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

Лаборатория полисераазотистых гетероциклов (№31)

Лаборатория основана в 1995 г. на базе части коллектива лаборатории азотсодержащих соединений и с тех пор возглавляется ее нынешним руководителем.

Заведующий лабораторией

Ракитин Олег Алексеевич, профессор, доктор химических наук.

Ракитин О.А. является также заведующим совместной лаборатории ИОХ РАН и Южно-Уральского Государственного Университета

e-mail: orakitinioc.ac.ru, тел. (499) 135-5327

 

Основные направления работы подразделения.

  • Синтез и химические свойства новых полисера- и сераазотистых гетероциклических соединений, которые могут быть ароматическими и антиароматическими, а также системами с расширенным сопряжением.
  • Поиск компонентов органических полупроводников, нелинейных оптических материалов, жидкокристаллических веществ, органических проводников и магнитных материалов.
  • Разработка методов получения производных гетероциклов, содержащих несколько атомов серы: 1,2,3,4,5-пентатиепинов, 1,2-дитиолов и 1,2,3-дитиазолов, как биологически активных веществ, обладающих, в частности, противораковой активностью.
  • Разработка методов синтеза сера-азотных гетероциклических тиазильных радикалов и анион-радикалов, их селеновых и теллурных аналогов и создание на их основе новых функциональных материалов – магнитных, магнитно-бистабильных, электропроводящих и сверхпроводящих.
  • Синтез новых серасодержащих гетероциклических систем, обладающих потенциальными анти-СПИДовой и противораковой активностями.

Важнейшие результаты фундаментальных и прикладных исследований

 

1. Новые подходы к полисераазотсодержащим гетероциклам

Открыты новые подходы к синтезу полисераазотсодержащих гетероциклов, содержащих несколько атомов серы и атом азота на основе реакции комплексов монохлорида серы и азотсодержащих оснований. Получен ряд новых гетероциклических систем, в том числе 1,2- и 1,4-тиазины, тиофены, моноциклические и конденсированные 1,2-дитиолы и 1,2,3-дитиазолы, 1,2,3,4,5-пентатиепины, 1,2,3,4,5,6,7-гептатиоканы и др. Синтезированные нами полисерасодержащие гетероциклические соединения (1,2-дитиолы, 1,2,3,4,5-пентатиепины и 1,2,3-дитиазолы) показывают высокую противораковую, противомикробную и противогрибковую виды активности.

Синтезированные 1,2,3,4,5-пентатиепины были изучены в качестве катодного материала для аккумуляторных батарей; конденсированные 1,4-дитиины предложены в качестве компонентов многоцелевого назначения для фоторецепторов.

 

 

2. Органический светоизлучающий диод со световыми характеристиками свечей (Candle Light-Style Organic Light Emitting Diode)

Сотрудниками совместной лаборатории № 31 ИОХ РАН и Южно-Уральского Государственного Университета и учеными из Физического Института им. П. Н. Лебедева РАН и Российского химико-технологического Университета им. Д. И. Менделеева создан безопасный с физиологической точки зрения светодиод на основе гибрида органических и металлорганических излучающих материалов. Новый источник света, благодаря инновационной конструкции и сочетанию новых специально синтезированных люминофоров, практически не имеет вредного излучения в синей области спектра, а цветовые характеристики его излучения подобны световым характеристикам пламени обычных свечей. В то же время, такой диод гораздо более энергоэффективен, чем лампы накаливания, а его яркостные характеристики соответствуют требованиям, предъявляемым к современным источникам света. В среднем светодиодная панель из новых материалов размером 10х10 см (половина экрана небольшого смартфона) в оптимальных условиях обеспечивает такой же уровень освещенности, как 10-12 обычных свечей, при этом ее яркость будет в 4-5 раз больше, чем стандартного компьютерного монитора. Очень важной особенностью разработанного устройства является также отсутствие в его составе редких и благородных металлов, таких как иридий и платина (основы современных промышленных люминофоров для OLED устройств), и относительная простота конструкции в целом.

 

Статья опубликована в одном из самых престижных иностранных журналах первого квартиля “Chemical Communications”, а рисунок к этой статье помещен на обложку этого журнала. Chem. Commun., 2019, 55, 13354-13357. DOI: 10.1039/C9CC04973H. IF 6.164 (Q1).

