г. Москва, Ленинский проспект, 47
Телефон: +7 499 137-29-44
Факс: +7 499 135-53-28
28 ноября 2014 г.

Эти непростые простые химические реакции

В лаборатории кластерного катализа СПбГУ под руководством члена- корреспондента РАН профессора Валентина Ананикова разрабатывают методы, с помощью которых можно будет получать новые биологически активные соединения и новые лекарственные препараты. Задачи, на решение кото- рых они замахнулись, весьма амбициозны. В гонке участвуют тыся- чи конкурентов, соперники из других лабораторий дышат в затылок… А победитель, как и на олимпиаде, только один.

НОВАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

Лаборатория кластерного катализа открыта на средства крупного гранта СПбГУ (см. журнал «Санкт-Петербургский университет», № 1, февраль, 2014, с. 40–44). Руководитель лаборатории констатирует: это первый случай в его практике, когда профессор не становил- ся прорабом! Как правило, в нашей стране руководитель лаборатории сам должен зани- маться и ремонтом, и поиском средств на него. Но, выиграв грант СПбГУ, он просто дал техническое задание университетским службам (сообщил, какие ему нужны площади, химическое оборудование, лабораторная посуда, реактивы, мебель, компьютеры и т.п., нарисовал чертеж лаборатории). «Результаты конкурса грантов СПбГУ были объявлены в начале октября 2013 года. А в конце ноября у нас уже была полно- стью отремонтированная и оборудованная лаборатория, зачислены первые сотрудники. Начальный этап был сжат до минимума. И мы сразу начали эксперименты!» — вспоминает Валентин Анаников.

Все сотрудники лабора- тории приехали в Санкт- Петербург из других регионов: из Москвы, Ростова, Кирова, Нижнего Новгорода и даже Ли- верпуля. По мнению руководи теля, возможность активного привлечения опытных иссле- дователей из других научно-образовательных организаций очень важна для успешного развития мультидисциплинар- ного научного проекта на стыке нескольких направлений.

НОВАЯ ЦЕЛЬ

Простые химические реакции и лекарства будущего. Как они связаны? Кажется, любой может погреть что-нибудь в колбочке, устроить «водяную баню» и провести несложную химическую реакцию...

«Большинство лекарственных препаратов сделаны из обычных органических молекул. И все они — доступные химические вещества, которые получаются методами тонкого органического синтеза. Химики-ор- ганики с помощью катализа из фрагментов молекул, как картинку из отдельных пазлов, собирают сложные структуры, вещества с заданными свойствами, — объяснил Валентин Анаников. — Но чтобы сделать один лекарственный препарат, нужно протестировать тыся- чи химических соединений! Этим занимаются биохимики, медики и фармацевты. От нас, химиков, они хотят получить методы, с помощью которых смогут синтезировать сложные молекулы — быстро, эффектив- но и дешево». Из курса школьной про- граммы многие знают, что катализаторы — это вещества, которые ускоряют химическую реакцию, но сами при этом не расходуются. Имея граммы катализатора, можно получить тонны продукта. Сегодня почти все методы синтеза в органической химии — каталитические, они экономически эффективны.

Цель лаборатории кластер- ного катализа — создать новые катализаторы под конкретные задачи: для получения биоло- гически активных химических соединений, которые, возмож- но, станут лекарственными препаратами. Доказать, что соз- данный образец работает тре- буемым образом, определить его характеристики. А затем с его помощью будут получать нужные соединения. Химики в группе Валенти- на Ананикова — не теоретики, а экспериментаторы. Они ставят реакции, выделяют требуе- мые вещества. И новые методы ищут в процессе эксперимента. Они должны понять: как раз- работать новый катализатор и как создать новую синтети- ческую методику. В том числе решить сугубо практические вопросы — какие исходные вещества брать, в какой пропор- ции их смешивать, до какой температуры нагревать, как потом их выделять, стабилизи- ровать, очищать. Современная органическая химия — это сложная экспериментальная наука, в которой сочетаются накопленные за два столетия фундаментальные научные знания и новейшие технологии.

