Відділ хіміі гетероциклічних сполук

Завідуючий відділом
Академік НАН України
Професор

Попов Анатолій Федорович

Popov.A.F@nas.gov.ua
+380(44)559-6686

Провідний науковий співробітник
Провідний науковий співробітник
Старший науковий співробітник
Старший науковий співробітник
Старший науковий співробітник
Науковий співробітник
Науковий співробітник
Молодший науковий співробітник
Молодший науковий співробітник
Молодший науковий співробітник
Молодший науковий співробітник
Інженер І категорії
Інженер І категорії
Дослідження відділу спрямовані на розробку та вивчення властивостей нових стабільних карбенів, каталітичних систем для органічного синтезу, рішення проблем екології та зеленої хімії, створення нових біологічно активних сполук.
Основні наукові напрями:

  • Розробка нових стабільних карбенів, продуктів на їх основі, вивчення властивостей, в тому числі каталітичних, біологічних. Цей фундаментальний напрямок дозволяє знаходити нові високоефективні каталізатори органічних реакцій, біологічно активні речовини та інші прикладні об’єкти.
  • Розробка нових шляхів одержання конденсованих нітрогенвмісних гетероциклічних систем, серед яких найважливіше — розвиток нового загального підходу до синтезу конденсованих гетероциклів взаємодією орто-арил(гетероарил)­заміщених аміногетероциклів з карбонільними сполуками в умовах кислотного каталізу, що отримав у літературі назву сучасної методології реакції Пікте-Шпенглера. Досліджено протікання процесу, межі використання. Відкрито участь кисню в процесі циклізації інтермедиатів.
  • Розробка методів отримання азоло-, піроло- та тієноізохінолінів і їх гетероізостерів, що зараз знаходяться серед протиракових leader compounds. Відкрите унікальне пері-перегрупування 4,5-дигідро­піразоло[3,4-c]ізохінолін-5-спіро-3’-(2-оксоіндолінів) під дією диметилсульфоксиду на похідні нової гетероциклічної системи — 7,8-дигідробензо[6,7]азепіно[3,4,5-i,j]­пиразоло[3,4-c]іизохінолін-7-ону. Подальшим розвитком цього напряму досліджень стала розробка синтетичної стратегії формування середніх азациклів у створюваних гетероциклічних системах — азепіну, 1,2-діазепіну, 1,2-азоцину.
  • Вперше відкрито реакцію внутрішньо­молекулярного азосполучення — реакцію аза-Пікте-Шпенглера, що стала загальним методом синтезу поліконденсованих гетероциклів с фрагментом піридазину.
  • Фундаментальні дослідження в області синтезу і будови 2,3-бензодіазепінів і їх гетероциклічних ізостерів. Створена система синтетичних методів, що забезпечує препаративне отримання функціоналізованих 2,3-бензодіазепінів і їх топологічних аналогів, а також ряду нових гетероциклічних систем з N-N фрагментом. Досліджено шляхи управління властивостями названих систем в рамках хіт-лід ідеології. З використанням статистичних моделей оцінені перспективні напрямки біологічних випробувань отриманих сполук. Серед прикладних цілей синтетичних досліджень в цій області – перспективні нейротропні агенти для лікування і профілактики епілепсії, ішемії, хвороб Паркінсона і Альцгеймера, злоякісних новоутворень.

Область наукових інтересів:

  • тонкий органічний синтез, хімія стабільних карбенів, каталіз, хімія гетероциклічних сполук.
  • органічна хімія, хімія гетероциклічних сполук, тонкий органічний синтез, медична хімія, технологія генеричних препаратів, ЯМР спектроскопія органічних молекул і біологічних об’єктів.

Досягнення відділу:

