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

Важнейшие достижения Института

 

ИОХ РАН возглавляет рейтинг среди российских научно-исследовательских учреждений (WRIR-2018) по направлению "Химия "

 

Европейская научно-промышленная палата (European Scientific-Industrial Chamber) опубликовала рейтинг Российских научно-исследовательских организаций − World Research Institutions Ranking − WRIR-2018 (РФ). (Подробнее см. по ССЫЛКЕ).

 

ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИОХ РАН

2015- 2018 ГГ.

 

Разработан принципиально новый подход каталитического органического синтеза, заключающийся в использовании свойств реагентов на нано- и микро-размерном уровнях для управления их реакционной способностью. Предложена новая методика каталитического C-S кросс-сочетания органических галогенидов и тиолятов никеля с высокой селективностью. Ключевым этапом предлагаемого подхода является ступенчатое разрушение наночастиц тиолята никеля, сопровождающееся переносом реакционноспособных сульфидных групп на активный металлический центр катализатора и далее в органические молекулы. Успешно реализовано наблюдение реакции нано-структурированного реагента непосредственно внутри камеры электронного микроскопа, что позволило записать первый пример видео-фильма реакции наночастиц металла в растворе. (Работа поддержана грантом РНФ № 14-50-00126).

Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом международном журнале Nature Communicatons [Nature Commun., 2018, 9, 2936 (IF 12.353)] (Отдел структурных исследований, Лаборатория металлокомплексных и наноразмерных катализаторов, зав. - член-корр. РАН В.П. Анаников).

 

Впервые проведен стереонаправленный синтез биотинилированыых олигосахаридов, отвечающих фрагментам α-(1→3)-D-глюкана - основного полисахарида клеточной стенки опаснейшего патогена Aspergillus fumigatus. С использованием специально разработанного метода для анализа иммуноадъювантных свойств олигосахаридов установлены иммунодетерминантные участки α-(1→3)-D-глюкана, что создало основу для последующего направленного создания терапевтических антител для лечения инвазивного аспергиллёза – опаснейшего грибкового заболевания. (Работа поддержана грантами РНФ № 14-23-00199 и РНФ № 14-50-00126) [J. Org. Chem., 83 (2018) 12965-12976(IF 4.805)] (Лаборатория химии гликонъюгатов, зав. - член-корр. РАН Н.Э. Нифантьев совместно с Institut Pasteur,(Париж, Франция).

 

Предложена новая концепция в химии замещенных метилиденмалонатов (ММ), позволяющая использовать их в виде 1,2-цвиттер-ионных синтонов. Эта стратегия заключается в генерировании новых ионных комплексов галлия состава (ММ)3Ga3+[GaHal4]3– с их последующим использованием в синтезе. На основе комплексов галлия с ММ разработаны новые реакции с алкинами, неизвестные в обычной химии метилиденмалонатов. В зависимости от условий процесс можно селективно направить в сторону образования замещенных (3-галоаллил)малонатов, дигидропиран-2-онов или инденилмалонатов. С помощью специально оптимизированной спектроскопии ЯМР 71Ga изучены механизмы происходящих превращений  (Работа поддержана грантом РНФ 14-13-01054-П).

Результаты работы опубликованы в высокорейтинговых международных журналах JournaloftheAmericanChemicalSociety и AngewandteChemie  InternationalEdition [J.Am.Chem.Soc. 2018, 140, 14381−14390 (IF 14.357); Angew. Chem. In. Ed. 2018, 57, 10293–10298 (IF 12.102)] (Лаборатория химии диазосоединений, зав. – д.х.н., профессор Ю.В. Томилов)

 

Обнаружено, что в известной более ста лет, широко применяемой реакции Байера-Виллигера, могут быть получены стабильные промежуточные продукты. Найдено, что циклическая структура является главным фактором, определяющим их стабильность. Разработан двухстадийный метод синтеза стабильных промежуточных продуктов этой реакции из доступных β-кетоэфиров, включающий в себя редкие процессы пероксидирования сложноэфирной группы и селективного восстановления гидропероксидной группы. Результаты исследования дают ключ к пониманию механизма реакции Байера–Виллигера, что позволит более результативно конструировать катализаторы и проводить поиск ее оптимальных условий [Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 130 (13), 3430-3434.  (IF 12.102)] (Лаборатория исследования гомолитических реакций, зав. - член-корр. РАН А.О. Терентьев).

 

Разработан эффективный метод синтеза нанесенных биметаллических Pd-In катализаторов для реакции жидкофазного селективного гидрирования замещенных алкинов. Установлено, что активными центрами катализаторов являются высокоупорядоченные частицы интерметаллида Pd1In1 со структурой «single-atom». Pd-In катализаторы также проявляют высокую селективность в реакции газофазного селективного гидрирования С3Н4 параводородом. Впервые установлено, что протекание реакции на Pd-In/Al2O3 приводит к усилению сигнала 1Н-ЯМР в 3400 раз для С3Н6, что свидетельствует о преимущественном вкладе парного пути присоединения Н2. Значительное усиление сигнала и высокая селективность Pd-In катализатора позволили выборочно получать 1H-МРТ изображения гиперполяризованного С3Н6 в газовой фазе для протонов в CH-, CH2- и CH3-группах. Это наблюдение уникально и может быть использовано для разработки методики in situ МРТ [Nanomaterials 8(10) (2018) 769; (IF 3.504); Chemistry –A European Journal 24(11) (2018) 2547–2553 (IF 5.160)](Лаборатория катализа нанесенными металлами и их оксидами, зав. - д.х.н., профессор А.Ю. Стахеев совместно с ИК СО РАН, ИОНХ, МТЦ СО РАН, НГУ и Калифорнийским университетом, Беркли, США).

