Научная школа члена-корреспондента С.С. Новикова
Руководитель школы
Профессор РАН, доктор химических наук Леонид Леонидович Ферштат
Краткое описание
Научная школа члена-корреспондента С.С. Новикова объединяет исследователей, работающих на стыке органической химии, медицинской химии, химии высокоэнергетических соединений и энергоемкого материаловедения.
Научная школа развивается в Институте органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН под руководством проф. РАН, д.х.н. Л.Л. Ферштата и сочетает фундаментальные исследования с разработкой новых подходов к созданию современных энергоемких материалов и терапевтических агентов.
Научная преемственность
Научная школа члена-корреспондента С.С. Новикова продолжает традиции, заложенные академиком Н. Д. Зелинским. С.С. Новиков был одним из аспирантов Н. Д. Зелинского и в 1940 г. защитил под его руководством кандидатскую диссертацию «Контактные превращения кислородсодержащих, азотистых и галоидных производных углеводородов пентаметиленового ряда». В 1953 г. Президиумом АН СССР и ЦК КПСС С.С. Новикову было поручено разработать новую малоисследованную в СССР область химии – превращения и свойства нитросоединений. Затем в 1962 г. С.С. Новиков создал отдел органического синтеза, в составе которого появилась и лаборатория азотсодержащих соединений. Продолжателями дела Н. Д. Зелинского и С.С. Новикова были потрясающие ученые, в разные годы руководившие лабораторией азотсодержащих соединений: проф. М.-Г.А. Швехгеймер, проф. Л.И. Хмельницкий и проф. Н.Н. Махова. С 2021 года развитие лаборатории и научной школы С.С. Новикова продолжается под руководством профессора РАН Л.Л. Ферштата.
Научная идея
Магистральная научная идея исследований научной школы С.С. Новикова, реализуемых под руководством профессора РАН Л.Л. Ферштата, заключается в возможности синтезировать «невозможные» молекулы. На протяжении десятилетий в мировом научном сообществе бытовало мнение, что органические вещества с высоким содержанием азота и кислорода apriori относятся к крайне нестабильным химическим субстанциям, которые практически невозможно целенаправленно синтезировать и выделить в свободном виде. Однако брошенный этому постулату вызов привел к созданию принципиально новых разработок в современной химии.
Реализуемые исследования продемонстрировали возможность направленного и селективного получения целой гаммы полиазот-кислородных гетероциклических структур, которые оказались полностью стабильны при стандартных условиях. Результативность подхода обеспечивалась рациональным дизайном химического эксперимента и грамотным сочетанием нескольких химических стадий в одном реакционном сосуде, что позволило избежать выделения нестабильных и взрывоопасных интермедиатов и направить протекание каскада химических реакций в нужное русло.
Возможность создания новых полиазот-кислородных молекулярных структур открыла также их практическую ценность: такие химические вещества обладают комплексом сбалансированных свойств и в зависимости от особенностей молекулярного строения могут служить мощными энергоемкими материалами или терапевтическими агентами различного назначения.
Основные направления
Исследования научного коллектива под руководством профессора РАН Л.Л. Ферштата направлены на развитие нескольких взаимосвязанных аспектов современной химии:
- Фундамент проводимых исследований базируется на развитии современных методологий органического синтеза в контексте направленного и высоко селективного конструирования структурно разнородных полиазотных и азот-кислородных молекулярных систем. Отличительной чертой направления является получение редких органических молекул с пониженным содержанием углерода, что кардинальным образом меняет физико-химические свойства веществ.
- Ключевая направленность синтетических разработок сфокусирована на дизайне высокоэнергетических структур и развитии энергоемкого материаловедения. Синтезируемые молекулярные архитектуры обладают повышенным содержанием азота и кислорода, что приводит к концентрации запасенной в них химической энергии и позволяет рассматривать такие вещества как компоненты топлив или энергоемких составов.
- Важным аспектом разработок является направленный синтез фармакологически активных азот-кислородных веществ, способных донировать оксид азота (II) NO и обладающих противораковыми и/или антикоагулянтными свойствами, что открывает возможности дизайна новых терапевтических агентов широкого спектра действия.