  • Синтезовано близько 20 нових стабільних карбенів рядів 1,2,4-триазолу та імідазолу та вивчено їх властивості. Серед них – граничні структури (низькоосновні 4-(поліфлуорофеніл) вмісні 1,2,4-триазол-5-ілідени, стерично сильно екрановані карбени та біскарбени.
  • – Знайдені фактори, що забезпечують управління розміром циклу в процесі синтезу похідних 2,3-бензодазепіну, сформульовані принципи синтетичного контролю розміру утворюваного гетероциклу.
  • – Розроблено нову стратегію формування 1,2-діазепінового та іших середніх азациклів у створюваніх полігетероциклічніх системах з фрагментом 2,3-бензодазепіну або его гетероізостеру, ідея якої полягає в ціклізації орто-бензил (гетарилметил) -заміщеніх N-аміногетероціклів з карбонильними сполуками в умовах сучасної реакції Пікте-Шпенглера.
  • – Одержано цілу низку похідніх нових гетероциклічних систем, в яких 1,2-діазепіновий цикл конденсований з піримідином, триазином, тіофеном. Розроблену методологію поширено на синтез гетероконденсованих 2,3-бензодіазоцінів.
  • – Розроблено методи аннелювання гетероциклічних фрагментів до 1,2-діазепінового ядра, синтезовані представники нових гетероциклічних систем – 2,3-бензодазепіну, конденсованого з триазольним, тетразольним, триазиновим і тіофеновим циклами.
  • – В межах цілеспрямованого пошуку методів функціоналізації 2,3-бензо­діазепіну автори розробили нові варіанти проведення реакції Ешенмозера. Зокрема, з використанням «сульфідного стиснення» за Ешенмозером вперше синтезовані аліфатичні кислоти і кетони ряду 2,3-бензо­діазепіну.
  • – Вперше одержані похідні нових гетероциклічних систем – азолоконденсованих 1,2-діазепінів
  • – Розроблено технологію виробництва лікарської субстанції Летрозолу для лікування раку молочної залози у жінок і напрацьовані зразки, що при випробуваннях показали повну біоеквівалентність з оригінальним лікарським засобом Фемара.

Знайдено нові реакції:

  • нову карбеноїдну версію розщеплення Гофманна (в ряду діамінокарбенів) з утворенням b-аміноакрилонітрилів;
  • реакцію утворення карбенових комплексів з карбеноїдних 2-ціанометилазолінів;
  • карбенові реакції мезойонного 1,4-дифеніл-1,2,4-триазолій 3-феніліміду з киснем, сіркою та солями міді(І) з утворенням продуктів окислення гіпервалентного карбену, карбенових похідних сірки та карбенових комплексів міді(І).

Виявлено нові ефекти:

  • високий каталітичний ефект карбенів в реакціях трансестерифікації, що перевищує відомий рівень ефективності карбенів (в реакції етилбензоату в метанолі при кімнатній температурі TON досягає 2670-6150);
  • найвищий каталітичний ефект карбенових комплексів міді(I) в реакції відновлення кетонів спиртами в лужному середовищі («hydrogen transfer») (в реакціях 4-фенілбензо­фенону та бензофенону з ізопропанолом в присутності KOH при 80° C TON до 50000-85000);
  • найвищий каталітичний ефект карбенових комплексів паладію зі сте­рично екранованими замісниками в реакції гідродегалогенування галоаренів (в реакції гексахлор­бензену з ізопропоксидом калію при 80 °C TON до 318000 – 330000);
  • високий каталітичний ефект карбенових комплексів міді(I) в реакції циклоприєд­нання азидів до ацетиленів (одна з найважливіших реакцій click-хімії) (в реакції бензилазиду з фенілацетиленом TON 20000 при кімнатній температурі).

За 5 останніх років:Опубліковано 23 статті, в т.ч. в таких відомих журналах як Dalton Trans., Arkivoc, Chem. Heter. Comp., Доп. НАН України, отримано 3 патенти України, вийшло в світ 2 монографії, захищено 3 кандидатські дисертації.

Опубліковано 63 статті, зроблено біля 100 доповідей на конференціях і симпозіумах, захищені 3 кандидатські дисертації.