 

Предложен эффективный метод присоединения фторированной группы по C=N связи нитронов с образованием фторзамещенных гидроксиламинов. Процесс проводится в присутствии иридиевых фотокатализаторов при облучении видимым светом. Продукты реакции могут быть легко трансформированы во вторичные амины посредством восстановления связи азот-кислород цинком в уксусной кислоте. Получающиеся амины, содержащие фтор в β-положении по отношению к атому азота, представляют интерес для медицинской химии [Org. Lett. 2018, 20, 840. IF 6.492; Adv. Synth. Cat. 2018, 360, 3788 (IF 5.123)] (Лаборатория функциональных органических соединений, зав. – д.х.н., профессор РАН А.Д. Дильман).

 

Разработан эффективный и безопасный для персонала и окружающей среды способ нитрования спиртов пятиокисью азота в среде 1,1,1,2-тетрафторэтана (Фреон R134a). Продукты, содержащие до 6 нитратных групп, образуются в мягких условиях (температура 0-10oC, давление 0.6-0.8 Мпа) с практически количественными выходами. Процесс проводится без использования токсичных органических растворителей и сопровождается образованием значительно меньшего по сравнению с известными методами количества кислотных отходов (HNO3). Низкая стоимость требуемого оборудования и легкость рециркуляции флюида без существенных энергозатрат делают предложенный метод привлекательным для промышленного получения высокоэнергетических материалов и ценных лекарств (нитроглицерин, изосорбит динитрат и др.). Ферментативно-спектрофотометрическим методом выявлены количественные корреляции между NO-донорной активностью синтезированных соединений, определяющей эффективность их терапевтического действия при лечении сердечно-сосудистых заболеваний, и числом и взаимным расположением нитратных групп [ACS Sustainable Chem. Eng., 2018, 6, 2535-2540 (IF 6.140)] (Лаборатория тонкого органического синтеза, зав. – д.х.н., профессор С.Г. Злотин)

 

Обнаружено (3+3)-циклоприсоединение двух различных трехчленных циклов – донорно-акцепторных циклопропанов (DA) и диазиридинов (DI) с образованием производных пергидропиридазинов (PHP). Реакция протекает с высокими выходами и диастереоселективностью при катализе мягкой кислотой Льюиса [(Ni(ClO4)2]  в СH2Cl2 и небольшом нагревании (40 оС). Обнаруженная реакция применима для широкого круга обоих типов исходных соединений, обладает великолепной толерантностью к функциональным группам и может быть эффективным подходом для получения разнообразных несимметрично замещенных шестичленных гетероциклов. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом международном журнале Angewandte Chemie  International Edition [Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 10338–10342. (IF 12.102)] (Лаборатория азотсодержащих соединений, зав. – д.х.н., профессор Н.Н. Махова,  отв. исп. д.х.н., В.В. Кузнецов совместно с Лабораторией металлокомплексных и наноразмерных катализаторов отв. исп. д.х.н., проф. И.В. Трушков).

 

В рамках квантовой теории составной системы из молекулы и поля излучения впервые получены аналитические выражения, описывающие динамику фотохимических процессов как результат конкурирующих процессов: рассеяния света и фотохимического или фотофизического превращения. Возможность такого описания имеет принципиальное значение при определении роли квантового шума в наноэлектронных устройствах, в частности, в “молекулярных наномоторах”, преобразующих световую энергию в механическую, а также в системах квантовой обработки информации. Продемонстрировано, что полученные выражения принципиально более корректно описывают динамику фотохимических процессов, чем это делается в рамках традиционного, менее строгого подхода [Монография: Морозов В.А. “Моделирование динамики заселенности состояний наночастицы. Сопоставление применения оптических уравнений Блоха  и применения квантовой теории составных систем” LAP LAMBERT Academic Publishing RU. Beau Bassin. Mauritius. 2018. 132 c. ISBN: 978-613-7-33922-0](Лаборатория компьютерного обеспечения химических исследований, отв. исполнитель в.н.с., д.ф.-м.н. В.А. Морозов)

 

Установлено влияние щелочного промотора (калия) на генезис активной фазы и каталитические свойства Fe/активированный уголь в синтезе Фишера–Тропша. Показано, что предварительное внесение калия способствует снижению среднего размера частиц магнетита с меньшим разбросом по размеру по сравнению с непромотированным катализатором. Активация катализатора в атмосфере синтез-газа приводит к полной или почти полной трансформации магнетита в карбид Хэгга. Катализаторы с предварительно внесенным калием демонстрируют увеличенную активность и селективность в отношении углеводородов С5+, меньшее образование метана[ChemCatChem, 2018, 10 (6), 1313–1320 (IF 4.674); Кинетика и катализ 59(6) (2018) 795–803; (IF 1.157)] (Лаборатория каталитических реакций окислов углерода, зав. – чл.-корр. РАН А.Л. Лапидус, отв. исп. д.х.н. О.Л. Елисеев).