 

3. Общий механизм действия полисернистых гетероциклов против вируса иммунодефицита кошек

Установлено, что синтезированные в ИОХ РАН полисернистые гетероциклы обладают общим механизмом действия и высокой селективностью против вируса иммунодефицита кошек, который является ближайшим аналогом вируса иммунодефицита человека. Было установлено, что соединения разной гетероциклической структуры: бис(дитиоло)тиазины, бис(дитиоло)пирролы, тетратиоцины, дитиазолы, дитиолоиндолы, пентатиепины и тиаселеназолы – являются перспективными антиспидовыми соединениями, что представляет значительную ценность для развития не только химической, но и биологической наук.

Эти гетероциклы, обладающие высокореакционной связью сера-сера, могут раскрываться в организме с образованием дитиолов, которые взаимодействуют с атомом цинка как бы вынимая его из молекулы вируса в виде белково-цинк-тиольных комплексов и тем самым дезактивируя его. В ходе работы среди исследованных соединений были найдены препараты, которые вместе с высокой наномолярной антивирусной активностью, обладают низкой токсичностью к обычным клеткам, что приводит к высоким значениям терапевтической индекса. Отличительной особенностью данного исследования является высокая степень коллаборации, при которой удалось соединить вместе ряд групп в мире, работающих в различных областях науки. Так, синтез и доказательство строения новых соединений проходил в ИОХ РАН, исследования активности против вируса иммунодефицита кошек ‑ в Университете г. Цюриха (Швейцария), исследования механизма действия гетероциклических структур ‑ в Университетском Колледже Лондона (Великобритания) и Университете Северной Каролины (США), компьютерное моделирование биологического действия наших соединений ‑ в Университете Восточной Финляндии (Финляндия).

Статьи опубликованы в двух престижных иностранных журналах: ChemMedChem, 2019, 14, No. 4, 454-461, IF 4.76 (Q1); Bioorg. Med. Chem. Lett., 2019, 29, 1765-1768. DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.05.016. IF 2.442 (Q2).

Информация о данном открытии напечатана в газете «Российская газета – Неделя» № 203(7961) под названием «Выстрел по вирусу» и процитирована в 22 изданиях и на сайтах.

 

4. Новые серии органических сенсибилизаторов на основе [1,2,5]тиа(селена)диазоло[3,4-c]пиридинов.

Солнечные батареи, основанные на индивидуальных органических молекулах, по сравнению с широко используемыми кремниевыми аналогами имеют ряд неоспоримых преимуществ: низкая стоимость, простота конструирования, возможность широкой модификации свойств и улучшенные эксплуатационные характеристики. Сенсибилизированные красителем солнечные батареи являются наиболее перспективным классом солнечных ячеек на основе органических веществ. Одной из наиболее эффективных стратегий дизайна органических красителей является стратегия D-A-π-А, заключающаяся во введении между донором и π-мостиком дополнительной акцепторной группы (А). Две новых серии органических сенсибилизаторов на основе новых внутренних акцепторов: [1,2,5]тиадиазоло[3,4-c]пиридина и [1,2,5]селенадиазоло[3,4-c]пиридина ‑ были синтезированы в ИОХ РАН и их фотовольтаическая эффективность была исследована в Университете г. Эдинбурга (Великобритания).

Результаты испытаний, показали, что полученные красители обладают средней фотовольтаической эффективностью. Однако применение в качестве со-сенсибилизатора известного красителя SQ2, поглощающего в ближней инфракрасной области спектра, позволило увеличить фотовольтаическую эффективность красителя OKT-1 на 35% до 4.19% и показало эффективность этого метода для улучшения фотовольтаических свойств сенсибилизаторов.

 

Статья опубликована в престижном иностранном журнале Sol. Energy, 2017, 144, 134-143.

 

Наиболее важные опубликованные работы за период 2014-2019 гг.