  • Найважливіші публікації за останні 5 років:
  1. Glinyanaya N. V., Saberov V. Sh., Korotkikh N. I., Cowley A. H., Butorac R. R., Evans D. A., Pekhtereva T. M., Popov A. F., Shvaika O. P. Dalton Trans. 2014, 43 (43), 16227 – 16237.
  2. Saberov V. Sh., Evans D. A., Korotkikh N. I., Cowley A. H., Pekhtereva T. M., Popov A. F., Shvaika O. P. Dalton Trans, 2014, 43 (43), 18117 – 18122.
  3. (a) Короткіх М.І., Швайка О.П. Карбеновий та карбенокомплексний каталіз органічних реакцій. – Донецьк: ДонНУ.– – 372 с; (b) Korotkikh N.I., Shvaika O.P. Organic reactions catalysis by carbenes and metal carbene complexes.– LAP Lambert Academic Publishing, 2015.– 385 p.
  4. Коротких Н.И., Глиняная Н.В., Раенко Г.Ф., Швайка О.П. Стабильные азольные карбены в органическом синтезе // Статья в монографии ” Химия и биологическая активность азолов (избранные обзоры)” под ред. В.Броварец, В.Зябрев.– LAP Lambert Academic Publishing, 2014.– 449 c. С. 423–449.
  5. Knishevitsky A. V., Korotkikh N. I., Cowley A. H., Moore J. A., Vasudevan K. V., Pekhtereva T. M., Shvaika O. P. ARKIVOC, 2012, № 2, 60 – 73.
  6. Korotkikh N. I., Saberov V. Sh., Glinyanaya N. V., Marichev K. A., Kiselyov A. V., Knishevitsky A. V., Rayenko G. F., Shvaika O. P. Chem. Het. Comp., 2013, 49, № 1, 19–38.
  7. Сабєров В.Ш., Короткіх М.І., Глиняна Н.В., Кисельов А.В., Пехтерева Т.М., Раєнко Г.Ф., Попов А.Ф., Швайка О.П. Доп. НАН України, 2013, №2, 112-117.
  8. Марічев К.О., Короткіх М.І., Кисельов А.В., Пехтерева Т.М., Бумагін М.О., Раєнко Г.Ф., Швайка О.П. Доп. НАН України, 2011, № 7, 133 – 137.
  9. I. Kharaneko, S. L. Bogza. 5,7-Dihydropyrrolo[3,4-d][1,2]diazepin-1(2H)-ones. Synthesis and Transformations // Russian Journal of Organic Chemistry, 2016, Vol. 52, No. 7, pp. 1043–1049
  10. С.Л. Богза/ Новые гетероциклические системы для новых лекарств/ Наука і інновації. 2015, 11(6), С. 85—93
  11. O. I. Kharaneko, V. Yu. Popov, and S. L. Bogza. 4-aryl-1-hydrazino-5h-2,3-benzodiazepine and 1-aryl-4-hydrazino-5h-2,3-benzodiazepine in the synthesis of condensed [1,2]diazepines // Chemistry of Heterocyclic Compounds, 2013, Vol. 48, No. 2, P. 317-324
  12. E. S. Sizonenko, I. K. Kobrakov, V. Yu. Popov, S. Yu. Suikov and S. L. Bogza. Synthesis of 2-r-2-(1-aryl-7,8-dimethoxy-5h-2,3-benzodiazepin-4-yl)acetic acid esters in the eschenmoser reaction // Chemistry of Heterocyclic Compounds, 2013, Vol. 49, No. 9, P. 1352-1357
  13. O. I. Kharaneko and S. L. Bogza. Novel strategy for the synthesis of the pyrrolo[3,4-d][1,2]diazepine heterocyclic system // Chemistry of Heterocyclic Compounds, 2013, Vol. 48, No. 11, P. 1734-1735
  14. Гуртовая Е.В., Николаев А.С., Суйков С.Ю., Богза С.Л., Кобраков И.К. Методика поиска структур-лидеров на основе оценок биологической активности in silico и ее использование в ряду 2,3-бензодиазепинов // Ученые записки Таврического аціонального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 26 (65). 2013. № 4. С. 242-252
  15. Nikolaev O.S., Geleverya A.O., Gurtova K.V., Haraneko O.I., Bogza S.L Synthesis of pyrimidine analogs homophtalic acid from dimethyl ester acetone dicarboxylate by the biginelli reaction // Scientific Notes of Taurida V.I. Vernadsky National University Series «Biology, chemistry». Vol. 26 (65). 2013. No 4. Р. 307-314.
  16. Конденсированные диазепины. Синтез 1-R-3,4-дигидро-5Н-бензотиено[2,3-d][1,2]­диазепин-4- / В.С. Толкунов, А.Б. Ересько, А.В. Мазепа, Г.В. Паламарчук, О.В. Шишкин, С.В. Толкунов // ХГС. – 2012. – Т. 48, № 9. – С. 1471-1482.
  17. A. Eresko, V. Tolkunov, S. Tolkunov. Simple and efficient preparation of 3-substituted 6-(4-chlorophenyl)-9- methyl-12H-[1]benzofuro[3,2-e][1,2,4]triazolo[4,3-b][1,2]diazepines via a silylation–amination reaction / // Monatsh. Chem. – 2011. – Vol. 142. – P. 931-934.
  18. S. Tolkunov, V. N. Baumer, G. V. Palamarchuk, O. V. Shishkin, A.V. Mazepa, S. V. Tolkunov, and S. L. Bogza. MODIFICATION OF THE PICTET–SPENGLER REACTION IN THE SYNTHESIS OF FUSED 2,3-BENZODIAZOCINES/ Chemistry of Heterocyclic Compounds, 2011, Vol. 47, No. 8, P. 1006 – 1013