 

Впервые с помощью теоретических расчетов и ЯМР-экспериментов по ядерным эффектам Оверхаузера и далёким константам спин-спинового взаимодействия проведён систематический конформационный анализ псевдодисахаридных производных, содержащих межзвеньевой фосфатный мостик. Полученные данные формируют основу для комплексного анализа 3D структуры и конформационной подвижности бактериальных и грибковых антигенных полисахаридов, содержащих фосфатный мостик, что необходимо при анализе их биологической активности и выборе оптимальных лигандов для создания синтетических вакцин и диагностических тест-систем. Результаты этой работы опубликованы в журнале Scientific Reports (входит в издательскую группу Nature). [Sci. Rep., 7 (2017) 8934  (IF 4,259)] (Лаборатория химии гликонъюгатов, зав. - член-корр. РАН Н.Э. Нифантьев совместно с лаб. № 30).

 

Методом сканирующей электронной микроскопии впервые обнаружены самоорганизующиеся наноразмерные структуры в жидкой фазе в процессе химической реакции и при последующей экстракции продуктов реакции. Фундаментальное механистическое исследование позволило усовершенствовать процедуру разделения биологически активных соединений в практически важной системе на основе ионных жидкостей. Проведенная работа является первым примером такого рода по видеофиксации ключевых микроструктур в растворе в режиме реального времени. Результаты исследования опубликованы в серии статей в высокорейтинговых международных журналах. Развернутая концепция работы опубликована в высокорейтинговом международном журнале Chemical Reviews в формате обзора [Chem Rev, 2017, 117, 7132–7189. (IF 47.928), Sep. Purif. Technol., 2018, asap. DOI: 10.1016/j.seppur.2017.06.056] (Отдел структурных исследований, Лаборатория металлокомплексных и наноразмерных катализаторов, зав. - член-корр. РАН В.П. Анаников).

 

Открыт удобный способ синтеза мостиковых вторичных озонидов в граммовых количествах из 1,5-дикетонов и пероксида водорода. Это первый пример селективного синтеза озонидов без использования озона. Полученные соединения перспективны в качестве антипаразитарных и противоопухолевых средств. Проведено первое систематическое исследование внутримолекулярного a-эффекта в стабильных структурах органических пероксидов в основном состоянии и в интермедиатах с применением аномерного эффекта. Показано, что пероксидная группа в меньшей степени стабилизирует карбокатионный центр в сравнении с алкоксильной группой [Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 4955-4959 (IF 11,994), J. Am. Chem. Soc., 2017, 139 (31), 10799–10813 (IF 13,858)] (Лаборатория исследования гомолитических реакций, зав. - член-корр. РАН А.О. Терентьев совместно с МГУ им. М.В. Ломоносова, РХТУ им. Д.И. Менделеева, Институтом физической химии и электрохимии РАН, ИНЭОС РАН, ВНИИ фитопатологии, с Национальным политехническим институтом (Мексика) и Университетом Флориды, США)

 

Разработаны эффективные подходы к получению дифторированных соединений по реакциям, проводимым при облучении видимым светом. Предложен метод генерации нового радикального интермедиата – триметилисилилдифторметильного радикала. Реализовано сочетание дифторзамещенных иодидов с силиленолятами с образованием β,β-дифторкетонов [Org. Lett. 2017, 19, 3215–3218, (IF 6.579), Adv. Synth. Cat. 2017, 359, 3063–3067, (IF 5.646)] (Лаборатория функциональных органических соединений, зав. – д.х.н., профессор РАН А.Д. Дильман).

 

 Разработан новый тип иммобилизованных органокатализаторов на основе модифицированных ионными группами хиральных третичных аминов, содержащих фрагмент квадратной кислоты. Особенностью этих катализаторов является их способность осуществлять эффективную стереоиндукцию в гетерогенных системах водных средах, образуя с реагентами стереоконтролирующие водородные связи. В предложенных условиях b-дикарбонильные соединения образуют с a-нитроолефинами соответствующие аддукты Михаэля с практически количественным выходом и энантиоселективностью до 99% ee. При этом катализатор, подобно природным ферментам, легко отделяется от продуктов и может быть введен в реакции многократно (более 30 раз) без уменьшения их продуктивности и селективности. Некоторые из полученных соединений являются близкими предшественниками важных для фармакологии неприродных b-аминокислот и наиболее активного (S)-энантиомера применяемого в клинике антиконвульсанта «Прегабалин» (торговая марка «Lyrica»).

[ACS Catal., 2017, 7, 2981-2989 (IF 10.614)] (Лаборатория тонкого органического синтеза, зав. – д.х.н., профессор С.Г. Злотин)

 

Предложен ряд принципиально новых методов приготовления высокоактивных и селективных катализаторов, предназначенных для решения задач защиты окружающей среды и процессов тонкого органического синтеза:

-    оригинальный безотходный метод синтеза Cu-цеолитных катализаторов для очистки выхлопных газов дизельных двигателей, основанный на неизвестном ранее эффекте ионной миграции катионов меди в структуру цеолита в присутствие следового количества аммиака в мягких условиях (200–250 °С). 