- Отдельное направление посвящено развитию методологии органической электрохимии для селективной сборки азотсодержащих гетероциклов с использованием электрического тока в качестве экологически безопасного окислителя. Данный подход комплементарно дополняет классические методы органической химии и позволяет значительно расширить библиотеки синтезируемых структур.
- Практический аспект разработок также сфокусирован на создании технологий получения и локализации производства промежуточных продуктов в синтезе активных фармацевтических субстанций. Этот факт подтверждается лицензированием производственной площадки по стандартам GMP.
Методология
Методология исследований, проводимых под руководством профессора РАН Л.Л. Ферштата, заключается в объединении подходов органического синтеза для получения полиазотных молекулярных структур с практически ценными свойствами.
Для изучения структуры, состава и практической значимости молекулярных систем с высоким содержанием азота используются спектроскопия ядерного магнитного резонанса, масс-спектрометрия, рентгеновские методы анализа, термоаналитические методы и другие физико-химические подходы. Эти методы позволяют надежно определять закономерности химических трансформаций, а также оценивать перспективность внедрения синтезируемых веществ и разрабатываемых технологий в реальный сектор экономики.
Подготовка кадров
Под руководством профессора РАН Л.Л. Ферштата проводят свои исследования представители нескольких поколений — от состоявшихся учёных до аспирантов, студентов и начинающих специалистов. В основе работы лежит синергия глубокой фундаментальной подготовки в области химии, уверенного владения самыми современными аналитическими методами и умения работать в междисциплинарных отраслях знания.
Отличительная черта научной школы – реализация наиболее актуальных и востребованных исследований как с фундаментальной, так и с практической точки зрения. Благодаря такому подходу, работа проводится в междисциплинарном поле, объединяя синтетические методы органической химии, обнаружение ключевых закономерностей протекания химических реакций на молекулярном уровне и выявление закономерностей «структура-свойство» синтезируемых соединений азота. Таким образом, ведется подготовка ученых широкого профиля, обладающих целостным взглядом на фундаментальные и прикладные аспекты развития современной химии.
Школа нацелена на высокие академические стандарты, международную конкурентоспособность и открытие новых исследовательских горизонтов. Ключевая задача — готовить специалистов, способных продвигать современную химию на передовых рубежах мировой науки.
В настоящее время под руководством профессора РАН Л.Л. Ферштата защищены 5 кандидатских диссертаций (май 2026 г.) и ведется работа над 1 докторской и 10 кандидатскими диссертациями.
Ресурсы
Профили: Google Scholar, Web of Science, Scopus, ORCID, Colab
Сайт научной школы: https://nc-lab.ru
Страница на сайте ИОХ РАН: перейти
Телеграм-канал: @FershtatLab
Избранные концептуальные материалы
L.L. Fershtat, N. N. Makhova, 1,2,5-Oxadiazole-Based High-Energy-Density Materials: Synthesis and Performance. ChemPlusChem, 2020, 85, 13-42. https://doi.org/10.1002/cplu.201900542
N.V. Muravyev, L.L. Fershtat, Q. Zhang, Synthesis, Design and Development of Energetic Materials: Quo Vadis? Chem. Eng. J., 2024, 486, 150410. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150410
S. G. Zlotin, A.M. Churakov, M.P. Egorov, L.L. Fershtat, M.S. Klenov, I.V. Kuchurov, N.N. Makhova, G.A. Smirnov, Yu.V. Tomilov, V.A. Tartakovsky, Advanced energetic materials: novel strategies and versatile applications. Mendeleev Commun., 2021, 31, 731-749. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.11.001
K. Titenkova, D.A. Chaplygin, L.L. Fershtat, Electrochemical Generation of Nitrogen-centered Radicals and its Application for the Green Synthesis of Heterocycles. ChemElectroChem, 2024, 11, e202400395 https://doi.org/10.1002/celc.202400395
L.L. Fershtat, E.S. Zhilin, Recent Advances in the Synthesis and Biomedical Applications of Heterocyclic NO-Donors. Molecules, 2021, 26, 5705. https://doi.org/10.3390/molecules26185705
L.L. Fershtat, N.N. Makhova, Molecular Hybridization Tools in the Development of Furoxan-Based NO-Donor Prodrugs. ChemMedChem, 2017, 12, 622-638. https://doi.org/10.1002/cmdc.201700113