НОВЫЕ МЕТОДЫ

Для каких именно реакций искать катализаторы, химикам уже известно. Биохимики, фар- мацевты, медики постоянно проводят исследования и опре- деляют классы химических соединений, которые могут рассматриваться как лекар- ственные препараты. Нередко процесс выглядит так: сначала находят требуемые соедине- ния в природном источнике (растения, живые организмы), выделяют миллиграмм этого вещества и выясняют, что у него имеется требуемая биоло- гическая активность. А затем это вещество нужно получать не миллиграммами, а тонна- ми! И химики ищут методы, как дешевле и эффективнее синтезировать то или иное вещество. «Мы смотрим на формулу и понимаем: вот эти два фрагмента можно легко соединить и вот эти — тоже. А как соединить другие фраг- менты, мы не знаем, нет такого метода. Найти его — наша за- дача, — рассказывает Валентин Анаников. — Например, связь углерод-углерод сейчас можно сделать легко, метод для этого известен, а для получения связи углерод-азот универсаль- ного селективного метода не существует! Это сегодня один из современных мировых „че- ленджей“ (вызовов)». Тысячи лабораторий по всему миру бьются над реше- нием этой задачи. Но профессор Валентин Анаников уверен, что за два года (это срок гранта СПбГУ) сможет их опередить! «Каждая из лабораторий пред- лагает свой подход: берут раз- ные реагенты, катализаторы: комплексы железа, палладия, платины или наночастицы… Методов для решения пробле- мы много, — говорит ученый. — По моему опыту, наилуч- шими будут катализаторы на основе кластеров металлов. Эту тематику я и подал в заявке на грант СПбГУ. Кластеры метал- лов — это структуры с тремя или более атомами металлов, между которыми есть взаимо- действие, межатомная связь металл-металл. Для сравнения: наночастицы включают тыся- чи атомов металла, а кластер — только единицы». Обыватели думают, что на- ночастицы — это нечто самое ма-а-хонькое…

Но кластер-то гораздо меньше наночастицы, это субнаноразмер! Почему же кластеры металлов перспек- тивны в качестве катализа- торов? «Хорошо развиты два подхода в катализе: гомоген- ный катализ растворимыми комплексами металлов (в реакции участвуют комплек- сы металлов по отдельности) и гетерогенный (с помощью наночастиц металлов). У каж- дого вида катализаторов свои достоинства и недостатки. Но катализ кластерами метал- лов — новый перспективный подход. До недавнего времени эта пограничная область меж- ду гомогенным и гетерогенным катализом практически не исследовалась. А именно здесь нужно ожидать создания ново- го поколения высокоэффектив- ных катализаторов (активных, селективных, стабильных и регенерируемых), — убежден Валентин Анаников. — Передо- вые исследования последних лет выявили необычную тен- денцию чрезвычайно высокой активности именно кластеров переходных металлов в катали- тических реакциях». У профессора Валентина Ананикова большой опыт: в своей лаборатории Института органической химии РАН он работал и в гомогенном, и в гетерогенном катализе, знает их сильные стороны. В лабора- тории СПбГУ он хочет использо- вать достоинства того и другого метода и избавиться от недо- статков. В новой пограничной области кластерного катализа, уверен он, это возможно.

НОВЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Возникает вопрос: неужели никто из тысячи лабораторий не сообразил насчет кластеров металлов и почему этим не за- нимались раньше? По словам Валентина Ананикова, то, что область кластерного катализа очень перспективная, ученые понимали давно. Исследовать эти молекулярные системы было нечем. Еще десять лет назад не существовало доступ- ного для этого оборудования, на котором могли бы работать химики. Сегодня все факторы сложились: есть задача, метод и инструменты для решения. «Первая и вторая компоненты были и летом 2013 года, когда я узнал о конкурсе грантов СПбГУ. В Университете я нашел третью составляющую: очень хорошие ресурсные центры, оборудованные на мировом уровне», — рассказал ученый. Валентин Анаников счита- ет, что в научном парке СПбГУ есть все приборы, которые нужны для проведения экс- периментов высокого уровня: высокочувствительные ЯМР- спектрометры с большим арсеналом методик, масс- спектрометры, электронные микроскопы и другие совре- менные приборы. «На оборудо- вании СПбГУ можно изучать кластеры и реакции на ато- марном уровне! Мне нравится, что Университет настроен на прорывной результат — и созда- ет для этого все возможности. Научный парк СПбГУ сегодня лучший в России», — подчерк- нул Валентин Анаников. НОВЫЙ КОЛЛЕКТИВ Сейчас в лаборатории пять со- трудников. Однако это не весь штат, подбор специалистов продолжается. «Мне нужны молодые, активные. Нужны три типа специалистов: в обла- сти органической химии (они делают реакции и получают нужные вещества), в области катализа (они создают новые катализаторы и определяют их характеристики) и те, которые работают на приборах (они будут изучать реакции). При- гласить часть необходимых специалистов можно в рамках программы постдоков, которая реализуется в СПбГУ. В общей сложности мне нужны при- мерно 15 человек, и к концу года планирую набрать такой коллектив», — уверен руково- дитель лаборатории.