-    метод синтеза высокоорганизованных биметаллических катализаторов на основе интерметаллических наночастиц Pd-Zn, нанесенных на различные носители (Al2O3, SiO2, TiO2 и т.д.). Полученные этим методом катализаторы Pd-ZnИМ/носитель позволяют проводить синтез цис-алкенов путем гидрирования соответствующих замещенных алкиновых соединений молекулярным водородом с селективностью, превышающей 90–95%.

[Top. Catal. 60(3), 2017, 255-259 (IF: 2.486), подана заявка на совместный патент, Кинетика и катализ 58 (4), 2017, 499-507, 508-520 (IF 0.914)](Лаборатория катализа нанесенными металлами и их оксидами, зав. - д.х.н., профессор А.Ю. Стахеев совместно с фирмой Хальдор Топсе (Дания).

 

Разработаны методы синтеза трех новых мощных энергоёмких соединений — 4-(2,2,2-фтординитроэтил)-2,6,8,10,12-пентанитрогексаазаизовюрцитана, 4-(2,2,2-фтординитроэтил)-10-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитрогексаазаизовюрцитана и 4,10-бис(2,2,2-фтординитроэтил)-2,6,8,12-тетранитрогексаазаизовюрцитана.            Наработаны эталонные образцы и переданы для экспериментального определения основных физико-химических и специальных свойств [Известия АН, Сер. хим., 2017, № 2, 320 - 326 (IF 0.529)] (Лаборатория органического синтеза, зав. - д.х.н., профессор О.А. Лукьянов)

 

Разработан новый общий метод синтеза имидазо[2.1-b]тиазолов, имидазо[2.1-b]бензотиазолов и имидазо[2,1-b]-[1,3,4]тиадиазолов на основе Сu(I)/Cu(II)-сокатализируемой гетероциклизации 2-аминотиазолов с альдегидами и ацетиленами. Показана принципиальная возможность проведения реакции в стандартном лабораторном оборудовании и в проточном реакторе непрерывного действия. Синтезированные соединения представляют интерес как высокоаффинные аллостерические модуляторы рецепторов γ-аминомасляной кислоты типа А [J. Org. Chem. 2017, 9682–9692 (IF 4.849)] (Лаборатория химии стероидных соединений, зав. – д.х.н. И.В. Заварзин).

 

Разработан метод синтеза безводородных энергоемких структур - изомерных динитрофуразанилфуроксанов, объединяющих в одной молекуле нитрофуразановый и нитрофуроксановый фрагменты, связанные С-С связью. Первый изомер получен через каскад one-pot процессов, включающих ацилирование, нитрозирование образовавшегося интермедиата и внутримолекулярную циклизацию продукта нитрозирования. Второй изомер образуется с высоким выходом при термической изомеризации первого. По своим энергетическим характеристикам полученные структуры превосходят известные энергоемкие соединения гексоген и октоген, однако уступают им по термической стабильности и чувствительности к механическим воздействиям. [ChemPlusChem, 2017, 82, 1315-1319 (IF 2.797)] Аннотация статьи размещена на обложке журнала. (Лаборатория азотсодержащих соединений, зав. – д.х.н., профессор Н.Н. Махова)

 

 Синтезирована серия (R)- и (S)-изомеров новых адамантан-замещенных гетероциклов (1,3-оксазин-2-он, пиперидин-2,4-дион, пиперидин-2-он и пиперидин), проявивших высокую активность против резистентных к ремантадину штаммов вируса гриппа A (Калифорния, Оренбург-2016)  [Org. Biomol. Chem., 2017, 15, 3152-3157. (IF 3.564)] (Лаборатория карбоциклических соединений, зав. – академик Ю.Н. Бубнов совместно с ИНЭОС РАН).

 

 ● Крупным достижением явился синтез уникальной, остававшейся долгое время гипотетической, азот-кислородной системы - [1,2,3,4]тетразино[5,6-e][1,2,3,4]тетразин-1,3,6,8-тетраоксида (ТТТО - С2N8O4 - «Нафталин из азота») Возможность существования этого рекордного по взрывчатым характеристикам мощного энергоёмкого соединения ранее теоретически предсказана в ИОХ РАН. Там же проведены  первые теоретические исследования этой структуры. В последние годы опубликован ряд зарубежных работ (США, Германия, Китай, Швеция), в которых описаны попытки получения ТТТО, однако они не увенчались успехом. Стратегия синтеза предложенного в ИОХ РАН заключается в последовательном замыкании двух тетразиндиоксидных циклов. Строение ТТТО подтверждено спектральными методами и рентгеноструктурным анализом. В процессе работы помимо ТТТО были получены новые классы веществ и разработаны новые синтетические методы. Ряд полученных полупродуктов являются перспективными донорами оксида азота – важнейшего нейромедиатора. Результаты исследования опубликованы в топовом журнале Angewandte Chemie International Edition, статье был присвоен статус «VIP article», аннотация статьи размещена на обложке журнала [Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, Issue 38, 11472–11475 (IF 11,709)] (Лаборатория химии нитросоединений, зав. - академик В.А. Тартаковский совместно с лаб. № 30 и ИНЭОС РАН).

