​В Иркутском институте химии им. А. Е. Фаворского  СО РАН занимаются созданием новых соединений и реакций, позволяющих получать молекулы с заданными свойствами, которые можно направленно использовать для нужд человечества. Например, делать на их основе лекарственные соединения для лечения рака, вирусов  и ВИЧ-инфекций.

«Мы занимаемся тонким органическим синтезом, то есть пытаемся проникнуть в “интимную” химию, “интимные” механизмы организации молекул. Наша лаборатория работает преимущественно в области химии ацетилена и пиррола», — рассказывает научный руководитель ИрИХ СО РАН академик Борис Александрович Трофимов.
 
Ацетилен — это простейшая фундаментальная молекула органической химии, состоящая из двух атомов углерода и двух атомов водорода. Из него получаются различные полимеры, в том числе и имеющие лекарственный потенциал. Пирролы —  это фундаментальные молекулы гетероциклической химии. Они являются важными для  жизни теплокровных и растений, поскольку их соединения лежат в основе фотосинтеза и дыхания.  В химии ацетилена и пиррола исследователи ИрИХ СО РАН являются мировыми лидерами.

В высокорейтинговом журнале Американского химического общества Accounts of Chemical Research учёные (академик Трофимов совместно с доктором химических наук Еленой Юрьевной Шмидт) опубликовали обобщающий обзор собственных исследований по применению ацетилена для синтеза разнообразных классов циклических молекул, составляющих основу лекарств и востребованных функциональных материалов. «Мы открываем новые закономерности в органической химии, чтобы на их основе разрабатывать новые методы получения нужных нам молекул менее ресурсо- и энергозатратными путями, — рассказывает Борис Трофимов. —  Чтобы химию рассматривали, как современную, нужно, чтобы реакции шли в одном реакторе, синтез проходил в одну стадию и при этом расходовалось как можно меньше ресурсов». 
 
Исследователи описали целый ряд новых реакций, не известных до сих пор органической химии. Это реакции самоорганизации, самосборки из нескольких простых молекул, сложных функциональных молекулярных структур, близких по своим свойствам природным.  Учёные обнаружили, что ацетилен является не только реагентом, но и триггером (пускателем) этих реакций. Он запускает их, потом вовлекает синтез следующих молекул и сам вступает в процесс, причём, избирательно —  в одном направлении. В итоге получается строго селективная структура. «Мы впервые ввели в химию ацетилена и систематически разрабатываем так называемые суперосновные среды. В этих средах ацетилен и ряд других молекул активируются особым образом и начинают вести себя не только как реагенты и катализаторы, но и как организаторы биомиметических реакций (реакций близких к реальным биологическим процессам). Мы неожиданно для себя вторглись в область умного органического синтеза, когда молекулы начинают действовать как бы самостоятельно, без нашей подсказки— говорит Борис Трофимов. — Например, именно таким образом из молекул ацетилена и кетонов собирается диоксабициклооктановый скелет, на котором строятся многие феромоны насекомых, а также гормоны млекопитающих, в частности тех, которые выделяются у слонов во время спаривания. Это структура общая для природы, а мы её получаем “в колбе” очень простым синтетическим путём. Целая серия таких реакций была положена в основу нашего направления». 
 
Опираясь на открытую в этой лаборатории реакцию синтеза пирролов (сейчас она вошла в монографии и учебники как «реакция Трофимова»), учёные из ИрИХ СО РАН совместно с китайскими коллегами получили суперчувствительные сенсоры, способные распознавать другие молекулы и подавать цветовой сигнал, легко распознаваемый человеческим глазом. Статья, описывающая это исследование, опубликована в «Nature Communications».
 
Другая новая реакция, разработанная академиком Трофимовым с сотрудниками (доктором химических наук Ниной Кузьминичной Гусаровой и кандидатом химических наук Павлом Анатольевичем Волковым), позволяет соединить молекулярные фрагменты, содержащие фосфор-содержащие функциональные группы и азот-содержащие ароматические циклы, например, пиридины и хинолины. Это даёт возможность производить катализаторы и биологически активные вещества без участия хлора, который применялся раньше. «Здесь мы ожидаем получения новых соединений, обладающих анти-ВИЧ, противоопухолевой и противовирусной активностью. В литературе есть сведения о том, что комплексы солей благородных металлов с такими соединениями (лигандами)  обладают противораковым действием. Сейчас мы эти соединения отдаём на испытания медикам и надеемся получить новые лекарства», — комментирует Борис Трофимов.
 