ИРИНА АНАТОЛЬЕВНА БАЛОВА, ПРОФЕССОР, ДИРЕКТОР ИНСТИТУТА ХИМИИ СПбГУ:

«Быстро завершить ор- ганизационный период после открытия новой лаборато- рии кластерного катализа позволила подготовитель- ная работа, проведенная в Институте химии СПбГУ. Учитывая опыт организа- ции в СПбГУ первых лабора- торий ведущих ученых в рамках мегагрантов Пра- вительства РФ, мы сфор- мулировали предложение о создании „центров мобиль- ности“ — заранее отремон- тированных лабораторных и офисных помещений, го- товых к размещению новых научных групп. Для реализации этой идеи и появления первой очереди „центров мобильно- сти“ заведующий кафедрой физической органической химии В. Ю. Кукушкин пред- ложил использовать часть помещений, которые на- ходились в его распоряжении. Оперативная работа по подготовке типовых проек- тов для ремонта лаборато- рий и офисных помещений, выделенные руководством СПбГУ средства на ремонт — вот вкратце и весь секрет успеха. А для возможности расширения лаборатории Валентина Павловича Ана- никова и появления новых лабораторий уже сейчас готова следующая очередь помещений».

Журнал "Санкт-Петербургский университет", №04/2014, стр. 28 - 31 

 

Конференции, проводимые институтом:

Все конференции »

Важные события:

Ученые  из ИОХ РАН разработали «бильярдный» способ производства лекарств Ученые из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН обнаружили значимое влияние металла на реакционную способность азид-аниона в органических превращениях, использующихся в производстве лекарственных препаратов. Также химики предложили способ, который позволяет безопасно использовать взрывчатые азиды металлов для изготовления фармсубстанций. Исследования, поддержанные грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Chemistry – A European Journal.
В Институте состоялась лекция профессора Нейдига 15 марта, в среду, в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН состоялась лекция Prof. Michael L. Neidig (Rochester, New York, USA).
«Химия» искусства и искусство химии Книга «Четыре портрета» (часть1) академика РАХ художника Александра Толстикова и академика РАХ искусствоведа Марии Вяжевич написана на основе впечатлений, полученных авторами во время общения с Народным художником СССР, академиком РАХ Петром Павловичем Оссовским, Народным художником СССР, академиком РАХ Виктором Ивановичем Ивановым, Народным художником РСФСР (РФ), академиком РАХ Дмитрием Дмитриевичем Жилинским и Народным художником РФ, академиком РАХ Андреем Андреевичем Тутуновым – выдающимися отечественными живописцами, яркими представителями изобразительного искусства второй половины XX столетия, так называемыми «шестидесятниками».
Молодые сотрудники ИОХ РАН удостоены  медали Российской академии наук по итогам конкурса 2016 года Коллективу молодых ученых Лаборатории №13 ИОХ РАН присуждена медаль Российской академии наук по итогам конкурса 2016 года для молодых ученых в области общей и технической химии за цикл работ "Пероксидирование и окислительное С-О сочетание карбонильных соединений для синтеза медицинских и агрохимических препаратов".
Руководитель ФАНО России Михаил Котюков поздравляет женщин с Международным женским днем Дорогие, прекрасные и неповторимые! От всего сердца поздравляю вас с замечательным весенним праздником – Международным женским днем!
Все события »