комплексов «хозяин — гость» ?-циклодекстрина с органическими молекулами в воде.

  2. Эффективность субструктурных молекулярных фрагментов, как дескрипторов, продемонстрирована в моделировании растворимости органических веществ в воде и термодинамических параметров водородных комплексов.

  3. Проведено компьютерное конструирование новых веществ, потенциально обладающих высокой активностью против СПИДа. На основе сгенерированных сфокусированных виртуальных комбинаторных библиотек предложены соединения, потенциально обладающих высокой активностью против СПИДа.

  4. Выполнено моделирование коэффициентов распределения органических соединений кровь/воздух и ткань/воздух человека и крысы.

  5. Получены прогностические модели скорости проникновения органических веществ через кожу человека, коэффициента распределения кровь/мозг лекарственных молекул.

Соловьев В. П. является разработчиком и соавтором нескольких профессиональных компьютерных программ. Программы достаточно широко используются в отечественных и зарубежных институтах:

  1. Программа ChemEqui по расчету констант химических равновесий из экспериментальных данных;

  2. База данных THECOMAC по термодинамике комплексообразования краун-эфиров;

  3. Экспертная система машинного обучения ISIDA/QSPR, строящая прогностические регрессионные модели структура—свойство с использованием субструктурных молекулярных фрагментов;

  4. Химические редакторы EdChemS и EdiSDF с модулями структурного и подструктурного поиска веществ в базах данных.

Редакторы EdChemS и EdiSDF вошли в состав международной базы данных IUPAC SC DB по константам устойчивости комплексов металлов в растворах. Экспертная система ISIDA/QSPR, редакторы EdChemS и EdiSDF с модулем CombiLib по генерации комбинаторных библиотек вошли в состав российско-французской информационной системы ISIDA по конструированию новых веществ.

Завершенная производственная деятельность

Основными результатами завершенных фундаментальных исследований являются:

  1. Установленные закономерности влияния строения макроциклических лигандов на устойчивость их комплексов с катионами металлов, аммония в растворах;

  2. Развитие полуэмпирических подходов по надежной оценке устойчивости водородных комплексов в растворах.

  3. Установленные закономерности влияния органических растворителей на устойчивость комплексов макроциклических лигандов в растворах.

  4. Развитие математических методов и компьютерных программ для моделирования химических равновесий в растворах для расчета констант равновесий из экспериментальных измерений физико-химическими методами.

В 1971—1976 гг. Соловьев В. П. участвовал в научных исследованиях, проводимых в Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского и Институте химии при университете. Эти научные исследования касались изучения металлоорганических соединений методам газовой хроматографии, металлополимеров методом электронной микроскопии и калориметрии.

В 1977—1979 гг. в аспирантуре в Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН разрабатывал методы получения ураноценов, — металлорганических соединений урана, — и изучал их физико-химические свойства с целью получения высоко чистого урана и его соединений.

В 1980 – 1982 гг. в Институте новых химических проблем АН СССР (г. Черноголовка) изучал термодинамику соединений редких и рассеянных элементов.

В 1982 – 2004 гг в Институте физиологически активных веществ РАН (г. Черноголовка) проводил фундаментальные и прикладные исследования в области химической термодинамики комплексообразования. Основные результаты получены в области химической термодинамики комплексообразования катионов металлов с макроциклическими лигандами и их аналогами в растворах и в области изучения термодинамики водородной связи.

Научные публикации

В. П. Соловьев (со)автор 145 печатных научных работ, включая 78 статей (47 в отечественных и 31 в зарубежных ведущих журналах), 1 книгу, по одной главе в 2 книгах (по одной на рус. и англ. языках), 2 изобретения и более 60 тезисов докладов отечественных и международных конференций.

За последние 5 лет опубликовано 9 статей в высоко цитируемых рецензируемых научных журналах и 1 обзор «Quantitative Structure-Property Relationships in solvent extraction and complexation of metals» в книге Ion Exchange and Solvent Extraction, A Series of Advances. 2009, V.19, pp. 319-358.

