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

Почему развитая страна не может жить без органической химии

И.П.Белецкая, В.П.Анаников, Журнал органической химии, 2015, т. 51, вып. 2, с. 159 - 161.

Загрузить полный текст:

RJOC2015-159

Английская версия - DOI: 10.1134/S1070428015020013

Он-лайн ссылка - http://dx.doi.org/10.1134/S1070428015020013

        
         Написать эту статью нас побудили два обстоятельства, которые, как мы надеемся, будут поняты и поддержаны нашими коллегами. Первое - любовь к своей профессии, которой мы посвятили жизнь и которой мы гордимся, считая ее творческой, бесконечно интересной и необходимой людям. Второе – бедственное состояние органической химии в стране, которая дала миру блестящую плеяду химиков-органиков – А.М. Бутлерова, В.В. Марковникова, Н.Н. Зинина, А.Е. Фаворского, А.М. Зайцева, А.Е. Чичибабина, Н.Д. Зелинского, И.Н. Назарова, А.Н. Несмеянова и многих других. Без этих имен невозможно представить историю органической химии.

      На наш взгляд органическая химия, а особенно органический синтез, лежат в самом сердце химии. Достаточно оглянуться вокруг, чтобы убедиться, что без результатов этого синтеза не могла бы существовать современная цивилизация. Качество жизни человека напрямую зависит от развития в стране органической химии и основанной на ней промышленности. Нам нужны лекарства с самым различным спектром действия, нужны  ростовые вещества и средства борьбы с вредителями сельского хозяйства. Нам нужны пластические массы, материалы с разнообразными свойствами, волокна, заменяющие шерсть и шелк, а для этого нужны мономеры, синтез которых основан на открытых химиками-органиками реакциях. Нам нужны красители, повсеместное распространение которых для самого различного применения, делает наш мир ярким и красочным. Нам нужны взрывчатые вещества и средства для тушения пожаров. Нам много всего нужно и с каждым днем все больше химических соединений становятся жизненно необходимыми. Но в основе всего этого многообразия лежит синтез молекул, обеспечивающих создание новых нужных человеку веществ и материалов.

      На сегодняшний день химики синтезировали более 88 миллионов соединений, и порядка 15000 новых химических соединений регистрируется ежедневно [1]. Это количество значительно больше того, что создала природа, и такая безграничность структур  поражает воображение самих исследователей. Практически ученые создали целый химический мир, где можно найти молекулы с ранее неизвестными свойствами.

 

 

Органическая химия в цифровую эпоху.

         У органической химии есть проблемы, общие для всех стран. Поскольку она создает молекулы (органические субстанции), а не конечные продукты – ее часто не замечают или, что еще хуже, обвиняют в загрязнении окружающей среды. Химику-органику трудно объяснить, чем он занимается, поскольку он привык думать на языке формул, малопонятном неспециалисту. Отсюда возникает трудность в популяризации нашей науки. Между тем пренебрежение органической химией (и вообще химией – а мы часто не видим этой области в государственных программах), может оказаться весьма драматичным.

         Мы не без зависти смотрим, как развивается наша наука не только в индустриально развитых странах: Западная Европа, США и Япония, но и в странах Азиатского региона, таких как Китай, Индия, Южная Корея, Тайвань и др. Достигнуты впечатляющие результаты в целом ряде направлений органической химии, таких как: создание новых методов получения связей углерод-углерод и углерод-гетероатом,  совершенствование методов C‑H функционализации, проведение многокомпонентных реакций, синтез сложных природных соединений, и, конечно, развитие асимметрического синтеза и органокатализа. Одновременно достигнуты успехи в создании безотходных (или малоотходных) методов синтеза. Тесное переплетение органического синтеза, катализа и металлорганической химии за короткое время изменили лицо органической химии [2]. Причем многие находки химиков-органиков в настоящее время очень быстро переходят в индустрию развитых стран.
   

Органокатализ - ускорение химических превращений с помощью  каталитических или суб-стехиометрических добавок органических веществ,не содержащих металлов.
Асимметрический 
синтез - важнейшие для современной фармацевтики химические превращения, которые позволяют получать энантиомерно-чистые лекарственные препараты.
С-Н Функционализация - поиск путей эффективного химического использование природных углеводородов (нефть, газ и др.) путем введения в них важных функциональных групп.

 

        Эту небольшую статью, обращенную к нашим коллегам, мы решили написать под впечатлением школы-конференции, проведенной для аспирантов разных университетов и Институтов кафедрой органической химии Химического факультета МГУ. На это мероприятие в качестве лекторов были приглашены признанные ученые не только из нашей страны, но и наши соотечественники из США и Канады. Нужно было видеть, какой интерес проявили наше молодое поколение к этому мероприятию. Они задавали, действительно, умные вопросы, они участвовали в дискуссиях и сами выступали с короткими, но яркими докладами. Их энтузиазм заразил и нас, и мы чувствовали свой долг перед ними. Они – наше будущее и мы должны не только дать им знания, к которым они так стремятся, но и обеспечить возможность для них работать в нашей стране, дать уверенность, что они ей нужны.