 

1. V. M. Korshunov, T. N. Chmovzh, E. A. Knyazeva, I. V. Taydakov, L. V. Mikhalchenko, E. A. Varaksina, R. S. Saifutyarov, I. C. Avetissov, O. A. Rakitin “ A Novel Candle Light-Style OLED with a record low colour temperature ” Chem. Commun, 2019, 55, No. 89, 13354-13357. DOI: 10.1039/C9CC04973H. IF 6.164 (Q1).

2. A. Leventis, T. N. Chmovzh, E. A. Knyazeva, Y. Han, M. J. Heeney, O. A. Rakitin, H. Bronstein “A novel low-bandgap pyridazine thiadiazole-based conjugated polymer with deep molecular orbital levels” Polym. Chem., 2019, accepted. DOI: 10.1039/c9py01137d. IF 4.76 (Q1).

3. C. R. M. Asquith, T. Meili, T. Laitinen, I. V. Baranovsky, L. S. Konstantinova, A. Poso, O. A. Rakitin, R. Hofmann-Lehmann “Synthesis and comparison of substituted 1,2,3-dithiazole and 1,2,3-thiaselenazole as inhibitors of the feline immunodeficiency virus (FIV) nucleocapsid protein as a model for HIV infection” Bioorg. Med. Chem. Lett., 2019, 29, No. 14, 1765-1768. DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.05.016. IF 2.442 (Q2).

4. T. N. Chmovzh, E. A. Knyazeva, E. Tanaka, V. V. Popov, L. V. Mikhalchenko, N. Robertson, O. A. Rakitin “[1,2,5]Thiadiazolo[3,4-d]pyridazine as an internal acceptor in the D-A-π-A organic sensitizers for dye-sensitized solar cells” Molecules, 2019, 24, No. 8, 1588. DOI: 10.3390/molecules24081588. IF 3.098 (Q2).

5. V. A. Ogurtsov, Y. V. Karpychev, Y. V. Nelyubina, P. V. Primakov, P. A. Koutentis, O. A. Rakitin “Synthesis of 6,7-dihydropyrrolo[2,1-c][1,3]thiazino[3,2-a]pyrazine-4(11bH)-(thi)ones from 1,2-dithiolo-3-(thi)ones” Eur. J. Org. Chem., 2019, No. 26, 4149-4158. DOI: 10.1002/ejoc.201900142. IF 3.029 (Q2).

6. C. R. M. Asquith, T. Laitinen, L. S. Konstantinova, G. Tizzard, A. Poso, O. A. Rakitin, R. Hofmann-Lehmann, S. T. Hilton “Investigation of the pentathiepin functionality as an inhibitor of Feline Immunodeficiency Virus (FIV) via a potential zinc ejection mechanism, as a model for HIV infection” ChemMedChem, 2019, 14, No. 4, 454-461. DOI: 10.1002/cmdc.201800718. IF 3.009 (Q2).

7. O. A. Rakitin, A. V. Zibarev “Recent Progress in Synthesis and Applications of 5-Membered Chalcogen-Nitrogen π-Heterocycles with Three Heteroatoms” Asian J. Org. Chem., 2018, 7, No. 12, 2397-2416. DOI: 10.1002/ajoc.201800536. IF 2.496 (Q2).

8. T. N. Chmovzh, E. A. Knyazeva, L. V. Mikhalchenko, I. S. Golovanov, S. A. Amelichev, O. A. Rakitin “Synthesis of 4,7-dibromo derivative of ultrahigh electron-deficient [1,2,5]thiadiazolo[3,4-d]pyridazine heterocycle and its cross-coupling reactions” Eur. J. Org. Chem., 2018, 41, No. 41, 5668-5677. DOI: 10.1002/ejoc.201800961. IF 2.882 (Q2).

9. T. N. Chmovzh, E. A. Knyazeva, K. A. Lyssenko, V. V. Popov, O. A. Rakitin “Safe synthesis of 4,7-dibromo[1,2,5]thiadiazolo[3,4-d]pyridazine and its SNAr reactions” Molecules, 2018, 23, No. 10, 2576. DOI: 10.3390/molecules23102576. IF 3.098 (Q2).

