Лаборатория металлоорганического синтеза и катализа (№25)

• Каталитическое гидро-, карбо- и циклометаллирование циклических и ациклических алкенов, алкинов и 1,2-диенов с помощью гидридных и алкильных производных Mg, Al, Zn, катализируемые комплексами Ti, Zr, Hf, Ta и Co.
• Синтез, строение, химия и применение малых, средних и гигантских металлоорганических, углеводородных и гетероатомсодержащихкарбоциклов.
• Разработка перспективных методов синтеза, изучение биологических свойств и применение, гибридных молекул и ионных соединений на основе стероидов, тритерпеноидов, камптотецина — современные таргетные препараты для лечения опасных заболеваний человека.
• Химия высоконапряженных и каркасных соединений — синтез, строение, свойства и применение.

В лаборатории трудятся 7 сотрудников, в том числе 1 доктор и 2 кандидата наук, а также обучаются 4 аспиранта, более 10 студентов ведущих вузов РФ – МГУ, ВШЭ, ВХК, РХТУ.

Основные направления деятельности Лаборатории научно-исследовательская и образовательная деятельность в следующих направлениях:

1. Научно-исследовательская деятельность в области органического и металлоорганического синтеза с применением металлокомплексных катализаторов и металлоорганических реагентов. Разработка каталитических подходов к полному синтезу труднодоступных природных и биоактивных молекул, лигандов, гетерокарбоциклов, каркасных и полициклических углеводородов, карбо- и гетероциклических соединений спирановой структуры.

2. Образовательная деятельность по организации и руководству научно-исследовательскими и практическими работами студентов Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», а также аспирантов ИОХ РАН с последующей защитой квалификационных работ.

В лаборатории развиваются приоритетные направления исследований в области каталитической активации углерод-углеродной, металл-углеродной и металл-водородной связей, позволяющие осуществлять хемо-, регио- и стереоселективные реакции каталитического гидро-, карбо- и циклометаллирования алкенов, алкинов и диенов с помощью алкильных и гидридных производных непереходных металлов (Mg, Zn, Al, In, Ga) с участием в качестве катализаторов комплексов Ti, Zr, Hf, Ta, Co и других переходных металлов.

Лаборатория оснащена самым современным оборудованием для проведения экспериментальных и теоретических исследований в области органического, металлоорганического синтеза, медицинской химии и нефтехимии с применением методов металлокомплексного катализа и металлоорганических реагентов.

✓  Ионные соединения на основе пентациклических тритерпеноидов: синтез, изучение влияния на митохондрии и активацию сигнальных путей пролиферации, репарации генома и апоптоза

Осуществлен синтез ионных соединений, в которых пентациклические тритерпеноиды выступают как в виде анионов, так и катионов, показана селективная цитотоксичноть, индукция апоптоза по внутреннему (митохондриальному) пути, разобщение окисления и фосфорилирования, ингибирование PI3K/Akt/mTOR сигнального пути, арест клеточного цикла [Cancers, 2023, 15(3), 756 (IF 5.2)].

✓  Природные ацетогенины, чатенайтриенины — разобщители  митохондриального потенциала и индукторы аутофагии — перспективные противораковые агенты

Осуществлен полный синтез библиотеки природных ацетогенинов — чатейнайтриенинов 1-4 и мурикадиена, содержащихся в плодах растений семейства Аннониевые (A. nutans и A. muricata). В основе синтеза ключевых мономеров использована новая реакция Ti-катализируемого кросс-цикломагнирования алифатических и О-содержащих алленов с помощью реактивов Гриньяра, разработанной сотрудниками группы 25 ИОХ РАН. Впервые показано, что синтезированные чатейнайтриенины проявляют выраженную противоопухолевую активность, эффективно подавляя сигнальные пути, ответственные за рост и пролиферацию клеток, при этом основным механизмом действия чатейнайтриенинов является не только влияние на митохондрии, но и выраженный генотоксический эффект за счет повреждения ДНК, о котором свидетельствует высокий уровень фракции фосфорилированных гистонов H2A.X [Antioxidants, 2023, 12(8), 1528 (IF 7)].