          Если говорить о современной органической химии, то хотелось бы отметить ряд вопросов, по которым нам интересно узнать мнение химиков-органиков нашей страны. В данный момент отечественная наука получила несомненную поддержку в виде весомых грантов Российского научного фонда [3]. Целенаправленная поддержка фундаментальных исследований, которой в достойном объеме не было уже многие годы, дает шанс для развития науки в стране, и, конечно же, для наиболее интересной для нас части химической науки – органической химии. Однако многое зависит от того, насколько успешно нам удастся этим шансом распорядится, и от того, как мы сможем найти свое место в бурно развивающемся химическом мире после длительного периода выживания и вынужденного простоя (отставания).

                             Практически все лекарственные препараты – продукт органической химии.

          Безусловным флагманом, задававшим основной тренд в развитии органической химии последних двух десятилетий, являются фармацевтические, биологические и биохимические приложения. В этой сфере были достигнуты впечатляющие успехи и на сегодняшний день укрепилось мнение, что с помощью арсенала современного органического синтеза можно за разумное время синтезировать практически любую стабильную органическую молекулу с массой до 1500 - 2000 Да. Прослеживается тенденция в проведении химических трансформаций с «атомарной точностью» даже для очень сложных органических молекул [4]. Такая концентрация ресурсов на одном направлении у некоторых химиков-органиков даже вызвала небезоснавательное опасение, что яркие и востребованные приложения в какой-то момент могут вытеснить саму науку органической химии на второй план [5].

          Эффективные синтетические методики для быстрого получения разнообразных органических молекул, в особенности асимметрический синтез, будут активно востребованы в науках о жизни и в ближайшее десятилетие. Эта область по-прежнему будет значимой и будет давать работу множеству химиков-органиков. Тем не менее, передовой край науки смещает свой центр тяжести, поскольку для обычных скрининговых приложений человека вполне успешно заменили роботизированные синтетические комплексы [6]. Автоматизированный синтез тысяч органических молекул из стандартных билдинг-блоков уже является рутинной процедурой [7].

 

 

Молекулярное конструирование материалов нового поколения.

 

          На наш взгляд, наиболее интересные задачи для органической химии будут поставлены в тех междисциплинарных областях, которые активно выходят в сферу практического применения. Яркими примерами таких областей является биотехнологии, геномные технологии для медицины, исследования стволовых клеток, нейрохимия, тераностика, и ряд других областей [8,9]. В этой сфере успешно сочетается фундаментальная наука, востребованность научных результатов на уровне стартапов и готовность выделения существенного финансирования из частных и государственных источников по всему миру. Нужно отметить, что такой тесный контакт наук о жизни с химическими науками отнюдь не случаен и благоприятствует развитию обеих областей [10].

 

 Тераностика - новое направление в современной медицине, сочетающее в себе терапию и диагностику. Планируется создание лекарственных препаратов, одновременно обладающих диагностическими и лечебными свойствами.

 

           Материаловедение является вторым ключевым игроком, оказывающим существенное влияние на химические науки. Эволюция физико-химических методов исследования и развитие нашего понимания сложных процессов, лежащих в основе функционирования материалов нового поколения, позволило связать свойства материалов с их молекулярной структурой. Это достижение закладывает основы для управления свойствами материалов и конечных устройств за счет конструирования нужных молекул – традиционной сферой деятельности органической химии. К примеру, создание множества передовых материалов для молекулярной электроники, солнечных элементов, специализированных устройств поглощения/испускания света, химических сенсоров и интерфейсов основано на применении реакций кросс-сочетания, реакции Хека и других металл-катализируемых превращений. Прогресс в этой области во многом будет зависеть от доступности сложных органических молекул и стоимости их производства.

          Эволюционное развитие методических основ органического синтеза проходило под влиянием концепции Зеленой химии (Green Chemistry) и парадигмы устойчивого развития (Sustainable Chemistry). Ряд жестких требований по экономии природных ресурсов, охране окружающей среды и эффективности химических процессов сориентировали химиков в первую очередь на каталитические технологии. Беспрецедентно сложные критерии по активности, селективности, стабильности и регенерируемости каталитических систем нацелили исследователей на разработку так называемых «идеальных» каталитических систем [11]. И все же, надо сказать, что, не смотря на значительные успехи, данная область еще далека от достижения поставленной цели.

           Есть еще целый ряд областей и достижений органической химии, о которых очень хочется упомянуть. Но такой подробный обзор не является задачей этого короткого эссе. Нам будет интересно услышать отклики читателей по этим непростым вопросам и по возможным планам развития органической химии в нашей стране в ближайшем будущем. Наиболее интересные отклики будут опубликованы для дальнейшей дискуссии. Вне всяких сомнений, в современном мире развитая страна не может существовать без органической химии. И мы считаем, что химики-органики нашей страны не могут находиться в стороне, когда обстоятельства требуют нашего активного участия.

