Александр КУЧЕРЕНКО:«Химия завораживает  пространственным поведением сложных молекул»

Александр Кучеренко — старший научный сотрудник Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН. В 2016 году Александр и его коллеги получили грант РНФ, посвященный исследованиям в области асимметрического органокатализа. Научная работа направлена на развитие новых отечественных методов и технологий получения оптически чистых лекарственных препаратов.

Кандидат химических наук Александр Кучеренко занимается изучением асимметрического органокатализа реакций, приводящим к получению природных и биоактивных соединений.


Молодой исследователь отметил, что грант РНФ открывает много возможностей не только в материальном плане:
— РНФ для нас это не только финансовая возможность продолжать исследования в актуальной и перспективной области асимметрического органического катализа, но и признание достигнутых ранее результатов опубликованных в трех десятках статей в высокорейтинговых журналах.

Александр окончил аспирантуру в ИОХ РАН в 2007 году. Как признается автор, химия его завораживает:
— Химия завораживает, с одной стороны, своей стройностью и четкостью понятий, графических построений, а с другой- непрогнозируемыми на бумаге свойствами и пространственным поведением сложных молекул, особенно в асимметрических превращениях. Органических соединений очень много, что предполагает широкие просторы для творческой деятельности. Пожалуй, это единственная наука, в которой открытий, пусть небольших, хватит на всех.
А. Кучеренко более 12 лет работает в Институте:
— ИОХ РАН — ведущий научных институт нашей страны, собравший в своих стенах лучшие кадры, традиции и историю.
На сегодняшний день Лаборатория тонкого органического синтеза им. И.Н. Назарова (№11) является первой в России, которая развивает методологию асимметрического органокатализа с 2004 года.

Асимметрический органокатализ является одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений современной органической химии. В присутствии относительно небольших, не содержащих металла органических молекул(органокатализаторов) доступные прохиральные реагенты превращаются в хиральные продукты высокой молекулярной сложности с отличными выходами и прекрасной энантиоселективностью. При этом органокатализаторы, в отличие от металлокомплексных катализаторов, не загрязняют продукты токсичными тяжелыми металлами, что очень важно для синтеза энантиомерно чистых лекарственных и биологически активных препаратов. Высокая селективность органокаталитических реакций и возможность включения всех атомов взаимодействующих соединений в состав продуктов позволяют отнести органокатализ к методам «зеленой химии».
Работы по гранту РНФ на решение фундаментальной и одновременно прикладной проблемы создания эффективных и устойчивых хиральных органокатализаторов и каталитических систем для энантиоселективного синтеза биологически активных веществ и лекарственных препаратов.

Важность получения хиральных органических соединений в энантиомерно чистом виде определяется тем, что антиподы некоторых лекарственных препаратов по-разному воздействуют на рецепторы организма, причем присутствие нежелательного энантиомера часто приводит к фатальным для пациентов результатам.
Этим проектом предлагается разработать принципиально новые алгоритмы создания высокоактивных рециклизуемых органокатализаторов для асимметрического синтеза, основанные на введении в их состав вспомогательных структурных фрагментов различной симметрии (С1 и С2), содержащих ионные группы. Указанные фрагменты должны обеспечить эффективную активацию реагентов за счет образования дополнительных
стереодифференцирующих водородных связей катализатора с реагентами в переходном состоянии и, одновременно, придать катализатору гетерогенные свойства, облегчающие его регенерацию. Для получения целевых катализаторов планируется использовать энантиомерно чистые синтетические блоки, уже содержащие ионогенные фрагменты. Такой подход значительно упрощает синтез гибридных катализаторов и позволяет управлять их активностью и стереодетерминирующей способностью в асимметрических реакциях, варьируя в широких пределах структуру активных центров (как правило, аминных и амидных групп). Дальнейшее повышение уровня стереоселекции и эффективности катализа будет достигнуто путем использования оптимальных реакционных сред, в том числе воды и сжиженных газов (CO2, фторсодержащих углеводородов и др.).

Таким образом, успешная реализация запланированных исследований, позволит в значительной мере реализовать огромный потенциал асимметрического органокатализа и приступить к разработке новых технологий получения наиболее активных энантиомеров социально значимых лекарственных препаратов.

Результатом работ будет создание новых простых и эффективных регенерируемых органических катализаторов и, на их основе, – новых стерео- и энантиоселективных технологий получения практически важных органических соединений и лекарственных препаратов.

В последние годы, популярность приобретают асимметрические органокатализаторы благодаря ряду преимуществ: устойчивость на воздухе, длительное хранение, легкое масштабирование на большие загрузки и меньшая токсичность относительно катализаторов на основе переходных металлов

— Это многообещающее направление развития современной органической химии, поскольку химические процессы протекают под действием катализаторов, не содержащих атомов тяжелых металлов. Таким образом, полностью исключается риск загрязнение ими продуктов органического синтеза, что особенно важно для получения лекарственных препаратов и биоактивных веществ,- отмечают исследователи.
Разработанные органокатализаторы могут найти применение в новых технологиях получения энантиомерно чистых аналогов природных соединений и хиральных биологически активных веществ. Отсутствие органических растворителей и многократное использование катализаторов сделает процессы менее ресурсозатратными и более привлекательными с точки зрения экологии, технологии и экономики.

— Наша научная работа направлена на развитие новых отечественных методов и технологий получения оптически чистых лекарственных препаратов. Трудностей в изучении новых органокатализаторов очень много. Каждый вновь полученный катализатор требует к себе особого внимания. Никогда нельзя заранее понять его будущее, плюсы и минусы его практического применения для получения лекарств.
— Какими качествами должен обладать молодой ученый? Какой совет могли бы дать начинающим ученым?
— В современном мире молодой ученый, прежде всего, должен иметь разносторонние знания во многих областях науки. Терпение и умение преодолевать возникающие перед ним каждодневные проблемы, требующие незамедлительного решения.
В дальнейших планах у молодого исследователя продолжить заниматься наукой:

— В ближайших планах защита докторской диссертации, — поделился А. Кучеренко.

[1] Lisnyak V.G., Kucherenko A.S., Valeev E.F., Zlotin S.G., ''(1,2-Diaminoethane-1,2-diyl)bis(N-methylpyridinium) Salts as a Prospective Platform for Designing Recyclable Prolinamide-Based Organocatalysts'',
Journal of Organic Chemistry,2015,80 (19), pp. 9570-9577. Cited 2 times.

DOI:10.1021/acs.joc.5b01555

СПРАВКА ИОХ РАН:

Кучеренко Александр Сергеевич
Дата рождения: 26 Июля 1982
Кандидат химических наук
Специальность: органическая химия
Октябрь 2004 – Октябрь 2007
Аспирантура Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН,
лаборатория тонкого органического синтеза. Москва.
Опыт работы
Октябрь 2007 – по наст. Время
старший научный сотрудник
Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, лаборатория тонкого
органического синтеза. Москва.
Научные интересы
Асимметрический органокатализ, синтез природных и биоактивных соединений