РУС ENG
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Российская Академия Наук

Лаборатория тонкого органического синтеза им. И.Н. Назарова (№ 11)

член-корреспондент РАН Злотин Сергей Григорьевич
Заведующий: член-корреспондент РАН Злотин Сергей Григорьевич
ORCID: 0000-0002-2280-3918 Researcher ID: P-7815-2017 h-index = 34
Основные направления исследований
  • Безметальный асимметрический каталитический синтез.
  • Органический синтез в условиях зеленой химии, в том числе в среде устойчивых сжиженных газов (СО2, низшие фреоны и др.) и воде.
  • Применение разработанных методов для получения практически важных соединений и материалов (энергоемких, медицинского назначения и др.).

 

Лучшие результаты

  Разработан энантиоселективный метод получения разнообразных α-аминосодержащих хромонов — труднодоступного ранее класса соединений, и их производных. Ключевой стадией синтеза является асимметрическое присоединение 3-гидроксихромонов к N-защищенным иминам (реакция Манниха) в присутствии природного алкалоида дигидрокупреина (2-5 mol%) в качестве органокатализатора. Продукты реакции образуются в предложенных условиях с высокой энантиомерной чистотой (до 98% ee). Их можно трансформировать по различным положениям молекулы без рацемизации стереоцентра и использовать как прекурсоры для получения энантиомерно чистых биологически активных веществ [Adv. Synth. Catal., 2023, 365, 3162].


✓  Разработан практичный метод энантиоселективного синтеза (S)-форфеницинола — активного ингредиента противоракового препарата Форфенимекс из коммерчески доступного 2-гидрокси-диметилтерефталата. Ключевыми стадиями синтеза являются асимметрическая органокаталитическая реакция Манниха защищенного арикарбальдимина, получаемого из доступного исходного соединения, с производным койевой кислоты и окислительная трансформация γ-пиронового фрагмента в карбоксильную группу. Общий выход оптически чистого (99% ee) гидрохлорида (S)-форфеницинола в разработанной 9-стадийной синтетической схеме составил 17%, что значительно превышает выходы, достигнутые ранее известными методами (4.6% and 0.8%) [New J. Chem., 2023, 47, 20814].

 

✓  Предложен метод асимметрического синтеза функционально замещенных производных алломальтола, основанный на энантиоселективном присоединении к нему N-защищенных альдиминов в присутствии органокатализатора — бифункционального третичного амина, содержащего фрагмент амида квадратной кислоты [Chem. Commun., 2022, 58, 12827]. Энантиомерный избыток аддуктов составляет 90–98%. Последующая окислительная фрагментация γ-пиронового цикла под действием солей Ru (III) дает энантиомерно обогащенные (>90 % ee) α-аминокислоты с высокими выходами. Реакции легко масштабируются, что позволяет рассматривать разработанный подход в качестве препаративного метода асимметрического синтеза ценных для фармакологии непротеиногенных α-аминокислот.

 


  Развит принципиально новый подход к стереоселективному синтезу 2,4-дигидроксикарбоновых кислот, ключевой стадией которого является энантиоселективная органокаталитическая альдольная реакция с участием стабильных и удобных в обращении альдегидов 3-гидроксипиранового ряда [Adv. Synth. Catal. 2022, 364, 3245]. Образующиеся при этом энантиомерно обогащенные гетероциклические альдоли легко трансформируются в 2,4-дигидроксикарбоновые кислоты путем окислительной фрагментации. Разработанный подход применен для асимметрического синтеза пантолактонов — полупродуктов для получения биологически активных веществ, и декспантенола — препарата для лечения дерматологических заболеваний. Целевые структуры были получены с высоким выходом и энантиоселектиностью 96% ее.



  Обнаружен новый процесс асимметрического двойного присоединения производных койевой кислоты — природного соединения, продуцируемого некоторыми грибами, к 2-нитроаллилкарбонатам. В присутствии бифункционального катализатора, содержащего третичную аминогруппу и фрагмент амида квадратной кислоты, указанная реакция энантиоселективно приводит к образованию хиральных нитросоединений с двумя пираноновыми циклами, которые нельзя получить другими методами [Eur. J. Org. Chem., 2022, (3), e202101435]. Осуществлен ряд синтетических превращений с участием полученных структур. В частности, синтезированы хиральные нитроглутараты — предшественники энантиомерно чистых производных аминоглутаровой кислоты.



✓  Предложен метод аэробного фотоокисления циклических и линейных спиртов в карбонильные соединения в среде сверхкритического диоксида углерода (скСО2) — безопасного, негорючего и нетоксичного соединения, не требующего энергоемкой утилизации. Оптимальным катализатором процесса оказался 2-фторантрахинон. Выявлена узкая область вблизи критической точки CO2, в которой конверсия достигает 99%, а выходы продуктов окисления — 93%. На основании экспериментальных данных предложен возможный механизм фотокаталитического процесса, включающий возбуждение фотокатализатора ближним УФ-светом и перенос им атома Н от спирта к кислороду [ChemPhotoChem, 2024, e202300233].


