Лаборатория полисераазотистых гетероциклов (№ 31)

- Синтез и химические свойства новых полисера- и сераазотистых гетероциклических соединений;
- Cоздание на основе халькогеназотистых гетероциклов компонентов органических полупроводников, нелинейных оптических материалов, жидкокристаллических веществ, органических проводников и магнитных материалов;
- Разработка методов получения производных гетероциклов, содержащих несколько атомов серы;
- Создание на основе сера-азотных гетероциклических тиазильных радикалов и анион-радикалов и их селенистых аналогов новых магнитных, магнитно-бистабильных, электропроводящих и сверхпроводящих функциональных материалов;
✓ Новые подходы к полисераазотсодержащим гетероциклам
Открыты новые подходы к синтезу полисераазотсодержащих гетероциклов, содержащих несколько атомов серы и атом азота на основе реакции комплексов монохлорида серы и азотсодержащих оснований. Получен ряд новых гетероциклических систем, в том числе 1,2- и 1,4-тиазины, тиофены, моноциклические и конденсированные 1,2-дитиолы и 1,2,3-дитиазолы, 1,2,3,4,5-пентатиепины, 1,2,3,4,5,6,7-гептатиоканы и др. Синтезированные нами полисерасодержащие гетероциклические соединения (1,2-дитиолы, 1,2,3,4,5-пентатиепины и 1,2,3-дитиазолы) показывают высокую противораковую, противомикробную и противогрибковую виды активности.
Синтезированные 1,2,3,4,5-пентатиепины были изучены в качестве катодного материала для аккумуляторных батарей; конденсированные 1,4-дитиины предложены в качестве компонентов многоцелевого назначения для фоторецепторов.
✓ Органический светоизлучающий диод со световыми характеристиками свечей (Candle Light-Style Organic Light Emitting Diode)
Сотрудниками лаборатории № 31 ИОХ РАН совместно с учеными из Физического Института им. П. Н. Лебедева РАН и Российского химико-технологического Университета им. Д. И. Менделеева созданы безопасные с физиологической точки зрения светодиоды на основе гибрида органических и металлорганических излучающих материалов. Новый источник света, благодаря инновационной конструкции и сочетанию новых специально синтезированных люминофоров, практически не имеет вредного излучения в синей области спектра, а цветовые характеристики его излучения подобны световым характеристикам пламени обычных свечей. В то же время, такой диод гораздо более энергоэффективен, чем лампы накаливания, а его яркостные характеристики соответствуют требованиям, предъявляемым к современным источникам света. В среднем светодиодная панель из новых материалов размером 10х10 см (половина экрана небольшого смартфона) в оптимальных условиях обеспечивает такой же уровень освещенности, как 10-12 обычных свечей, при этом ее яркость будет в 4-5 раз больше, чем яркость стандартного компьютерного монитора. Очень важной особенностью разработанного устройства является также отсутствие в его составе редких и благородных металлов, таких как иридий и платина (основы современных промышленных люминофоров для OLED устройств), и относительная простота конструкции в целом. Преимуществом предлагаемого нами светоизлучающего диода со световыми характеристиками свечей является применение всего лишь двух светоизлучающих слоёв. В качестве одного из слоёв используется дешёвое, металлорганическое соединение алюминия, а для другого слоя были использованы специально синтезированные нами новые органические красители. Такая архитектура светодиода позволила добиться рекордно низкой цветовой температуры излучения OLED по сравнению с известными прототипами. Кроме того, замена пиридинового цикла на бензольный во внутреннем акцепторе позволила увеличить яркость светодиода более чем в три раза, при этом цветовая температура осталась на уровне рекордных показателей (1880-1990 К). Поэтому данную работу можно считать инновационной и открывающей хорошие перспективы для внедрения в практику. Разработанные нами устройства можно использовать в качестве источников света для офисных или других бытовых помещений, в качестве элементов светового дизайна различных общественных пространств и для многих других целей, но особенно полезным будет их применение в качестве домашних ламп для облегчения засыпания и создания комфортного мягкого освещения.
Результаты опубликованы в журналах первого квартиля “Chemical Communications” (рисунок к этой статье помещен на обложку этого журнала) и “Dyes and Pigments”, защищены патентом РФ и опубликованы в газете «Известия» 9 февраля 2020 г.
✓ Общий механизм действия полисернистых гетероциклов против вируса иммунодефицита кошек
Установлено, что синтезированные в ИОХ РАН полисернистые гетероциклы обладают общим механизмом действия и высокой селективностью против вируса иммунодефицита кошек, который является ближайшим аналогом вируса иммунодефицита человека. Было установлено, что соединения разной гетероциклической структуры: бис(дитиоло)тиазины, бис(дитиоло)пирролы, тетратиоцины, дитиазолы, дитиолоиндолы, пентатиепины и тиаселеназолы – являются перспективными антиспидовыми соединениями, что представляет значительную ценность для развития не только химической, но и биологической наук. Она заключается в том, что эти гетероциклы, обладающие высокореакционной связью сера-сера, могут раскрываться в организме с образованием дитиолов, которые взаимодействуют с атомом цинка как бы вынимая его из молекулы вируса в виде белково-цинк-тиольных комплексов и тем самым дезактивируя его. В ходе работы среди исследованных соединений были найдены препараты, которые вместе с высокой наномолярной антивирусной активностью, обладают низкой токсичностью к обычным клеткам, что приводит к высоким значениям терапевтической индекса.
Статьи опубликованы в двух престижных иностранных журналах: ChemMedChem, 2019, 14, 454-461, DOI: 10.1002/cmdc.201800718; Bioorg. Med. Chem. Lett., 2019, 29, 1765-1768. DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.05.016. Информация о данном открытии напечатана в газете «Российская газета – Неделя» № 203(7961) под названием «Выстрел по вирусу» и процитирована в 22 изданиях и на сайтах.
✓ Новые серии органических сенсибилизаторов на основе [1,2,5]тиа(селена)диазоло[3,4-c]пиридинов.
Солнечные батареи, основанные на индивидуальных органических молекулах, по сравнению с широко используемыми кремниевыми аналогами имеют ряд неоспоримых преимуществ: низкая стоимость, простота конструирования, возможность широкой модификации свойств и улучшенные эксплуатационные характеристики. Сенсибилизированные красителем солнечные батареи являются наиболее перспективным классом солнечных ячеек на основе органических веществ. Одной из наиболее эффективных стратегий дизайна органических красителей является стратегия D-A-π-А, заключающаяся во введении между донором и π-мостиком дополнительной акцепторной группы (А). Две новых серии органических сенсибилизаторов на основе новых внутренних акцепторов: [1,2,5]тиадиазоло[3,4-c]пиридина и [1,2,5]селенадиазоло[3,4-c]пиридина ‑ были синтезированы в ИОХ РАН и их фотовольтаическая эффективность была исследована в Университете г. Эдинбурга (Великобритания).
Результаты испытаний, показали, что полученные красители обладают средней фотовольтаической эффективностью. Однако применение в качестве со-сенсибилизатора известного красителя SQ2, поглощающего в ближней инфракрасной области спектра, позволило увеличить фотовольтаическую эффективность красителя OKT-1 на 35% до 4.19% и показало эффективность этого метода для улучшения фотовольтаических свойств сенсибилизаторов.
Статья опубликована в престижном иностранном журнале Sol. Energy, 2017, 144, 134-143. DOI: 10.1016/j.solener.2017.01.016.