10. V. A. Ogurtsov, P. V. Dorovatovskii, Y. V. Zubavichus, V. N. Khrustalev, A. N. Fakhrutdinov, S. G. Zlotin, O. A. Rakitin “[1,2,5]Oxadiazolo[3,4-d]pyridazine 1,5,6-trioxides: efficient synthesis via the reaction of 3,4-bis(hydroxyimino)methyl)-1,2,5-oxadiazole 2-oxides with a mixture of concentrated nitric and trifluoroacetic acids and structural characterization” Tetrahedron Lett., 2018, 59, No. 32, 3143-3146. doi: https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2018.07.015. IF 2.125 (Q2).

11. Y. Shuku, Y. Hirai, N. A. Semenov, E. Kadilenko, N. P. Gritsan, A. V. Zibarev, O. A. Rakitin, K. Awaga “3D molecular network and magnetic ordering, formed by multi-dentate magnetic couplers, bis(benzene)chromium(I) and [1,2,5]thiadiazolo[3,4-c][1,2,5]thiadiazolidyl” Dalton Trans., 2018, 47, 9897-9902; DOI: 10.1039/c8dt02214c. IF 4.099 (Q1).

12. L. S. Konstantinova, I. V. Baranovsky, V. V. Strunyasheva, A. S. Kalogirou, V. V. Popov, K. A. Lyssenko, P. A. Koutentis, O. A. Rakitin “The Conversion of 5,5′-Bi(1,2,3-dithiazolylidenes) into Isothiazolo[5,4-d]isothiazoles”, Molecules, 2018, 23, No. 6, 1257. DOI: 10.3390/molecules23061257. IF 3.098 (Q2).

13. L. S. Konstantinova, I. V. Baranovsky, E. A. Pritchina, M. S. Mikhailov, I. Yu. Bagryanskaya, N. A. Semenov, I. G. Irtegova, G. E. Salnikov, K. A. Lyssenko, N. P. Gritsan, A. V. Zibarev, O. A. Rakitin, “Fused 1,2,3-Thiaselenazoles Synthesized from 1,2,3-Dithiazoles via Selective Chalcogen Exchange” Chem. Eur. J., 2017, 23, No. 67, 17037-17047. DOI: 10.1002/chem.201703182. IF 5.771 (Q1).

14. E. A. Chulanova, E. A. Pritchina,L. A. Malaspina, S. Grabowsky, F. Mostaghimi, J. Beckmann, I. Yu. Bagryanskaya, M. V. Shakhova, L. S. Konstantinova, O. A. Rakitin, N. P. Gritsan, A. V. Zibarev “Novel Charge-Transfer Complexes with 1,2,5-Thiadiazoles as Both Electron Acceptors and Donors Featuring an Unprecedented Addition Reaction” Chem. Eur. J., 2017, 23, No. 4, 852-864. DOI: 10.1002/chem.201604121. IF 5.771 (Q1).

15. E. A. Knyazeva, W. Wu, T. N. Chmovzh, N. Robertson, J. D. Woollins, O. A. Rakitin, “Dye-sensitized solar cells: Investigation of D-A-π-A organic sensitizers based on [1,2,5]selenadiazolo[3,4-c]pyridine” Sol. Energy, 2017, 144, 134-143. DOI: 10.1016/j.solener.2017.01.016. IF 4.018 (Q1).

16. Е. А. Князева, О. А. Ракитин “Влияние структурных факторов на фотовольтаические свойства сенсибилизированных красителем солнечных ячеек” Успехи химии, 2016, 85, № 10, 1146-1183. DOI: 10.1070/RCR4649. IF 3.687 (Q1).

17. L. S. Konstantinova, I. V. Baranovsky, I. G. Irtegova, I. Y. Bagryanskaya, L. A. Shundrin, A. V. Zibarev, O. A. Rakitin, “Fused 1,2,3-Dithiazoles: Convenient Synthesis, Structural Characterization, and Electrochemical Properties”,Molecules, 2016, 21, No. 5, 596. DOI:10.3390/molecules21050596. IF 2.465 (Q2).

18. V. A. Ogurtsov, A. V. Shastin, S. G. Zlotin, O. A. Rakitin “Short and efficient synthesis of 1-(2-oxido-1,2,5-oxadiazol-3-yl)alkyl nitrates by unconventional nitrooxylation of 3-alkyl-1,2,5-oxadiazole 2-oxides” Tetrahedron Lett., 2016, 57, No. 36, 4027-4030. DOI: 10.1016/j.tetlet.2016.07.048. IF 2.347 (Q2).

