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

Лаборатория гетероциклических соединений (№3)

д.х.н. Краюшкин Михаил Михайлович
Заведующий: д.х.н. Краюшкин Михаил Михайлович
ORCID: 0000-0002-2719-2861 h-index = 23
Основные направления исследований
  • Химия гетероциклических соединений;
  • Реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения;
  • Многокомпонентные реакции с участием карбо- и гетероциклических енолов, карбонильных соединений и кислоты Мельдрума;
  • Синтез монотиооксамидов, тиогидразидов оксаминовых кислот и их превращения в гетероциклические продукты;
  • Поведение органических веществ при ультрафиолетовом облучении, препаративные фотохимические 6π-электроциклизации;
  • Циклизация терариленов в поликонденсированные продукты в условиях УФ-экспозиции;
  • Синтез и исследование физико-химических и спектральных свойств фотоактивных веществ (дигетарилэтены, фульгиды, фульгимиды);
  • Направленный синтез гетероциклических продуктов, представляющих практический интерес (фотохромные материалы, элементы полевых транзисторов, устройств оптической памяти, фотогенераторы кислот, лекарственные препараты и т.д.).
Лучшие результаты

  Изучен фотолиз орто-галогензамещённых диарилэтенов. Обнаружено, что фотоциклизация происходит с высвобождением бромида катиона, который можно использовать как в качестве бромирующего агента, так и в качестве кислоты Льюиса для катализа электрофильных реакций.

 

  Разработан метод синтеза аналогов комбретастатина А-4 (СА-4) путем циклизации поляризованных триарилдивинилкетонов с использованием соляной кислоты. При использовании ультразвука время реакции сократилось примерно в 30 раз. Другим преимуществом этого нового метода является простота эксплуатации и простота обработки. Было показано, что амфифильность субстрата и низкий энергетический барьер реакции являются предпосылкой для электрофильных и согласованных реакций в водных условиях.

 

  Исследовано влияние акцепторов электронов и протонов на фотоциклизацию диарилэтенов. Без каких-либо добавок реакция депротонирования является преобладающей, хотя не исключены и другие процессы, в том числе сигматропный сдвиг. Эксперимент по обмену дейтерия показал, что сильное основание (DABCO) облегчает реакцию депротонирования, тем самым ограничивая сигматропный сдвиг. В присутствии окислителя или дополнительных источников радикалов (O2, I2, TEMPO) процессы депротонирования и перегруппировки (H-сдвиг) практически не наблюдаются, и реакция протекает по радикальному пути с образованием фенантрена или его гетероциклический аналог.

 

  Управление равновесием между кетоном и енолом с помощью света открывает широкие возможности в химии материалов и фотофармакологии. Путем включения β-кетоэфира в этеновый мостик диарилетена мы достигли обратимой индуцированной светом таутомеризации с образованием термостабильного енола. В исходном состоянии таутомерное равновесие почти полностью смещено в сторону кетона. Фотоциклизация диарилетена приводит к новому равновесию, содержащему значительную долю таутомера енола.

 

  Изучены фотостабильность и антипролиферативная активность аналогов комбретастатина А-4 (СА-4) в отношении клеток эпидермоидной карциномы человека А-431. Впервые было показано, что УФ- или солнечное облучение фураноновых аналогов СА-4 приводит к фотореорганизации, давая продукты с относительно низкой антипролиферативной активностью. Наблюдаемая способность этой серии CA-4 к фотодеградации может быть использована для создания нового класса лекарственных препаратов-кандидатов с высокой селективностью по отношению к раковым клеткам.

 

  Ряд фотохромных диарилэтенов с различными мостиковыми фрагментами был исследован в качестве светочувствительных компонентов органических полевых транзисторов с возможностью фотопереключения. Было показано, что присутствие карбонильной группы и ее положение в этеновом мостике молекулы диарилетена сильно влияет на электрические характеристики и стабильность устройств. В частности, соединения с карбонильными группами обнаруживают более сильные светоиндуцированные эффекты переключения (более широкие окна памяти), в то время как стабильность сформированных электрических состояний была очень скромной. Напротив, устройства с неполярным циклопентеновым мостиком требовали более длительного времени для переключения, в то время как индуцированные электрические состояния демонстрировали превосходную стабильность, необходимую для ячеек памяти. Установленная взаимосвязь молекулярная структура и характеристики устройства и выявленные механизмы работы устройства должны способствовать рациональному проектированию новых материалов для усовершенствованной оптической памяти, тем самым прокладывая путь к их практическому применению.

