Научная школа члена-корреспондента РАН У. М. Джемилева
Руководитель школы
Член-корреспондент РАН Усеин Меметович Джемилев
Краткое описание
Научная школа чл.-корр. РАН Усеина Меметовича Джемилева объединяет специалистов в области металлокомплексного катализа, органического и металлоорганического синтеза, химии высокоэнергетических и малостабильных соединений, а также нефтехимии. Исследования охватывают широкий спектр объектов: от малых циклов до природных и биологически активных структур.
Школа базируется в ИОХ им. Н. Д. Зелинского РАН (с 2021 года) и ИНК РАН, основателем которого является У.М. Джемилев. Работа коллектива сочетает фундаментальные изыскания с созданием наукоемких технологий для нужд химической, фармацевтической, оборонной и сельскохозяйственной отраслей.
Основные векторы работы
— Каталитический органический и металлоорганический синтез; разработка эффективных методов построения связей углерод–углерод, металл–углерод и гетероатом–углерод с получением органических и металлоорганических соединений заданной структуры;
— Карбометаллоциклы: химия алюминий-, индий-, магний-, бор- и цинкорганических соединений;
— Каталитическая гомо- и соолигомеризация олефинов, ацетиленов и сопряженных диенов;
— Каталитическая активация малых молекул в реакциях с сопряженными диенами;
— Напряженные поликарбоциклы и кластерные соединения;
— Биоорганическая химия: синтез и направленная химическая модификация синтетических и природных метаболитов, антибиотиков;
— Стереохимия: разработка каталитических методов синтеза оптически активных органических соединений и хиральных металлокомплексных катализаторов.
Ключевые направления
— Катализ комплексами переходных металлов в органических и металлоорганических реакциях: разработка новых металлоорганических реагентов для органического синтеза;
— Медицинская химия: синтез и направленная модификация синтетических и природных соединений, а также противоопухолевых агентов;
— Напряженные высокоэнергетические молекулы: синтез и разработка новых энергоемких углеводородных компонентов для ракетных топлив.
Научная преемственность
Научная школа чл.-корр. РАН У.М. Джемилева является прямой наследницей великих традиций российских химиков, объединяя в себе генеалогические линии выдающихся ученых – академиков Н. Д. Зелинского, А.Е. Фаворского и А.М. Бутлерова.
Главными учителями и наставниками Усеина Меметовича, заложившими фундамент его научного пути, стали всемирно известные ученые — академики Генрих Александрович Толстиков и Олег Матвеевич Нефедов. Под их руководством сформировался уникальный почерк Джемилева как химика-органика и металлоорганика, способного сочетать виртуозный синтез с глубоким пониманием каталитических процессов.
Если проследить научное древо по восходящей линии, обе эти ветви неизбежно сходятся к «патриархам» отечественной науки:
- Алексей Евграфович Фаворский — создатель школы химии ацетилена и ненасыщенных соединений.
- Николай Дмитриевич Зелинский — основоположник теории органического катализа.
- Александр Михайлович Бутлеров — создатель теории химического строения органических веществ.
Будучи научным «правнуком» школ Зелинского и Фаворского, У.М. Джемилев аккумулировал в своей деятельности их ключевые принципы. Это объясняет его широту научных интересов: от каталитического превращения углеводородов до тончайшего органического синтеза сложных по своей структуре природных соединений.
Научная преемственность в линии Бутлеров — Зелинский/Фаворский — Толстиков/Нефедов — Джемилев отражает живую историю становления и развития российской школы химиков. Переход Усеина Меметовича в ИОХ РАН в 2021 году стал закономерным этапом, подчеркивающим неразрывную связь времен и возвращение к истокам великой научной династии.
Научная идея
Центральная научная идея школы У.М. Джемилева заключается в раскрытии исключительных синтетических возможностей металлокомплексного катализа для управляемого построения углерод-углеродных, металл-углеродных и гетероатом-углеродных связей. В основе этого подхода лежит концепция использования металлоорганических соединений не просто как реагентов, а как высокоселективных инструментов для создания молекулярной архитектуры органических и металлоорганических соединений заданной структуры.
Этот подход привел к созданию фундаментальных основ химии малых и макроциклических металлоциклов и разработке реакций каталитического циклометаллирования. Согласно данной концепции, комплексы переходных металлов способны вовлекать инертные в обычных условиях субстраты – олефины, ацетилены и диены, в каскадные превращения, формируя реакционноспособные промежуточные комплексы. Это открыло путь к синтезу уникальных алюминий-, магний-, бор-, цинк- и цирконийорганических соединений, которые служат универсальными блоками для получения практически значимых молекул.