Деловые качества

Соловьев В. П. являлся руководителем и ответственным исполнителем ряда завершенных отечественных и международных проектов (РФФИ № 94-03-08848 1994 г. — руководитель, Volkswagen-Stiftung, Hannover 1994-1996 гг. — ответственный исполнитель, ISF MTH-000 1994 г. — ответственный исполнитель, ISF MTH-300 1995 г. — ответственный исполнитель, INTAS 94-3249 1995г. — ответственный исполнитель, INTAS 94-1914 1995г. — ответственный исполнитель, «Москва–2005» — исполнитель), в настоящее время — ответственный исполнитель 3 международных проектов: Европейского Научного Объединения «Супрамолекулярные системы в химии и биологии», французско-российско-украинского проекта ARCUS Alsace/Russie-Ukraine и руководитель французско-российского проекта НЦНИ-РФФИ № 09-03-93106.

По разрабатываемым научным темам неоднократно выступал с докладами и лекциями в Институте и Университете Страсбурга (Франция), будучи приглашенным профессором в 2004—2011 гг. Являлся внештатным экспертом – консультантом по базам данных в области координационной химии в ВИНИТИ РАН (1994—2010 гг.). В Институте физиологически активных веществ РАН (г. Черноголовка) около десяти лет (1984—1994 гг.) был заместителем заведующего Лаборатории физико-химических исследований, переименованной в дальнейшем в Лабораторию Компьютерного Молекулярного Дизайна, в которой в 1982—2004 гг. руководил группой Термодинамики комплексообразования. Участник нескольких десятков отечественных и международных конференций, на которых неоднократно выступал с устными докладами. В частности, готовил материалы и участвовал в проведении международных школ по химической информатике в Обернэ (Эльзас, Франция, 2010 г.; 2008 г.).

Соавтор курса по химической информатике по специализации «Мастер в области химической информатики» для студентов Университета Страсбурга (Франция), входит в состав рабочей группы IUPAC, принимал непосредственное участие в подготовке российско-французкого (Киреева Н. В.) и 4 французских аспирантов (Fourches D., Hoonakker F., Gaudin C. и Oprisiu I.). От Института выполнено официальное оппонирование 2 кандидатских диссертационных работ: Фрейдзон А. Я. (отзыв ведущей организации) и Султановой Н. М. (официальный оппонент). Является рецензентом отечественных и международных ведущих научных журналов.

Поддерживает персональный сайт, где выставлены им разработанные и широко используемые компьютерные программы, опубликованные книги и обзоры, диссертационные работы.

Degrees

1976
Researcher of Chemistry; Lobachevsky University;
603000 Nizhnii-Novgorod, Russia
1981
Ph. D. of Physical Chemistry; Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences;
125334 Moscow, Russia
1997
Senior Researcher of Chemistry; Institute of Physiologically Active Compounds of the Russian Academy of Sciences;
142432 Chernogolovka, Moscow Region, Russia
2007
Doctor of Physical Chemistry; doctoral thesis: ”Thermodynamics of Supramolecular Complexes of Crown-Ethers And Their Macrocyclic and Acyclic Analogues”
2011
Leading Scientist; Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences;
Leninsky prosp. 31/4, 119991 Moscow, Russia

Present appointment

2004
Leading Scientist in Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences;
Leninsky prosp. 31/4, 119991 Moscow, Russia

Previous appointments

1980
Engineer of Chemistry; Institute of New Chemical Problems of the Russian Academy of Sciences;
142432 Chernogolovka, Moscow Region, Russia
1982
Researcher of Chemistry; Institute of Physiologically Active Compounds of the Russian Academy of Sciences;
142432 Chernogolovka, Moscow Region, Russia
1985
Senior Researcher of Chemistry; Institute of Physiologically Active Compounds of the Russian Academy of Sciences;
142432 Chernogolovka, Moscow Region, Russia
2000–2004
Head of the Group of Supramolecular Thermodynamics, Institute of Physiologically Active Compounds of the Russian Academy of Sciences;
142432 Chernogolovka, Moscow Region, Russia

Fellowships

1994
FR Organische Chemie, Universitat des Saarlandes;
D-66041 Saarbrucken, Germany
1996
The University of Tsukuba;
Tsukuba, Ibaraki 305-8577 Japan
2000
Academic Software;
Sourby Old Farm, Timble, Otley, Yorks, LS21 2PW, UK