Осуществлять направленный синтез лекарственных препаратов поможет ещё одна новая реакция ацетилена, в этом году открытая в лаборатории академика Б.А. Трофимова (совместно с доктором химических наук Еленой Юрьевной Шмидт и кандидатом химических наук Иваном Анатольевичем Бидусенко) и названная им аза-реакцией Фаворского, поскольку она является аналогом классической реакции Фаворского с кислород-содержащими исходными веществами (кетонами). Реакция приводит к получению ацетиленовых аминов, которые, в частности, могут быть использованы для фиксации углекислого газа и получения новых гетероциклических соединений — прекурсоров лекарственных препаратов и высокотехнологичных материалов. «До сих пор получать такие соединения было гораздо труднее, приходилось использовать катализаторы на основе драгоценных металлов  — палладия, платины — и соблюдать довольно жесткие условия синтеза, — рассказывает  Борис Александрович — У нас задействуются  простой катализатор на основе алкоголятов калия и доступный растворитель. Все это позволяет очень просто и быстро (при комнатной температуре за несколько минут) получать ацетиленовые амины и на их основе создавать новые лекарственные средства».
 
Диана Хомякова

Источники

Сибирские ученые развивают тонкий органический синтез
Наука в Сибири (sbras.info), 22/10/2018

Похожие новости

  • 24/08/2016

    В Иркутске разработали технологию извлечения благородных металлов из бедных и упорных руд

    ​Ученые из ИРНИТУ совместно с Институтом геохимии им. Виноградова СО РАН, создали четыре разработки - автоклавную установку выщелачивания сульфидного флотоконцентрата, установку непрерывной десорбции золота, программный комплекс автоматизированной системы управления процессом и устройство автоматического контроля концентрации золота в потоке растворов и пульп для извлечения благородных металлов из бедных и упорных руд.
    1368
  • 07/07/2016

    Выпускник ИРНИТУ разрабатывает технологию производства ингибиторов для полимерной промышленности

    Выпускник ИРНИТУ этого года Евгений Мальцев под руководством старшего научного сотрудника Иркутского института химии имени Фаворского СО РАН Алексея Гоготова разрабатывает технологию производства ингибиторов термополимеризации для создания мономеров, которая может быть использована на установках, производящих товарные этилен и пропилен.
    1250
  • 08/02/2016

    Иркутские учёные продолжают работу над созданием прорывных лекарств против туберкулеза и атеросклероза

    Учеными из Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН разработан улучшенный аналог противотуберкулезного средства «Перхлозон», готовится к производству фармацевтическая субстанция «Агсулар», способная впоследствии стать лекарством от атеросклероза.
    1238
  • 11/04/2016

    Иркутские химики получают полезные вещества из отходов переработки сибирской лиственницы

    ​Специалисты из Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН работают над созданием полезных экстрактов из древесных отходов. Одно из применений — создание добавок к комбикормам. «Основу подкормки составляет арабиногалактан — полисахарид, широко применяемый в фармацевтике», — сообщил заведующий лаборатории химии древесины ИрИХ СО РАН д.
    1433
  • 13/07/2017

    Два миллиона рублей выделено на исследования ученых-химиков ИГУ

    Проект молодого иркутского ученого – сотрудника лаборатории катализа НИИ нефте- и углехимического синтеза ИГУ Татьяны Стеренчук поддержан грантом Российского научного фонда. Размер гранта – по одному миллиону рублей сроком на два года.
    899
  • 20/12/2016

    В ИК СО РАН разработали способ каталитической утилизации осадков сточных вод

    ​В Институте катализа СО РАН впервые разработан метод каталитической утилизации иловых осадков коммунальных сточных вод – одного из наиболее требовательных и сложных в утилизации видов отходов – с одновременной выработкой энергии для местного теплоснабжения.
    1311
  • 08/12/2016

    Новосибирские химики производят уникальные композитные материалы для сжигания топлива

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и институтов СО РАН создают керамометаллические композитные матрицы на основе порошка алюминия, его оксида и сплавов. Эти уже успешно испытанные материалы обладают уникальными характеристиками, в частности, высокой теплопроводностью, и используются для структурированных катализаторов процессов сжигания и трансформации топлив.
    1766
  • 18/10/2016

    Инжиниринговый центр как структурное подразделение Иркутского госуниверситета

    ​В июне 2016 года ИГУ стал одним из победителей конкурса Министерства образования и науки РФ по созданию и поддержке инжиниринговых центров на базе высших учебных заведений.  На конкурс Университет представил проект по созданию центра по переработке техногенного минерального сырья, разработанный, в том числе, с участием специалистов геологического факультета.
    1434
  • 05/10/2018

    Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания

    Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.​Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить.
    316
  • 23/08/2017

    Новосибирские ученые будут выявлять риск развития атеросклероза по анализу крови

    ​​Созданная в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН технология сканирующей проточной цитометрии дает возможность выявить факторы риска развития атеросклероза по анализу крови.
    635