Полученные в данном направлении результаты имеют фундаментальное значение для современной науки: они позволили трансформировать классический органический синтез, сделав его более эффективным, экологичным и атом-экономным.
Открытие У.М. Джемилевым ряда именных реакций (например, каталитического этилалюминирования, β-этилирования и этилмагнирования α-олефинов, циклометаллирования олефинов, ацетиленов и алленов) показало, что тонкая настройка каталитической системы позволяет с ювелирной точностью управлять регио- и стереохимией процессов.
Концепция школы Джемилева по дизайну каталитических систем стала вкладом мирового уровня в развитие металлоорганического синтеза. Она изменила методологию получения природных и биологически активных веществ: вместо многостадийных классических схем исследователи получили возможность собирать сложные молекулярные структуры в одну или несколько стадий, используя каталитическую силу комплексов переходных металлов.
Основные направления
Исследования школы У.М. Джемилева охватывают широкий спектр направлений, объединенных идеей рационального использования металлокомплексного катализа для разработки практически ценных молекулярных систем.
— Одно из центральных направлений — металлокомплексный катализ в органическом и металлоорганическом синтезе. Работы школы сосредоточены на реакциях каталитического циклометаллирования и олигомеризации. Особое внимание уделяется разработке новых методов построения углерод-углеродных связей, которые легли в основу современных технологий получения высокоценных продуктов, препаратов и материалов.
— Ключевое место занимает химия непереходных металлов (Al, Mg, Zn, B, In). Исследования структуры и реакционной способности алюминий- и магнийорганических соединений позволили создать уникальные реагенты для тонкого органического синтеза. Школой открыто явление каталитической замены атомов переходных металлов (Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) в металлокарбоциклах на атомы непереходных металлов (Mg, Al, In, Ga, B), что позволило разработать новые классы карбометаллоциклов, применение которых изменило стратегию органического и металлоорганического синтеза.
— Важное направление связано с химией природных и биологически активных соединений. Школа развивает методы направленной модификации природных и синтетических молекул (терпеноидов, стероидов, алкалоидов) с использованием металлокомплексных катализаторов. Это позволяет создавать новые лекарственные кандидаты с противоопухолевой, противовирусной и антибактериальной активностью.
— Исследования в области нефтехимии и химии энергоемких соединений направлены на глубокую переработку углеводородного сырья и синтез компонентов специальных топлив. Разработанные школой каталитические системы позволяют проводить процессы с высокой селективностью, минимизируя образование побочных продуктов и снижая энергозатраты.
— Современным вектором развития в ИОХ РАН стало сочетание классического катализа, органического и металлоорганического синтеза с методами медицинской химии и материаловедения. Использование каталитических методов для дизайна макроциклических систем и хиральных молекул открывает новые возможности в создании «умных» материалов и адресных систем доставки лекарств.
Методология
Методология школы У.М. Джемилева базируется на комплексном подходе, сочетающем прецизионный органический и металлоорганический синтез с глубоким изучением механизмов каталитических превращений на молекулярном уровне.
Для установления структуры синтезированных молекул, архитектуры металлокомплексов и интермедиатов применяются современные физико-химические методы: многоядерная спектроскопия ЯМР (включая динамический ЯМР), масс-спектрометрия высокого разрешения, рентгеноструктурный анализ и электронная микроскопия. Особое внимание уделяется кинетическим исследованиям, которые позволяют фиксировать короткоживущие промежуточные соединения-«ключи» к пониманию регио-, хемо- и стереоселективности реакций.
Экспериментальная работа школы неразрывно связана с квантово-химическим моделированием и теоретическим анализом поверхностей потенциальной энергии. Это позволяет прогнозировать реакционную способность новых типов металлокарбоциклов и целенаправленно конструировать катализаторы с заданными свойствами. Интеграция методов медицинской химии и биологического скрининга позволяет оперативно оценивать практический потенциал получаемых соединений.
Особенность методологии заключается в синергии фундаментальной школы органического и металлоорганического синтеза и высокотехнологичных аналитических платформ ИОХ РАН. Такой подход обеспечивает переход от случайного поиска к направленному дизайну каталитических систем, способных создавать сложнейшие молекулярные структуры с абсолютной стереохимической чистотой.
Подготовка кадров
Научная школа чл.-корр. РАН У.М. Джемилева представляет собой многопоколенческое сообщество исследователей, объединяющее выдающихся ученых, талантливых молодых докторов и кандидатов наук, аспирантов и студентов. Система подготовки кадров базируется на классических традициях академического наставничества в сочетании с обучением работе на самом современном научном оборудовании.