 

 ● Впервые проведено прямое микроскопическое детектирование самоорганизующихся микро-размерных и нано-размерных водных структур. Методом динамической микроскопии определены фундаментальные характеристики и морфологические параметры водных микрореакторов в режиме реального времени. На основе выполненного механистического  исследования усовершенствована синтетическая процедура и на 30% увеличен выход 5-гидроксиметилфурфурола (5-HMF), признанного соединением-платформой для химической промышленности будущего. Результаты исследования опубликованы в топовом журнале Angewandte Chemie International Edition [Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 2161-2166; Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 8338 (IF 11,709)] (Отдел структурных исследований, Лаборатория металлокомплексных и наноразмерных катализаторов, зав. - член-корр. РАН В.П. Анаников). В.П. Анаников -  награда Hitachi High-Technologies "За новый подход и выдающийся вклад в разработку новых стандартов применения электронной микроскопии в химии".

 

 Разработана новая стратегия каскадной сборки замещенных инденилмалонатов и полициклических лактонов путем взаимодействия 2-арилциклопропан-1,1-дикарбоксилатов или изомерных стирилмалонатов с ароматическими альдегидами под действием галогенидов галлия. Использование последних позволяет кардинально изменить направление процесса, в котором движущей силой обнаруженных трансформаций является генерирование не 1,3-, а 1,2-цвиттер-ионов за счет комплексообразования дикарбоксилатных групп с GaX3. Данная методология позволяет в одну синтетическую стадию из доступных исходных соединений создавать инденилмалонаты или индано[1´,2´:2,3]индано[2,1-b]фураноны за счет реакции со второй молекулой альдегида — cтруктурные фрагменты многих природных соединений, — причем с высокой регио- и диастереоселективностью. Предложен механизм реакций, в том числе с использованием 18O метки в бензальдегиде. Результаты исследования опубликованы в топовом журнале Angewandte Chemie International Edition [Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 12233–12237 (IF 11,709)] (Отдел химии нестабильных молекул и малых циклов, зав. – академик О.М. Нефедов, Лаборатория химии диазосоединений, зав. – д.х.н., профессор Ю.В. Томилов).

 

С использованием предложенной в ИОХ РАН пиранозид-фуранозидной перегруппировки, синтезирована широкая группа спейсерированных олигосахаридных лигандов, структурно родственных галактоманнану Aspergillus fumigatus. Из лигандов далее были получены конъюгаты с белками-носителями и биотином. В ИХБФМ СО РАН (лаборатория профессора Н.В. Тикуновой) проведены иммунизации лабораторных животных белковыми конъюгатами, а затем с помощью специальных методов получены моноклональные антитела. В биохимическом модуле ИОХ РАН синтезированные биотинилированные гликоконъюгаты были нанесены на стрептавидиновые планшеты для иммуноферментного анализа (ИФА), с помощью которых был проведён скрининг субстратной специфичности моноклональных антител, а также идентифицированы фрагменты олигосахаридов, содержащие эпитопы. Отобраны антитела для создания сэндвичевого ИФА-диагностикума для обнаружения галактоманнана Aspergillus fumigatus, который отсутствует на российском рынке медтехники, но остро необходим для проведения диагностики и обнаружения указанного патогена [Org. Lett. 18 (2016) 5504–5507 (IF 6,732)](Лаборатория химии гликонъюгатов, зав. - член-корр. РАН Н.Э. Нифантьев).

 

 На основе развитой ранее концепции межслойной динамики активных центров сульфидов переходных металлов выработаны критерии, которым должны отвечать катализаторы гидроочистки различного нефтяного сырья и синтеза спиртов из синтез-газа. Разработаны принципы создания эффективных сульфидных катализаторов для различных гидрокаталитических превращений, а также методы управления селективностью и направленным синтезом оксигенатов различных классов [Catalysis Today271 (2016) 45-55 (IF 4.312); Journal of Catalysis 344 (2016) 841 – 853 (IF 7.354);Comptes Rendus Сhimie 19 (2016) 1184. (IF 1.798)] (Лаборатория катализа переходными металлами и их соединениями, зав. – д.х.н. В.М. Коган совместно лаб. № 40 и СамГТУ).

 

Впервые проведён анализ структур сульфатированных полисахаридов из морских огурцов - фукозилированных хондроитинсульфатов (ФХС), обладающих высокой биологической активностью. Обнаружены не известные ранее структурные элементы этих биополимеров. Так, в ФХС из тропической голотурии Actinopyga mauritiana обнаружено боковое ответвление от главной цепи в виде остатка 3-О-сульфатированной альфа-L-фукозы, присоединенного к О-6 остатка галактозамина. В ФХС голотурии Cucumaria japonica найдено 3-О-сульфатированное глюкуроновое звено в основной цепи. Исследованные полисахариды представляют интерес для изучения взаимосвязи структуры и биологической активности в ряду ФХС и выявления фармакофорных фрагментов, что может составить основу для разработки новых типов лекарств [Carbohydr. Polym. 2016, 153, 399-405(IF 4.219Glycobiology, 2016, 26, 449-459 (IF 3.528) ]  (Лаборатория химии гликонъюгатов, зав. - член-корр. РАН Н.Э. Нифантьев совместно с лаб. №21, лаб. № 30 и ТИБОХ ДВО РАН).

