Одним из традиционных направлений работ Института является исследование химического состава нефти (Лаборатория химии нефти им. С.С. Наметкина, зав. лаб. О.П.Паренаго), которое проводится на молекулярном уровне с широким привлечением современной инструментальной техники и встречного синтеза модельных углеводородных и гетероатомных соединений.

В последнее время в результате систематического изучения состава нефти ряда Российских месторождений (свыше 800) был обнаружен и охарактеризован ранее практически неизвестный класс нефтяных компонентов – непредельные углеводороды (олефины). Получены исчерпывающие данные об их содержании в нефти, составе, строении и молекулярной массе, выдвинута и экспериментально подтверждена гипотеза генезиса нефтяных олефинов, основанная на их образовании по реакции дегидрировании насыщенных углеводородов под действием природного радиоактивного излучения.

В области другого актуального направления работ этой лаборатории - химии добавок к смазочным материалам - разработаны (В.Н. Бакунин, Г.Н. Кузьмина) эффективные способы получения принципиально нового типа модификаторов трения – наночастиц сульфидов молибдена. Для антиокислительных добавок предложен и реализуется новый подход к синтезу эффективных антиоксидантов на основе принципа мицеллярного ингибирования процессов окисления.

Важное место в исследованиях Института занимает разработка процессов глубокой переработки нефти (Лаборатория нефтехимических процессов, зав. лаб. С.Н.Хаджиев). Сформулированы основные проблемы конверсии, обессеривания и деметаллизации тяжелых нефтяных остатков нефти (мазут и гудрон) и совместно с ИГИ и ГрозНИИ разработан базовый проект технологии каталитического гидрооблагораживания и конверсии остатков сернистой нефти. В оптимальных условиях выход дистиллятов достигает 90-95% мас., степень деметаллизации – 80-90%.

В области синтеза высокооктановых компонентов топлив разрабатывается процесс алкилирования изобутана олефинами, в котором при использовании редкоземельной формы цеолита типа Y и водородной формы СВК цеолитов получен выход алкилата 90-95% мас.

Активно развиваются новые направления в химии непредельных соединений с использованием реакции метатезиса (Лаборатория химии карбоциклических соединений, Е.Ш.Финкельштейн). В результате систематического изучения метатезиса открытоцепных олефинов, циклизации несопряженных диенов и их полимеризации, раскрытия цикло- и бициклоолефинов по двойным связям и сометатезиса цикдлоолефинов с линейными олефинами созданы перспективные методы получения ряда практически важных соединений, синтез которых другими методами практически нереален.

Так, впервые осуществлен метатезис 3-х и 4-х-членных карбоциклических углеводо-родов, имеющих экзоциклические двойные связи, с получением высокоэнергоемких горючих топлив для ЖРД (Е.Б.Портных). Путем сометатезиса циклоолефинов с a-олефинами разрабо-таны (В.И. Быков) пути синтеза экологически чистых, биологически активных природных соединений – феромонов насекомых, регуляторов роста растений, душистых веществ и т.п.

В процессе многолетних исследований в Институте создано оригинальное научное направление - химия кремнийорганических мономеров и получение на их основе несилоксановых кремнийорганических полимеров (поликарбосиланов). На основе доступного сырья разработаны малостадийные, технологически перспективные методы синтеза многочисленных карбосиланов с участием реакций каталитического алкилирования, металлоорганической конденсации, диеновой конденсации, а также различных перегруппировок. Найдены эффективные катализаторы и условия полимеризации практически всех возможных карбосилановых мономеров.

В результате получены и исследованы новые высокомолекулярные поликарбосиланы, структуры которых в зависимости от типа мономера могут быть насыщенными и ненасыщенными, гетеро- и карбоцепными, содержать алифатические, алициклические или ароматические фрагменты в основных цепях. Ценной особенностью разработанных синтетических стратегий является возможность вводить в мономеры к атому кремния разнообразные заместители и вести полимеризацию, оставляя их неизменными.

Целенаправленное исследование химического поведения кремнийуглеродных гетероциклов привело к открытию ряда новых каталитических и пиролитических реакций силациклобутанов и силациклопентанов (Л.Е.Гусельников). Особое значение для развития кремнийорганической химии имело открытие реакции термического превращения моносилациклобутанов в дисилациклобутаны (Л.Е.Гусельников). Было показано, что эта реакция протекает через стадию образования двойной связи кремний-углерод.

Непредельные кремнийорганические соединения различного строения активны в реакции олефинового метатезиса, позволяющей селективно превращать их в новые вещества, получение которых сильно затруднено или невозможно другими способами (Е.Ш.Финкельштейн).

Открытие реакции циклореверсии моносилацикло-бутанов и доказательство существования двойной связи кремний-углерод явилось в свое время (70-е годы ХХ века) большим вкладом в элементоорганическую химию, сформировало новый класс элементоорганических соединений - силенов (R2Si=CR2), являющихся метастабильными продуктами этой реакции, и положило начало ряду новых направлений научных исследований, основанных на их использовании (Л.Е.Гусельников).

Продолжаются исследования особенностей механизма реакции термического генерирования силенов, их реакционной способности и влияния заместителей у атома кремния на склонность силенов к перегруппировкам и их кинетическую и термодинамическую стабильность. В результате изучения синтетических возможностей малых кремнийуглеродных циклов в последнее время были получены неизвестные ранее гипервалентные тригонально-бипирамидальные и октаэдрические комплексы 1-силациклобутанов, стабилизированные внутримолекулярными координационными связями Si – N (Л.Е.Гусельников и др.).