 

  Впервые предложена стратегия препаративного бензаннелирования ароматических гетероциклов путем фотоциклизации 1,2-дигетарилэтенов. Предложенный метод эффективен для аннелирования широкого ряда гетероциклов и обеспечивает C-, N-, O- или S-заместители в полученных бензогетероциклах.

 

  Мы изучили фотореакцию 1,2-диарилэтенов в аэробных условиях в присутствии различных аминов для предотвращения побочных процессов, вызванных синглетным кислородом. Было обнаружено, что наиболее эффективной добавкой для предотвращения побочных процессов, в том числе связанных с синглетным кислородом, является имидазол, который практически не расходуется в фотореакции. Было показано, что имидазол также может предотвращать фотодеградацию органических фотохромов в растворах. Полученные результаты могут быть использованы в различных областях науки, техники и медицины для повышения фотостабильности светочувствительной органики (красителей).

 

  Было проведено механистическое исследование фотоиндуцированной перегруппировки диарилэтенов стационарным и лазерным импульсным фотолизом, а также расчетами по теории функционала плотности (DFT). Установлено, что механизм перегруппировки включает несколько термических стадий. Как синглетное, так и триплетное состояния исходного соединения могут быть преобразованы в продукт реакции, что приводит к зависимости квантового выхода от концентрации растворенного кислорода. В эксперименте по лазерному импульсному фотолизу были зарегистрированы три реакционноспособных интермедиата; предсказанные структуры соответствуют расчетам электронных спектров поглощения методом DFT. В дополнение к ранее предложенному механизму перестройки скелета, основанному на сигматропном сдвиге водорода, были определены два новых параллельных пути, основанных на образовании карбаниона / карбокатиона.

 

✓  Был разработан новый фотохимический метод получения ранее неизвестных замещенных 4a,7a-дигидрокси5-метил-3,4,4a,7a-тетрагидро-1Н-циклопента[b]пиридин-2,7-дионов на основе легкодоступных производных алломальтола, содержащих амидную группу.

✓  Разработан препаративный метод синтеза ранее неизвестных бензо[5,6]хромено[8,7-d]оксазол-2,7(3Н)-дионов. Показано, что предложенная фотоциклизация замещенных оксазол-2-онов может быть использована для фотогенерации биологически активных спиртов и различных кислот.

✓  Был разработан метод синтеза замещенных производных колхицина на основе многокомпонентной реакции колхицеина, арилглиоксалей и кислоты Мельдрума

 
Избранные публикации последних лет
Новости института
Как локдаун помог установить механизм реакции. Ученые ИОХ РАН обнаружили необычный мультикомпонентный процесс Как локдаун помог установить механизм реакции. Ученые ИОХ РАН обнаружили необычный мультикомпонентный процесс
Изучение механизмов органических реакций зачастую является долгой и кропотливой работой. Особо сложными являются процессы, в результате которых образуется…
В ИОХ РАН разработан метод автоматического анализа масс-спектров высокого разрешения В ИОХ РАН разработан метод автоматического анализа масс-спектров высокого разрешения
Масс-спектрометрия представляет собой удобный, высокочувствительный и надежный метод анализа сложных смесей, который имеет ключевое значение для создания…
В ИОХ РАН состоялись две защиты кандидатских диссертаций В ИОХ РАН состоялись две защиты кандидатских диссертаций
14 сентября 2022 г. в ИОХ РАН состоялись две успешные кандидатские защиты
Молодые учёные ИОХ РАН: Дмитрий Аргунов Молодые учёные ИОХ РАН: Дмитрий Аргунов
к.х.н., научный сотрудник Область исследований: химия углеводов, спектроскопия ЯМР, хроматография Лаборатория химии гликоконъюгатов №52
Делегация ИОХ РАН приняла участие в конференции «Современные проблемы органической химии» Делегация ИОХ РАН приняла участие в конференции «Современные проблемы органической химии»
С 12 по 14 сентября в г. Новосибирске состоялась Всероссийская научная конференция с международным участием «Современные проблемы органической химии»,…
В ИОХ состоялась встреча Президента РАН, академика А.М. Сергеева с членами ОХНМ РАН. В ИОХ состоялась встреча Президента РАН, академика А.М. Сергеева с членами ОХНМ РАН.
14 сентября 2022 г. наш Институт посетил Президент Российской академии наук, академик РАН Александр Михайлович Сергеев. В преддверии выборов президента…

Лаборатория гетероциклических соединений (№3) ORCID: 0000-0002-2719-2861 h-index = 23 ST LUCE https://zioc.ru/ 5 100 .00 RUB http://schema.org/InStock