✓  Катализируемая комплексами самария многокомпонентная сборка бициклических азапероксидов — эффективные индукторы ферроптоза

Разработан оригинальный метод синтеза ранее неописанных мостиковых тетраоксазаспиробициклоалканов многокомпонентной реакцией первичных ариламинов с 1,1'-пероксибис(1-гидропероксициклоалканами) и пентан-1,5-диалем в присутствии нитрата самария в качестве катализатора. Установлено, что бициклические азапероксиды существуют в растворе дейтерированного хлороформа и в кристаллической фазе в виде смеси конформеров кресло-лодка-кресло и твист-кресло-кресло, что обусловлено высокими барьерами инверсии гетероцикла. Установлено, что новые бициклические азапероксиды проявляют высокую цитотоксическую активность в отношении опухолевых клеточных линий Jurkat, K562 и U937, и низкую цитотоксичность к нормальным фибробластам. Продемонстрирован высокий потенциал этих соединений в отношении индукции ферроптоза и аутофагии, сопоставимые с действием артесуната [JOC, 2023, 88(16), 11473 (IF 3.6); ChemistrySelect, 2023, 8(37), e202302044 (IF 2.1].

✓  Разработка инновационных решений для технологии производства высших жирных спиртов (ВЖС) (совместно с гр. 37 ИОХ РАН)

✓  Новые синтетические аналоги природных 5Z,9Z-диеновых кислот — гибридные молекулы на основе олеаноловой кислоты: синтез и изучение противоопухолевой активности

Осуществлен синтез ионных соединений, в которых пентациклические тритерпеноиды выступают как в виде анионов, так и катионов, показана селективная цитотоксичноть, индукция апоптоза по внутреннему (митохондриальному) пути, разобщение окисления и фосфорилирования, ингибирование PI3K/Akt/mTOR сигнального пути, арест клеточного цикла [Cancers, 2024, 16(23), 3893 (IF 4.8)].

✓  Ионные соединения на основе литохолевой кислоты — перспективные противоопухолевые препараты: синтез и изучение индукции ROS-ионов в митохондриях

Разработка методологии синтеза новых соединений с противоопухолевой активностью представляет собой важную и приоритетную задачу в области медицинской химии. В продолжение ранее проведенных нашей группой исследований противоопухолевой активности ионных производных природных соединений мы синтезировали серию ранее не описанных ионных соединений пиразол-содержащих производных литохолевой кислоты. Для изучения биологической активности вновь синтезированных производных литохолевой кислоты был использован ряд современных методов проточной цитометрии для оценки их цитотоксической активности, влияния на клеточный цикл и индукции апоптоза, включающее также анализ изменений митохондриального потенциала, накопления ROS-ионов в митохондриях и потери цитохрома c. Эти соединения демонстрируют многообещающую противоопухолевую активность за счет воздействия на процессы митохондриального окисления и фосфорилирования. Синтезированные ионные соединения, являющиеся «мягкими разобщителями», обладают улучшенными биофармакологическими свойствами по сравнению с исходной молекулой литохолевой кислоты, в частности, лучшей проницаемостью через митохондриальную мембрану в сравнении с патернальной молекулой. [Antioxidants, 2024, 13(12), 1448 (IF 6.0, Q1)].

✓  Размерно-зависимая селективность инкапсуляции ионов ЩЗМ в искаженных октаэдрических и двушапочном металлокриптате Ni с L-изолейцином

В ходе реализации фундаментальных исследований в области супрамолекулярной химии по изучению размерной селективности криптатов и краун-эфиров к ионам металлов впервые синтезирована серия новых металлокриптатов лантаноидов(III) и никеля(II) [Ln{ Ni(Val)₂}₆][Аn]₃ с L-валином (Ln = La—Gd, HVal = L-валин, An = BF₄^–, ClO₄^–, PF₆^–, NO₃^–, I^–, I₃^–), одновременно показано, что катионный комплекс [Ln{ Ni(Val)₂}₆]³⁺ может быть с успехом использован для селективного извлечения лантаноидов(III) начала ряда из раствора. В развитие этих исследований впервые получен октаэдрический металлокриптат L-изолейцина с Ba, Sr и Ni, а также — двушапочный комплекс Ca, хотя ранее его существование отвергалось. Показано, что октаэдрические металлокриптаты проявляют очень высокую размерную и зарядовую селективность к центральному атому, и именно они оказывают решающее влияние на устойчивость металлокриптатной системы. [J. Mol. Struct., 2026, 1351, 144164 (IF 4.7); Известия АН. Сер. хим., 2025, 74, 707].