 

         Благодарность. И.П.Б. выражает признательность за поддержку гранту РНФ 14-23-00186, В.П.А. выражает признательность за поддержку гранту РНФ 14-50-00126.  Авторы благодарят Е.Г.Гордеева за предоставленные иллюстрации.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



1CAS REGISTRY and CAS Registry Number, American Chemical Society, 2014-2015. http://www.cas.org/content/chemical-substances/faqs

2 I. P. Beletskaya, V. P. Ananikov, Organometallics, 2011, 30, 5 – 6. [doi: 10.1021/om100982z]

3Конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов, Российский научный фонд, 2014-2015. http://www.rscf.ru/

4 В.П.Анаников, Л.Л.Хемчян, Ю.В.Иванова, В.И.Бухтияров, А.М.Сорокин, И.П.Просвирин, С.З.Вацадзе, А.В.Медведько, В.Н.Нуриев, А.Д.Дильман, В.В.Левин, И.В.Коптюг, К.В.Ковтунов, В.В.Живонитко, В.А.Лихолобов, А.В.Романенко, П.А.Симонов, В.Г.Ненайденко, О.И.Шматова, В.М.Музалевский, М.С.Нечаев, А.Ф.Асаченко, О.С.Морозов, П.Б.Джеваков, С.Н.Осипов, Д.В.Воробьева, М.А.Топчий, М.А.Зотова, С.А.Пономаренко, О.В.Борщев, Ю.Н.Лупоносов, А.А.Ремпель, А.А.Валеева, А.Ю.Стахеев, О.В.Турова, И.С.Машковский, С.В.Сысолятин, В.В.Малыхин, Г.А.Бухтиярова, А.О.Терентьев, И.Б.Крылов, Успехи химии, 2014, 83 (10), 885 – 985. [doi: 10.1070/RC2014v083n10ABEH004471]

5 М.П. Егоров, Успехи химии, 2014, 83 (10), стр. iii.
[link: http://www.uspkhim.ru/php/content_rus.phtml?journal_id=rc&year_id=2014&issue=10]

6 M. Peplow, Nature, 2014, 512, 20 – 22. [doi: 10.1038/512020a]

7 E. M. Woerly, J. Roy and M. D. Burke, Nat Chem, 2014, 6, 484–491. [doi: 10.1038/nchem.1947]

8 B.W. Agranoff, History of Neurochemistry, in Encyclopedia of Life Sciences, 2001, John Wiley & Sons, Ltd. [doi: 10.1038/npg.els.0003465].

9 E.-K. Lim, T. Kim, S. Paik, S. Haam, Y.-M. Huh and K. Lee, Chem. Rev., 2014, 115, 327 – 394. [doi: 10.1021/cr300213b]

10 C.H. Arnaud, Chem. Eng. News, 2014, 92 (50)28 – 30.
[link: http://cen.acs.org/articles/92/i50/Confronting-Irreproducibility-Life-Sciences-Research.html]

11 I. P. Beletskaya, V. P. Ananikov, Organometallics, 2012, 31, 1595 – 1604. [doi: 10.1021/om201120n]

 

И.П.Белецкая, В.П.Анаников, Журнал органической химии, 2015, т. 51, вып. 2, с. 159 - 161.

 Загрузить полный текст:

 

Конференции, проводимые институтом:

Все конференции »

Важные события:

В Институте состоялась лекция профессора Нейдига 15 марта, в среду, в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН состоялась лекция Prof. Michael L. Neidig (Rochester, New York, USA).
«Химия» искусства и искусство химии Книга «Четыре портрета» (часть1) академика РАХ художника Александра Толстикова и академика РАХ искусствоведа Марии Вяжевич написана на основе впечатлений, полученных авторами во время общения с Народным художником СССР, академиком РАХ Петром Павловичем Оссовским, Народным художником СССР, академиком РАХ Виктором Ивановичем Ивановым, Народным художником РСФСР (РФ), академиком РАХ Дмитрием Дмитриевичем Жилинским и Народным художником РФ, академиком РАХ Андреем Андреевичем Тутуновым – выдающимися отечественными живописцами, яркими представителями изобразительного искусства второй половины XX столетия, так называемыми «шестидесятниками».
Молодые сотрудники ИОХ РАН удостоены  медали Российской академии наук по итогам конкурса 2016 года Коллективу молодых ученых Лаборатории №13 ИОХ РАН присуждена медаль Российской академии наук по итогам конкурса 2016 года для молодых ученых в области общей и технической химии за цикл работ "Пероксидирование и окислительное С-О сочетание карбонильных соединений для синтеза медицинских и агрохимических препаратов".
Руководитель ФАНО России Михаил Котюков поздравляет женщин с Международным женским днем Дорогие, прекрасные и неповторимые! От всего сердца поздравляю вас с замечательным весенним праздником – Международным женским днем!
В ИОХ РАН пройдет заключительный этап Олимпиады школьников СПбГУ С 3-5 марта 2017 года на базе Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН будет проведен заключительный этап Олимпиады школьников СПбГУ по 14 предметам: биология, география, история, физика, обществознание, химия, право, информатика, математика, экономика, социология, медицина, современный менеджер, инженерные системы.
Все события »