 

 ● С целью создания соединений, уменьшающих устойчивость раковых клеток к лекарственным препаратам, в ИОХ РАН совместно с университетом Мичигана (США) синтезирована широкая серия новых хлорацетамид-содержащих эффективных низкомолекулярных ингибиторов глутатион s-трансферазы Омега 1 (GSTO1) и проведено изучение клеточных функций с их участием. Установлена кристаллическая структура GSTO1 в комплексе с ингибиторами, что позволяет рационально проектировать эти ингибиторы, эффективно снижающие резистентность опухолевых клеток к лекарственным средствам [Nature Communications 2016 Oct 5; 7:13084(IF 11.329)](Лаборатория гетероциклических соединений, зав. – д.х.н., профессор М.М. Краюшкин).

 

Исходя из доступных хиральных 1,2-диаминов и эфира квадратной кислоты синтезированы новые пирролидин-содержащие соли бис-амидов этой кислоты в которых амидные фрагменты связаны между собой С2-симметричными спейсерными группами. В сочетании с триэтиламином, они эффективно катализируют асимметрические реакции 6-членных циклических кетонов с β-нитростиролами, приводящие к соответствующим аддуктам Михаэля с высокими выходами (90-96%) и отличной диастерео- (до 97:3) и энантиоселективностью (до 96% ee). Таким путем получены непосредственные предшественники ценных биологически активных веществ, в частности, алкалоидов (+)-Ипалбидин, (+)-Джуландин, (−)-Антофин и (−)-Криптоплеурин, обладающих анальгетическими, антибактериальными, антивирусными и противораковыми свойствами, и антидепрессанта нового поколения Венлафаксин. Важно, что разработанный метод позволяет синтезировать наиболее активный (R)-энантиомер Венлафаксина (рацемическая форма препарата выпускается в настоящее время фирмой Pfizer под торговой маркой EffexorXR®). Реакции легко масштабируются. Катализатор может быть использован многократно. Аннотация статьи размещена на обложке журнала [Org. Biomol. Chem., 2016, 14, 9751-9759 (IF 3.559)] (Лаборатория тонкого органического синтеза, зав. – д.х.н., профессор С.Г. Злотин)

 

Установлено, что электровосстановление арилпроизводных метанола сопровождается  разрывом связи C-OH в их анион-радикалах  и образованием моно- и дианионов, участвующих в протолитических равновесиях.  Предложен индекс, связывающий степень смещения равновесия в сторону образования дианиона с потенциалом образования дианионов соответствующих карбонилпроизводных [Electrochimica Acta 191 (2016) 962–973(IF=4.803)] (Лаборатория компьютерного обеспечения химических исследований, зав - д.х.н. А.С. Мендкович совместно с лаб. № 1)

 

Синтезированы высокоупорядоченные гибридные катализаторы на основе наночастиц кобальта, внедренных в пористую структуру  металл-органического каркасного материала MIL-53(Al), обладающего удельной поверхностью кратно превосходящей таковую для стандартных носителей в гетерогенном катализе — глиноземов, силикагеля, цеолитов. Впервые изучена возможность применения таких структур в синтезе углеводородов из СО и Н2. Установлено, что синтезированные катализаторы обладают высокой активностью и селективностью в образовании целевых высших углеводородов С5+ [Dalton Transactions, 2016, V.45, PP.12006–12014 (IF 4,177)] (Лаборатория каталитических реакций окислов углерода, зав. - член-корр. РАН А.Л. Лапидус совместно с лаб. № 14).

 

Впервые разработан метод визуализации дефектов на поверхности графеновых слоев путем томографического исследования с использованием контрастного вещества на основе наночастиц палладия. Разработанный диагностический метод всего за несколько минут позволяет найти тысячи дефектов на поверхности углеродного материала с помощью стандартного микроскопического оборудования. Томографическая диагностика графеновых слоев выявила организованные структуры дефектов на больших площадях углеродных поверхностей и позволила исследовать механизм образования ценнейших катализаторов Pd/C, востребованных в промышленности и органическом синтезе. Результаты исследования опубликованы в топовом журнале Chemical Science и отмечены на обложке журнала [Chem. Sci., 2015, 6, 3302-3313 (IF 9,211)] (Отдел структурных исследований, лаб. № 30, зав. - член-корр. РАН В.П. Анаников).

 

 С использованием разработанного метода стереонаправленного 1,2-цис-гликозилирования впервые синтезированы спейсерированный (1®3)-α-D-глюко-пентасахаридный лиганд, структурно родственный (1®3)-α-D-глюкану опаснейшего микопатогена Aspergillus fumigatus («чёрная гниль»). Синтезирован конъюгат лиганда с белком-носителем БСА, который был использован в качестве иммуногена для получения гомологичных иммуноглобулинов. Их пометили флуоресцеином и получили эффективный трейсер для детектирования клеток данного патогена.