Обучение в рамках школы включает глубокое освоение методов тонкого органического синтеза, химии металлоорганических соединений и катализа. Особое внимание уделяется развитию навыков междисциплинарного мышления: молодые специалисты учатся видеть связь между фундаментальной химией, биологической активностью молекул и их промышленным потенциалом. Это формирует ученых-универсалов, способных решать сложнейшие задачи в области создания новых лекарств, полезных веществ и материалов.
Важнейшей чертой школы является высокая интенсивность научной работы и ранняя интеграция молодежи в реальные исследовательские проекты. Преемственность знаний обеспечивается через систему «мастер-ученик», где передача уникального опыта синтетической работы дополняется совместным поиском нестандартных решений. Это способствует не только профессиональному росту, но и формированию научной этики и ответственности.
Школа У.М. Джемилева нацелена на достижение результатов мирового уровня и обеспечение технологического суверенитета страны. Воспитанники школы возглавляют лаборатории, работают в ведущих исследовательских центрах и на высокотехнологичных производствах, продолжая развивать заложенные академиком научные направления.
В настоящее время под руководством У.М. Джемилева подготовлены и защищены более 15 докторов и свыше 70 кандидатов химических наук.
Награды руководителя школы.
Дважды лауреат Государственной премии в области науки и техники — СССР (1990) и РФ (2004). Награжден орденами «За заслуги перед Отечеством» IV и III степени, лауреат премий РАН им. А.М. Бутлерова (2010), им. А.Н. Ипатьева (2015) и им. А.Н. Несмеянова (2021). В 2024 году удостоен ордена Дружбы.
Ресурсы
Профиль: ORCID
Избранные концептуальные материалы
Name Reactions and Reagents in Organic Synthesis. Ed. B.P. Mundy, M.G.Ellerd and F.G. Tavaloro, Jr. Wiley – Interscience, New. Jerset, USA. 2005, 882 pp
D’yakonov V.A., Dzhemilev U.M. Reaction in Organic and Organometallic Synthesis (Chemistry Research and Applications Series). New-York, Nova Sci. Publ., 2010. 96 с.
Dzhemilev U.M., D'yakonov V.A. New catalytic organometallic reactions that changed the strategy of organic synthesis. Russ. Chem. Rev. 2025. Vol. 94. RCR5172. https://doi.org/10.59761/RCR5172
Dzhemilev U.M. Catalytic replacement of transition metal atoms in the metallacarbocycles by the atoms of nontransition metals // Mendeleev Commun. 2008. Vol.18. No.1. P. 1-5. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2008.01.001
U.M.Dzhemilev, A.G.Ibragimov (2008), Anderson Ph., Munslow J. (eds) Modern Reduction Methods, Wiley-veh, Weinheim, p. 447
Dzhemilev U.M., Ibragimov A.G. Catalytic cyclometalation reaction of unsaturated compounds in synthesis of magnesa- and aluminacarbocycles. J. Organomet. Chem. 2010. Vol. 695. No.8. P. 1085–1110.
D’yakonov V.A., Dzhemileva L.U., Dzhemilev U.M. Natural compounds with bis-methylene-interrupted Z-double bonds: plant sources, strategies of total synthesis, biological activity, and perspectives. Phytochem Rev. 2021. Vol. 20. P. 325–342. https://doi.org/10.1007/s11101-020-09685-6
Dzhemilev U.M., Kunakova R.V. Metal complex catalysis in the synthesis of organic sulfur compounds. J. Organomet. Chem. 1993. No.1-2. P. 1-27.
Туктаров А.Р., Джемилев У.М. Диазосоединения в химии фуллеренов. Успехи химии. 2010. Т. 79. № 7. С. 645–671.
D'yakonov V.A., Kadikova G.N., Dzhemilev U.M. Transition metal complex-mediated chemistry of 1,3,5-cycloheptatrienes. Russ. Chem. Rev. 2018. Vol. 87 (8). P. 797–820. DOI: https://doi.org/10.1070/RCR4793
Dzhemilev U.M., D’yakonov V.A. Hydro-, Carbo-, and Cycloalumination of Unsaturated Compounds. Modern Organoaluminum Reagents. 2013. P. 215-244. https://doi.org/10.1007/3418_2012_38
Ramazanov I.R., Kadikova R.N., Gabdullin A.M., Dzhemilev U.M., Catalytic carbozincation of acetylenic compounds catalyzed by transition metal complexes. Russ. Chem. Rev. 2025. Vol. 94 (3). RCR5158. DOI: https://doi.org/10.59761/RCR5158