Invited Professorships

1998
Laboratoire de Chimie Supramoleculaire,
Institute of Chemistry, Louis Pasteur University;
Strasbourg 67000, France
1999 — 2001
Laboratoire de la Modelisation et de Simulations Moleculaires,
Institute of Chemistry, Louis Pasteur University;
Strasbourg 67000, France
2002 — 2011
Laboratoire d’Infochimie,
Universite de Strasbourg, UMR7177 CNRS/UdS;
Strasbourg 67000, France

Current Research Interests

Design of new chemical compounds and predictions of properties of substances and materials by methods of chemoinformatics:

  • Prediction of physical, chemical and biological properties;

  • Descriptors for QSPR modeling;

  • Development Machine-Learning approaches;

  • Software development.

Themes of researches

  • QSPR modeling of the stability constants of the complexes of metal cations with organic ligands;

  • Substructural Molecular Fragments as descriptors for QSPR modeling;

  • Consensus QSPR modeling by Multiple Linear Regression Analysis (MLR), development of combined forward and backward stepwise variable selection techniques;

  • Development of Predictors of physical and chemical properties by Chemoinformatics methods.

Direction of research

1975 – 1976
The Study of Thermodynamic Properties of Metal Containing Polymers,
The Institute of Chemistry at Lobachevsky University;
603000 Nizhnii-Novgorod, Russia
1976 – 1980
The Investigations of Uranium and Thorium Organometallic Compounds: Synthesis of Thorocenes and Uranocenes, and the Studies of their Thermochemical Properties,
Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences;
125334 Moscow, Russia
1981 – 1982
The Investigations of Thermochemical Properties of Tin Compounds,
Institute of New Chemical Problems of the Russian Academy of Sciences;
142432 Chernogolovka, Moscow Region, Russia
1982 – 2004
The Study of Thermodynamic Properties of Supramolecular Complexes (Macrocyclic Ionophores and their Cyclic and Acyclic Analogues, Hydrogen Bonding),
Institute of Physiologically Active Compounds of the Russian Academy of Sciences;
142432 Chernogolovka, Moscow Region, Russia
1998 – 2004
Quantitative Structure — Property Modeling on Thermodynamics of Supramolecular Complexes;
Institute of Physical Chemistry of the Russian Academy of Sciences,
Moscow, Russia
1992 – 2010
The Development of Chemical Databases and Software in Coordination Chemistry,
Russian Institute for Scientific and Technical Information (VINITI) of the Russian Academy of Sciences;
125219 Moscow, Russia
2004 – present
Quantitative Structure — Property Modeling on Thermodynamics of Supramolecular Complexes; Prediction of physic-chemical properties by Chemoinformatics methods; Development of Chemoinformatics methods; Predictive tools for metal cation recognition by ionofors,
Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences;
117915 Moscow, Leninsky prosp. 31a, Russia

Teaching experience

  • Lectures on computer programming in DELPHI language;

  • Preparation of teaching course on databases in chemistry, D.E.S.S. InfoChimie, University of Strasbourg, France;

  • The participation in the teaching and training of graduate students:
    Grigor’ev V., Kireev D., Solotnov A., Vnuk E., Fourches D., Hoonakker F., Gaudin C., Kireeva N., Oprisiu I., de Luca A., Ruggiu F.

Organization of the scientific meetings

1992
Secretary of the Organizing Committee of the IX All-Union Conference on the Chemical Informatics, 11-15 January.
142432 Chernogolovka, Moscow Region, 142432 Russia
2008
Technical help in organization of Strasbourg Summer School on Chemoinformatics: CheminfoS3.
VVF Obernai, France, 22-25 June 2008
2010
Technical help in organization of 2nd Strasbourg Summer School on Chemoinformatics.
VVF Obernai, France, 20-24 June 2010