19. C. R. M. Asquith, L. S. Konstantinova, T. Laitinen, M. L. Meli, A. Poso, O. A. Rakitin, R. Hofmann-Lehmann, S. T. Hilton ”Evaluation of substituted 1,2,3-dithiazoles as inhibitors of feline immunodeficiency virus (FIV) via a proposed zinc ejection mechanism” ChemMedChem, 2016, 11, No. 19, 2119-2126. DOI: 10.1002/cmdc.201600260. IF 2.98 (Q2).

20. L. S. Konstantinova, I. E. Bobkova, Y. V. Nelyubina, E. A. Chulanova, I. G. Irtegova, N. V. Vasilieva, P. S. Camacho, S. E. Ashbrook, G. Hua, A. M. Z. Slawin, J. D. Woollins, A. V. Zibarev, O. A. Rakitin, “[1,2,5]Selenadiazolo[3,4-b]pyrazines: Synthesis from 3,4-Diamino-1,2,5-selenadiazole and Generation of Persistent Radical Anions” Eur. J. Org. Chem., 2015, No. 25, 5585-5593. DOI: 10.1002/ejoc.201500742. IF 3.065 (Q2).

21. L. S. Konstantinova, E. A. Knyazeva, O. A. Rakitin “Direct Exchange of Oxygen and Selenium Atoms in the 1,2,5-Oxadiazoles and 1,2,5-Selenadiazoles by Action of Sulfur Monochloride” Molecules, 2015, 20, 14522-14532. DOI: 10.3390/molecules200814522. IF 2.416 (Q2).

22. N. A. Pushkarevsky, N. A. Semenov, A. A. Dmitriev, N. V. Kuratieva, A. S. Bogomyakov, I. G. Irtegova, N. V. Vasilieva, B. E. Bode, N. P. Gritsan, L. S. Konstantinova, J. D. Woollins, O. A. Rakitin, S. N. Konchenko, V. I. Ovcharenko, A. V. Zibarev “Synthesis and Properties of the Heterospin (S1 = S2 = 1/2) Radical-Ion Salt Bis(mesitylene)molybdenum(I) [1,2,5]Thiadiazolo[3,4-c][1,2,5]thiadiazolidyl” Inorg. Chem., 2015, 54, No. 14, 7007-7013. DOI:10.1021/acs.inorgchem.5b01033. IF 4.762 (Q1).



Конференции, проводимые институтом:

23-25 октября 2019 года

ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ХИМИЯ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ И РОДСТВЕННЫХ АЗОТ-КИСЛОРОДНЫХ СИСТЕМ» (АКС-2019)

24 сентября 2019 года.

Школа молодых ученых «ГЛИКОНАУКИ И ГЛИКОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ»

15 - 20 сентября 2019 года

Международная конференция "Катализ и органический синтез" (ICCOS-2019)

19 - 21 июня 2019 года

Второй Российско-французский семинар по химии гипер- и гипокоординированных соединений и интермедиатов элементов 14-й группы Периодической системы

Все конференции »

Важные события:

Среди тысяч проектов, поддержанных РНФ, разработка фунгицидов для использования в сельском хозяйстве и медицине, проводимая в ИОХ РАН, стала одной из 9 самых ярких.
ИОХ РАН поздравляет Валентина Павловича Ананикова с заслуженным признанием его научных достижений и желает новых свершений.
Премия была учреждена Немецким химическим обществом в 1999-м году. Премия присуждается ежегодно молодому ученому преимущественно из европейских стран за достижения в области органической химии.
В нашей науке произошло, прямо скажем, беспрецедентное событие. Ведущий международный химический журнал European Journal of Organic Chemistry весь номер посвятил российскому Институту органической химии им. Зелинского РАН. Как удалось совершить такой прорыв? Об этом корреспондент "РГ" беседует с директором института, академиком Михаилом Егоровым и членом-корреспондентом РАН Николаем Нифантьевым, который был приглашенным редактором этого номера журнала.
Все события »