   Разработан автокаталитический способ конденсации аминов с карбонильными соединениями в сверхкритическом диоксиде углерода (sc-CO2). Катализатором процесса служит угольная кислота, генерируемая in situ из CO2 и воды, выделяющейся в процессе конденсации. Соответствующие имины образуются, как правило, в кристаллической форме и не требуют дополнительной очистки. Их можно без выделения вовлекать в асимметрические реакции гидрирования и [4+2] циклоприсоединения. Возможность проведения тандемных однореакторных процессов в среде CO2 открывает широкие перспективы синтеза практически полезных продуктов высокой молекулярной сложности в экологичных условиях [Eur. J. Org. Chem., 2023, e202300366].


  Трехкомпонентный синтез α-аминонитрилов из альдегида, амина и цианирующего агента (реакция Штрекера) впервые осуществлен в среде сверхкритического диоксида углерода (скСО2), играющего роль безопасного для окружающей среды растворителя и промотора химического процесса [Green Chem., 2021, 23, 10137]. Образующаяся in situ при конденсации амина с альдегидом вода превращается в предложенных условиях в угольную кислоту, которая обеспечивает постепенное высвобождение истинного цианирующего агента (HCN) из его соли. Реакция протекает в герметичном автоклаве, который гарантирует полное поглощение HCN в реакции и исключает воздействие его токсичных паров на химика. Легко достижимые в промышленности условия процесса (9 МПа, 35 °С), а также масштабируемость синтеза позволяют рассматривать его как возможную основу для разработки экологичных промышленных технологий получения биологически активных веществ.


  Разработан метод получения малочувствительных композитов энергоемкого вещества HMX с промышленными полимерами, основанный на использовании в качестве реакционной среды сверхкритического диоксида углерода — доступного, нетоксичного и негорючего вещества, легко удаляемого из образующегося композита [Chem. Eng. J., 2022, 428, 131363]. Метод позволяет не только существенно уменьшить чувствительность HMX к удару и трению (в ряде случаев до уровня тротила), но и предотвратить его электризацию, сделав работу с ним значительно менее опасной, чем с материалом, производимым промышленностью. Изучена структура поверхности частиц композита и ее влияние на свойства материала. Полученные данные полезны для создания новых безопасных и эффективных энергетических материалов.

 

  Предложен простой метод функционализации циклических алканов C5, C6, C8 оксидом азота (IV) в среде скСО2 [ChemPhotoChem, 2022, 6, e202200084]. Активация реагентов достигается облучением реакционной массы УФ-светом. Комбинированное использование NO2, УФ и скСО2 позволило понизить до 35-50 ºС температуру процесса, сделав его менее опасным. В предложенных условиях нитроалканы образуются с выходами 19–25%, что существенно превосходит показатели известных низкотемпературных жидкофазных реакций (4–5%). При добавлении в реакционную смесь молекулярного кислорода основными продуктами становятся соответствующие нитраты. Нитроалканы и нитраты находят широкое практическое применение в качестве ценных полупродуктов для химической и фармацевтической промышленности.


 

 

Избранные публикации последних лет
Новости института
Учеными ИОХ РАН проведено комплексное исследование механизма каталитических реакций с участием N-гетероциклических карбенов Учеными ИОХ РАН проведено комплексное исследование механизма каталитических реакций с участием N-гетероциклических карбенов
N-Гетероциклические карбены (NHC) являются одними из лучших лигандов для использования в процессах, катализируемых переходными металлами. Это обусловлено…
В ИОХ РАН состоялось заседание диссертационного совета В ИОХ РАН состоялось заседание диссертационного совета
22 мая на заседании диссертационного совета прошли успешные кандидатские защиты. Касимова Анастасия Алексеевна представила диссертацию на соискание…
Команда ИОХ РАН по настольному теннису одержала победу в турнире «Кубок Победы» Команда ИОХ РАН по настольному теннису одержала победу в турнире «Кубок Победы»
19 мая состоялся Всероссийский турнир по настольному теннису «Кубок Победы», который был приурочены к празднику Победы советского народа в Великой Отечественной…
Ученые ИОХ РАН выступили на VII Северо-Кавказском симпозиуме по органической химии NCOCS-2024 Ученые ИОХ РАН выступили на VII Северо-Кавказском симпозиуме по органической химии NCOCS-2024
Международная конференция стартовала 12 мая на площадке Северо-Кавказского федерального университета. Более 250 ученых обсудили фундаментальные аспекты…
Учёные ИОХ РАН попали в рейтинг Лучших учёных-химиков России Учёные ИОХ РАН попали в рейтинг Лучших учёных-химиков России
Исследовательский портал Research.com выпустил третье издание рейтинга лучших учёных в области химии. Оно создано на основе сведений, объединённых из широкого…
Аспиранты ИОХ РАН — в числе победителей и призеров IV Школы молодых ученых Аспиранты ИОХ РАН — в числе победителей и призеров IV Школы молодых ученых
В РХТУ им. Д. И. Менделеева на факультете химико-фармацевтических технологий и биомедицинских препаратов состоялась IV Школа молодых ученых «Химия и технология…

Лаборатория тонкого органического синтеза им. И.Н. Назарова (№ 11) ORCID: 0000-0002-2280-3918 Researcher ID: P-7815-2017 h-index = 34 ST LUCE https://zioc.ru/ 5 100 .00 RUB http://schema.org/InStock