Значимость проведённого исследования подчеркивает иллюстрация на обложке выпуска журнала Chemistry - European Journal, а также редакторская статья об авторах работы[Chem. Eur. J., 21 (2015) 1029-1035.  (IF 5,7)](лаб. № 52, зав. - член-корр. РАН Н.Э. Нифантьев).

 

Разработана новая каталитическая система на основе комплекса палладия с N-гетероциклическим карбеновым лигандом (Pd/NHC), нацеленная на альтернативную технологию выделения и использования сера-содержащих соединений из нефти. В данной каталитической системе успешно реализовано превращение тиолов в виниловые мономеры - важные компоненты нового поколения полимерных материалов. Даже весьма сложные в обращении низкомолекулярные тиолы EtSH и PrSH удалось вовлечь в каталитическое превращение и были достигнуты высокие выходы и селективность реакции. Результаты исследования опубликованы в топовом журнале ACS Catalysis[ACS Catal., 2015, Vol. 5, pp. 7208−7213 (IF 9,312)] (Отдел структурных исследований, лаб. № 30, зав. - член-корр. РАН В.П. Анаников).

 

Предложен эффективный one-pot метод внедрения CF2–фрагмента по С-С связи кетонов. Реакция включает (а) силилирование кетонов; (b) дифторциклопропанирование С=С связи; (c) раскрытие циклопропана. Все стадии (a,b,c,) проводятся в одной колбе путем последовательного добавления реагентов. Метод применим к широкому кругу кетонов (алифатические, циклические, ацетофеноны).  Предложенный метод синтеза α,α-дифторкетонов является самым удобным по сравнению со всеми ранее описанными.

α,α-Дифторкетоны представляют интерес для медицинской химии. Эти кетоны могут выступать в качестве ингибиторов протеолитических ферментов (ферментов, которые расщепляют пептидную связь).[Org. Lett. 2015, 17, 760–763. (IF 6,364)].

Значимость проведенного исследования подчеркивает очерк, посвященный данной статьев международном издании Synform, в котором отмечаются наиболее интересные публикации текущего года (лаб. № 8, зав. - д.х.н. А.Д. Дильман).

 

Обнаружена уникальная электрокаталитическая стереоселективная каскадная трансформация альдегидов и двух молекул пиразолин-5-она в фармакологически активные (средства против шизофрении) (R*,R*)-бис(спиро-2,4-дигидро-3H-пиразол-3-он)циклопропаны с выходом 65-80%.

[Catal. Sci. Technol. 2015, 5, N4, 2384-2387. (IF 5,426)] (Отдел химии нестабильных молекул и малых циклов, зав. – академик О.М. Нефедов, лаб. № 1, зав. – академик М.П. Егоров, отв. исполнитель д.х.н.  М.Н. Элинсон).

 

 Установлено, что аномальная стабильность многих бис-пероксидов и пероксикеталей обусловлена сильным аномерным взаимодействием неподеленной электронной пары кислорода и разрыхляющей орбитали С-О связи (nO → σ*CO ) в структурах, в которых  пероксидные фрагменты разделены одним атомом углерода. Такие соединения обладают высокой термической устойчивостью и плавятся без разложения при температурах выше 100С. Расчеты показывают, что данные структуры лучше описываются как «бис-ацетали», а не «бис-пероксиды». Полученный результат открывает путь к целенаправленному синтезу устойчивых пероксидов с целью их дальнейших испытаний в качестве антипаразитарных и противоопухолевых средств

[Chemical Science2015, 6, 6783-6791 (IF 9.211)] (лаб. № 13, зав. – д.х.н. А.О. Терентьев, отв. исполнитель к.х.н. В.А. Виль).

 

 ● На основе легко доступных нитрилов фуроксанкарбоновых кислот разработаны простые one-pot подходы к эффективной сборке недоступных ранее гибридных гетероциклических систем, содержащих фуроксановый цикл в комбинации с высокоазотными и азот-кислороднымигетероциклами: тетразолами, 1,2,4-оксадиазолами и 1,2,4-триазолами. Разработанные подходы позволяют синтезировать структуры, включающие до 5 гетероциклов в молекуле, представляющие интерес в качестве потенциальных компонентов высокоэнергетических составов. Среди синтезированных соединений выявлены также структуры с высокой цитотоксической активностью [RSCAdv., 2015, 5, 47248-47260 (IF 3.84);Tetrahedron, 2015, 71, 6764-6775 (IF 2.64); Chem. Heterocycl. Compd., 2015, 51, 754-759 (IF 0.62)] (лаб. № 19, зав. – д.х.н., профессор Н.НМахова).

 

 Разработаны новые методы получения нанесенных золотосодержащих биметаллических катализаторов путем редокс-нанесения золота на Cu, Pd, Pt, Ru на монометаллический катализатор, позволяющие получать высокодисперсные биметаллические наночастицы Au/Me или Au/MeOx. Синтезированы низкопроцентные биметаллические золотосодержашие катализаторы с ультранизким содержанием золота - 0.025-0.2% масс., биметаллические золотосодержащие системы. Система Au/RuO2/θ-Al2O3 показала высокую эффективность в реакции гидродегидроксилирования глицерина в 1,2-пропандиол [CatalysisToday, 2015, 246, 216-231 (IF 3.893); L.M. Kustov, AdvancesinNanotechnology, v.13, Z. Bartul and J. Trenor Eds., Nova Publ. 2015, p. 141-160. ISSN 2159-1490. (Глава в книге)]  (лаб. № 14, зав. – д.х.н., профессор Л.МКустов).

 

Разработан новый простой метод синтеза производных 4Н-1,2,4-триазола – гетероциклической системы входящей в состав молекул многих лекарственных препаратов, например, противовирусных (рибавирин, вирамидин), противогрибковых (флуконазол). Ряд производных 3-амино-5-алкил-1,2,4-триазола проявляют выраженную гербицидную активность, а также показали положительные результаты клинических испытаний при лечении болезни Альцгеймера, обладают противовоспалительным и обезболивающим действием на человеческий организм. Метод основан на катализируемой ацетилацетонатом никеля(II) реакции присоединения  бензоилцианамида по аминогруппе гидразидов ряда трет.-бутоксикарбонил(Вос)-защищённых аминокислот[Изв.АН. Сер.хим., 2015, №  5, 1089-1092 (IF 0.58)]  (лаб. № 10, зав. – академик Ю.Н. Бубнов, отв. исполнитель д.х.н. С.В. Баранин).

 

Разработан ряд высокоселективных биметаллических катализаторов гидрирования Pd-Ag, Pd-Cu, Pd-In, активными центрами которых являются биметаллические наночастицы. Катализаторы имеют параметры активность/селективность, не уступающие параметрам коммерческого катализатора Линдлара (5%Pd-Pb/CaCO3)-, использованного в качестве образца сравнения, и обеспечивают более высокий выход целевых продуктов при более низком (1%) содержании палладия. Высокие характеристики катализатора достигнуты благодаря использованию при приготовлении гетеробиметаллических ацетатных комплексов Pd-M(ООCMe)4(OН2), что обеспечивает прочную связь между атомами обоих металлов и образование гомогенных биметаллических частиц Pd-M. В отличие от катализатора Линлара образцы не содержат ядовитых соединений свинца и могут быть использованы в фармакологической и пищевой промышленности [Кинетика и катализ, 2015, Т. 56, № 5, с. 599–605 (IF=0.668); Mend. Comm., 2015, 25, 267-269 (IF=1.154)] (лаб. № 35, зав. - д.х.н., профессор А.Ю. Стахеев совместно с лаб. №№ 14, 11, ИК СО РАН).

 

Впервые проведено сравнительное исследование трех моделей доставки лекарств на основе ионных жидкостей и  разработана концепция API-IL  для достижения структурного разнообразия и создания фармакологических препаратов двойного действия. Проведенное исследование открывает новые возможности для дизайна препаратов с использованием ионных и ковалентных молекулярных взаимодействий. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Medicinal Chemistry Letters и отмечены на обложке журнала [ACS Med. Chem. Lett., 2015, 6 (11), pp 1099–1104 (IF 3.12)]

Необходимо отметить первостепенную важность работ по применению ионных жидкостей для создания новых лекарств. Об этом перспективном направлении написано в последнем выпуске журнала Nature, где отмечается важность этой области для фармацевтической промышленности. При этом необходимо отметить, что статья в журнале Nature опубликована 10 декабря 2015 г., а статья сотрудников ИОХа опубликована 28 сентября 2015 г. и имеет приоритет.

 (Отдел структурных исследований, лаб. № 30, зав. - член-корр. РАН В.П. Анаников).

 

На основе новых реакций разработаны подходы к синтезу неизвестных ранее типов стероидов, содержащих гетороциклические фрагменты. Изучена тандемная 5-exo-dig циклизация 17-этинилстероидов с пиридиновыми основаниями Шиффа, протекающая в присутствии солей меди. Метод использован для синтеза новых стероидно-имидазо [1,2-a]пиридиновых коньюгатов, обладающих противоопухолевой активностью. Предложен новый эффективный метод синтеза пиридазинов из кетонов. Каскадная электроциклизация/ароматизация гидразонов приводит к функционализированным пиридазинам, в том числе стероидного ряда[Org.Lett., 2015, 17(15), pp 3734-3734. (IF-6.364),  J. Org. Chem. 2015, 80 (21), pp. 11212–11218 (IF – 4.72)] (лаб. № 22, зав. - д.х.н. И.В. Заварзин)

 

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:

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.
Поздравляем сотрудника ИОХ РАН Валентина Ананикова с избранием членом Европейской академии наук (Academia Europaea) Европейская академия наук (Academia Europaea) была основана в 1988 году и объединяет около четырех тысяч признанных специалистов в области математики, медицины, естественных наук, а также гуманитарных наук, права, экономических, социальных и политических наук из большинства стран Европы. В её состав также входят европейские ученые, проживающие в других регионах мира. В настоящее время в составе академии семьдесят два Нобелевских лауреата, причем многие из них были избраны в академию до получения премии.
Все события »