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)

19 - 21 июня 2019 года

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

с 13 по 17 мая 2019 г

Всероссийская конференция «Взаимосвязь ионных и ковалентных взаимодействий в дизайне молекулярных и наноразмерных химических систем» (ChemSci-2019)

22 – 23 мая 2019 года

VIII Молодежная конференция ИОХ РАН

Все конференции »

Важные события:

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.
Этой осенью в Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского (ИОХ) РАН прошла Международная конференция ChemTrends – 2018, посвященная современным тенденциям развития химии. На которой были подробно представлены результаты пятилетней работы исследователей ИОХ РАН по масштабной программе “Органические и гибридные молекулярные системы для критических технологий в интересах национальной безопасности и устойчивого развития”
Работа молодых ученых ИОХ РАН заняла первое место в конкурсе «Снимай науку!» телеканала «Наука». На международный конкурс было прислано 1552 заявки из 110 городов из семи стран. Первое место во всех номинациях по результатам интернет-голосования и приз победителя по решению жюри получил видеоролик «Вера, Надежда, Наука», автором которого является Наталия Шубина из лаборатории Металлокомплексных и наноразмерных катализаторов.
Конференция ChemTrends-2018 собрала ученых из России, США, Великобритании, Франции, Норвегии, Ирландии, Германии и других стран. Более тридцати приглашенных докладов высветили современные тенденции химической науки. На конференции представлены результаты проекта по исследованию органических и гибридных молекулярных систем, полученные в рамках Гранта РНФ на реализацию комплексных научных программ организаций.
Все события »