Research Grants and Support

1979 – 1989
The Academy of Sciences of USSR; All-Union Program “Macrocyclic Complexation Agents and Their Analogues”.
1989 – 1992
The State Committee on Science and Technique of USSR; The State Scientific and Technical Program “New Materials on the Base of Crown-Ethers”.
1993
The International Science Foundation; Individual Grant.
1994
The International Science Foundation; Grant Number MTH000; “Structural and Thermodynamic Analysis of Cationic Selectivity of New Phosphoryl-Containing Neutral Podands in Nonaqueous Solvents”.
1994
The Russian Foundation for Basic Research; Grant number 94-03-08848; “Structural and Thermodynamic Analysis of Cationic Selectivity for Phosphoryl-Containing Neutral Podands in Nonaqueous Media”.
1994 – 1998
Volkswagen-Stiftung grant 68 951, Hannover; “Empirische und Semiempirische Evaluierung von Ionophor-Komplexen”.
1995
The International Science Foundation; Grant number MTH300; “Structural and Thermodynamic Analysis of Cationic Selectivity of New Phosphoryl-Containing Neutral Podands in Nonaqueous Solvents”
1995 – 1997
INTAS grant; Grant number INTAS-94-3249; “Design of the Receptors for Metal Cations Based on Organophosphorous Podands”.
1995 – 1997
INTAS grant; Grant number INTAS-94-1914; “Allosteric Ionophores”.
2000
IUPAC TGM2000-004-2-500; ”IUPAC Stability Constants Database Completion of Data Collection up to 2000”.
2004
Bource de stage (Ambassade de France a Moscou – Russie) in Louis Pasteur University, Strasbourg 67000, France
2004
GDR PARIS: “Database in Chemistry”
2005
Government of Moscow: “The Program Package for the Calculations of the Stability Constants and Related Thermodynamic Quantities by Different Experimental Methods for the Study of Chemical Equilibria in Solutions”
2006
Bource de stage (Ambassade de France a Moscou – Russie) in Louis Pasteur University, Strasbourg 67000, France
2007 — 2009
ARCUS Alsace / Russie – Ukraine
2001 — 2010
European Research Association: Supramolecular Systems in Chemistry and Biology (GDRE SupraChem)
2009 — 2011
Project no. 09-03-93106 of the Russian Foundation for Basic Research: “Predictive Tools For Metal Cation Recognition By Ionofors”

Collaboration

1991 – 2010
Collaboration with Prof. M. V. Alfimov and Dr. N. N. Kochanova,
Russian Institute for Scientific and Technical Information,
Moscow, 125219 Russia;
Development of Chemical Databases and Software.
1994 – 2000
Collaboration with Prof. H.-J. Schneider, Universitat des Saarlandes, D-6600 Saarbrucken, Germany;
Empirical and Semiempirical Methods in Supramolecular Chemistry.
2000
Collaboration with Profs. L. D. Pettit and G. Pettit,
Academic Software,
Sourby Old Farm, Timble, Otley, Yorks, LS21 2PW, UK.
Development of Editor for Chemical Structures for IUPAC Stability Constants Database.
1994 – 2002
Collaboration with Prof. G. Wipff,
Laboratoire de la Modelisation et de Simulations Moleculaires,
Institut de Chimie, Universite Louis Pasteur, 4, rue Blaise Pascal, Strasbourg, 67000, France
  1. Design of the Receptors for Metal Cations Based on Organophosphorous Podands.

  2. Development of Databases on Thermodynamics of Host-Guest Complexation.

1998 – Present
Cooperation with Prof. A. Varnek,
Laboratoire d’Infochimie,
UMR 7177 CNRS, l’Universite de Strasbourg, 4, rue B. Pascal, Strasbourg, 67000, France
  1. Development of Chemoinformatics methods

  2. Quantitative Structure – Property Modeling

  3. Software development

Scientific publications and production

Publications

1 book, 3 reviews, 2 patents, 78 articles.

Communications

  • Scientific International Congresses — more than 25

  • Scientific Congresses in Russia — more than 35

Computer Programs

  • ISIDA/QSPR for QSPR consensus modeling by Multiple Linear Regression Analysis

  • The data manager EdiSDF for Structure-Data Files

  • The Chemical Editor EdChemS

  • The Predictor of Properties FMF using developed QSPR models

  • Database THECOMAC on the Thermodynamics of the Complexation of Macrocyclic Ligands with Metal Ions

Resources

ISIDA/QSPR, EdiSDF and ChemEqui

Laboratoire d’Infochimie, Universite de Strasbourg: