Краткий отчет о научной деятельности Учреждения Российской академии наук Уфимского научного центра ран за 2010 год Уфа-2011 г

Вид материала

Отчет

Содержание 5. Химические науки и науки о материалах Разработка схемы синтеза эпотилонов. Метилидентрифенилфосфоран как восстанавливающий агент. Показано, что природа переходного состояния взаимодействия диоксиранов с кратной C=C связью олефинов имеет радикальный характер. С использованием ранее открытой нами реакции каталитического циклоалюминирования ацетиленов с помощью AlEt Разработан общий метод прямого амидирования адамантана в узловое положение с помощью органических нитрилов в среде СBrCl Разработан технологичный, безопасный метод получения 1-адамантанола с количественным выходом окислением адамантана с помощью сис Впервые обнаружено, что кристаллогидраты солей железа являются высокоэффективными катализаторами синтеза галогензамещенных хинол Разработан теоретико-графовый метод определения маршрутов сложной химической реакции на основе анализа графов химических реакций Разработана теоретическая модель реакции каталитического гидроалюминирования алкенов алкилаланами (HAlBu Разработана новая стратегия в синтезе 1,5,3-дитиазепинанов, основанная на реакции 1,2-дитиола с гидразинами и альдегидами. Найдено оригинальное решение классической реакции циклотиометилирования аминов без применения газообразного H Способ превращения гексахлорциклопентадиена в высокоактивный коньюгат против вируса H1N1. 5.2. Современные проблемы химии материалов, включая наноматериалы. Способ получения наноразмерного комплекса хлорида неодима. Новые пленочные материалы на основе синтетических и биогенных полимеров. Разработки новых материалов для медицины. Разработаны методы синтеза и впервые получены оптически активные производные С Впервые показана возможность получения компонентов синтетических смазочных масел олигомеризацией высших линейных α-олефинов С Исследование скорости коррозии литиевого электрода в сульфоновых электролитных системах в присутствии полисульфидов лития. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Символика чисел в башкирском языке, 558.56kb.
• Учреждение Российской Академии Наук Южный научный центр программа, 439.08kb.
• Почвенно-экологические основы оптимизации землепользования в республике башкортостан, 1035.67kb.
• Отчет по целевой программе Президиума ран "Поддержка молодых ученых", 77.48kb.
• Уфимский научный центр ран, 193.88kb.
• На правах рукописи тамбовцев константин Александрович влияние синтетических феромонов, 1060.64kb.
• О. В. Монина Современная конфликтология: пути содействия развитию демократии, культуры, 84.77kb.
• Термические превращения полиариленфталидов и их производных 02. 00. 06 Высокомолекулярные, 622.74kb.
• Заявка на участие в работе Всероссийской научно-практической конференции, 110.45kb.
• Iх всероссийская молодежная научная конференция Института физиологии Коми научного, 2670.42kb.

5. ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ И НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ

5.1. Теоретическая химия и развитие методологии органического и неорганического синтеза, новые методы физико-химических исследований. Новая окислительно-восстановительная изомеризация ароматических нитрозооксидов. Раскрыт механизм мономолекулярной гибели изомерных цис- и транс- арилнитрозооксидов (ArNOO) - интермедиатов фотоокисления ароматических азидов, неизвестный почти 40 лет с момента обнаружения этих частиц. Показано, что для цис-формы нитрозооксидов характерна необычная реакция раскрытия ароматического кольца, протекающая в мягких условиях через образование пятичленного цикла и последующей трансформации ароматического кольца в сопряженный диен с альдегидной и нитрилоксидной функциями на концах молекулы. Подобное превращение можно характеризовать как окислительно-восстановительную изомеризацию нитрозооксидов. Транс-форма ArNOO превращается в цис-форму и, в конечном счете, оба изомера приводят к образованию одного и того же продукта.

Разработка схемы синтеза эпотилонов. Разработан путь синтеза ключевого С¹⁰–С²¹-хирального блока для нового аналога эпотилона D на основе доступного и дешевого природного терпеноида R-(-)-карвона.

Метилидентрифенилфосфоран как восстанавливающий агент. Продемонстрировано, что метилидентрифенилфосфоран в реакциях с рядом семичленных лактолов (α-камфолактол, ментолактол и карвоментолактол) и их алюминатов может выступать как восстанавливающий до соответствующих диолов агент.

Новая реакция спироциклопентааннелирования. Разработан новый стереоконтролируемый метод синтеза гем-диалкил- и спироциклопентенов, состоящий в 3,4-циклопентааннелировании α-галоидлевоглюкозенона бис(нитрометилен)алканом или –циклоалканом в присутствии оснований.

Алкилтиометилирование карбонильных соединений. Впервые на основе сульфида натрия и тиолов с использованием в качестве ключевой стадии реакцию алкилтиометилирования кетонов и дикетонов разработан удобный однореакторный метод синтеза 1,1′-[3-(алкилтиометил)тетрагидро-2H-тиопиран-3,5-диил]диэтанонов и 5-метил-1-[2-(метилтио)-1-(метилтиометил)этил]-2,9-диоксабицикло[3.3.1]нонан-4-она, перспективных в синтезе биологически активных веществ. На примере пентан-2,4-диона и тиолов изучена возможность вовлечения дикетонов в реакцию алкилтиометилирования с получением 3-[(алкил-тио)метил]пентан-2,4-дионов, имеющих перспективу использования в качестве флото- и экстрагентов.

Новые твердофазные хемилюминесцентные реакции. Обнаружены новые яркие, видимые глазом, твердофазные хемилюминесцентные реакции окисления гидрофосфатных комплексов урана (IV) и уранил-иона дифторидом ксенона, протекающие через образование короткоживущего интермедиата U(V).

Разработка экстрагента для извлечения Pd. В качестве высокоэффективного и селективного экстрагента для извлечения палладия(II) из азотнокислых растворов аффинажного производства и нитратно-нитритных рафинатов ПУРЕКС-процесса, являющихся отходами переработки ОЯТ и альтернативным источником Pd, Ru и Rh, предложен 1-{[2-(2,4-дихлорфенил)-4-пропил-1,3-диоксолан-2-ил]-метил}-1Н-1,2,4-триазол (пропиконазол). Реагент может быть использован в циклическом режиме «экстракция-реэкстракция» для селективного отделения палладия(II) от никеля(II), меди(II), железа(III) в аффинажном производстве, а также для извлечения палладия(II) из рафинатов ПУРЕКС-процесса с селективным отделением от никеля(II), железа(III) и лантаноидов.

Показано, что природа переходного состояния взаимодействия диоксиранов с кратной C=C связью олефинов имеет радикальный характер. Предложен механизм реакции и метод расчета констант скорости и стереоселективности окисления олефинов диметилдиоксираном с использованием гибридного функционала B3PW91. ИОХ УНЦ РАН.

Совместно с Институтом органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН (лаб. акад. РАН О.М.Нефёдова) разработаны новые реагенты – карбеноиды алюминия для однореакторного превращения функционально замещённых ацетиленов в бис-циклопропаны. Методы синтеза бис-циклопропанов различной структуры основаны на реакции карбеноидов алюминия (R₂AlCH₂I), генерируемых in situ из AlR₃ и CH₂I₂ в условиях (20-22С, CH₂Cl₂, 6 ч), с пропаргиловыми и гомопропаргиловыми спиртами, пропаргиламинами, енинами и алленами различной структуры. Доступность исходных реагентов, простота осуществления реакции, взрывобезопасность метода и высокие выходы целевых бис-циклопропанов делают этот метод перспективным для синтеза практически важных бис-циклопропанов различной структуры.

Разработан новый регио- и стереоселективный однореакторный метод синтеза замещённых циклопропанов и их простых эфиров с использованием комплексных циркониевых катализаторов. Метод однореакторного синтеза замещённых циклопропанов или арилоксициклопропанов основан на многокомпонентной реакции алифатических или ароматических -олефинов с диалкилгалогеналанами (R₂AlCl) и сложными эфирами алифатических монокарбоновых кислот (20-22С, 8 ч, ТГФ), под действием комплексных циркониевых катализаторов (Cp₂ZrCl₂, 5-10 мол. %). При проведении реакции с применением эфиров -дикарбоновых кислот наблюдается образование нового класса лактонов – спироциклопропиллактонов. Технологичность метода, высокие выходы целевых циклопропанолов и их эфиров, взрыво- и пожаробезопасность исходных реагентов, возможность конструирования малых циклов различной структуры исходя из простых исходных мономеров создают реальные предпосылки применения данного способа как в лабораторной практике, так и промышленности.

Разработан эффективный каталитический метод синтеза практически важных напряжённых полициклических соединений на основе (6+2) и (6+4) циклосодимеризации 1,3,5-циклогептатриена с 7-спиро-циклопропилнорборнена-2,5-диеном, ациклическими и циклическими 1,2-диенами, алифатическими и ароматическими ацетиленами с участием катализаторов на основе солей или комплексов переходных металлов (Cp₂TiCl₂, (i-PrO)₄Ti, ZrCl₄, Cp₂ZrCl₂, ZrOCl₂) и алюминийорганических сокатализаторов (i-Bu₂AlCl, i-Bu₂AlH, i-Bu₂Al, Et₃Al). С использованием нового метода синтезированы труднодоступные практически важные 14-спироциклопропилгексацикло[6.5.1.0^2,7.0^3,12.0^6,10.0^9,13]тетрадец-4-ен, 6-спироциклопропилпентацикло[7.5.0.0^2,7.0^3,5.0^4,8]тетрадека-10,12-диен, изомерные (Z/E) эндо-бицикло[4.2.1]нона-2,4-диены и трицикло[9.4.1.10^2,10]гексадека-2(3),12,14-триен с высокими выходами 80%. С применением современных спектральных методов (ЯМР¹³С, ¹Н, масс-спектрометрии высокого разрешения) и РСА установлена структура и конформация синтезированных соединений и показана перспективность применения полученных новых классов полициклических соединений для синтеза противовирусных препаратов.

Разработан принципиально новый однореакторный универсальный метод синтеза спиро[2.3]гексанов и спиро[3.3]гептанов различной структуры. Метод синтеза спиро[2.3]гексанов и спиро[3.3]гептанов, в том числе содержащих функциональные группы, основан на проведении в одну препаративную стадию последовательных реакций каталитического циклоалюминирования метиленциклопропанов или метиленциклобутанов различной структуры, взятых в соотношении метиленциклоалкан:AlR₃, равном 1:1.2 под действием катализатора Сp₂ZrCl₂ (5 мол %) в условиях (20-22С, 4 ч, гексан) и последующей карбоциклизации образующихся in situ алюминаспиро[3,4]октанов с помощью аллилхлорида в присутствии каталитических количеств Pd(acac)₂ (10 мол %) в диэтиловом эфире при температуре 20-22С. Доступность исходных мономеров и реагентов, простота осуществления реакции, высокие выходы целевых спиросоединений и универсальность метода делают данный способ исключительно перспективным для практического применения.

С использованием ранее открытой нами реакции каталитического циклоалюминирования ацетиленов с помощью AlEt₃ в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂ (5 мол %) в соответствующие алюминациклопентены разработана эффективная стратегия однореакторного конструирования важных макролидов (С₁₅-С₂₅), в том числе природных макроциклических кетонов (мускон, цибетон и другие). Реакция основана на циклоалюминировании циклоалкинов и циклоалкадиинов триэтилалюминием под действием каталитических количеств комплексов Zr (Cp₂ZrCl₂ – 5-10 мол %) с получением соответствующих би- и трициклических алюминациклопентенов. Последние без предварительного выделения из реакционной смеси in situ вводят в реакцию с СО₂ или ClCO₂Et с получением соответствующих би- и трициклических циклопентанонов с высокими выходами. Окисление по Байеру-Виллегеру синтезированных циклопентенонов с последующим расщеплением целевых лактонов О₃ приводит к макролидам заданной структуры. Разработанная стратегия открывает принципиально новый, эффективный подход к однореакторному синтезу практически важных макролидов, в том числе макролидных антибиотиков.

Разработан общий метод прямого амидирования адамантана в узловое положение с помощью органических нитрилов в среде СBrCl₃ под действием молибденсодержащих катализаторов. Лучшими из исследованных катализаторов являются Mo₂(acac) и Mo(CO)₆ (130-140С, 2-5ч). Выходы 1-адамантиламидов зависят от строения органического нитрила и уменьшаются в следующем ряду: ацетонитрил 95%, пропионитрил 80%, бензонитрил 67%, нитрил толуиловой кислоты 63%, динитрил малоновой кислоты 55%, акрилонитрил 40%.

Разработан технологичный, безопасный метод получения 1-адамантанола с количественным выходом окислением адамантана с помощью системы CCl₄-H₂O-CH₃CH₂CONH₂-VO(acac)₂. Ответственной за гидроксилирование адамантана является гипохлористая кислота (HOCl), которая генерируется в условиях реакции из H₂O и ССl₄ под действием V-содержащего катализатора. Окисление адамантана в 1-адамантанол с помощью системы CCl₄-H₂O-CH₃CH₂CONH₂-VO(acac)₂ проходит в жёстких условиях: 175С, 5ч при следующем соотношении реагентов и катализатора: [AdH]:[CCl₄]:[H₂O]:[CH₃CH₂CONH₂]:[VO(acac)₂] = 2050.

Выявлено пространственное разделение двух популяций пузырьков при многопузырьковом сонолизе водных растворов солей натрия и тербия, различающихся по температуре, соответственно по составу эмиттеров и окраске пузырьков. Непосредственно под излучателем ультразвука располагаются бело-голубые пузырьки. Ниже располагается область пузырьков, окраска которой зависит от металла: красноватая в растворе натрия и зеленая в растворе тербия. Цвет нижней популяции обусловлен высвечиванием линии атома натрия 589 нм, либо полос иона Tb³⁺ 488 и 545 нм. Окраска верхней популяции связана с высвечиванием многоэмиттерного континуума растворителя – воды. Пространственное разделение популяций пузырьков в водных растворах солей щелочного металла и лантанида – это новое доказательство модели инжекции капель. Верхнюю часть кавитационного облака составляют малоподвижные симметричные пузырьки, испарение нелетучей соли металла в которые затруднено, несмотря на высокую температуру внутри этих пузырьков. В нижней части облака пузырьки интенсивно перемещаются и деформируются. При этом возникают микроструи, впрыскивающие нанокапли раствора, содержащие металл, в горячий объем пузырьков с последующим испарением и диссоциацией солей, а затем электронным возбуждением атомов натрия, либо ионов тербия в соответствующих растворах.

Впервые обнаружено, что кристаллогидраты солей железа являются высокоэффективными катализаторами синтеза галогензамещенных хинолинов. Разработан новый, перспективный для практических целей способ синтеза 2,3-диалкил 6-, 7-, 8-моногалогензамещенных хинолинов конденсацией хлор-, бром замещенных анилинов с алифатическими альдегидами, под действием кристаллогидрата FeCl₃·6H₂O. Реакция эффективно проходит при комнатной температуре, атмосферном давлении в течение 5-10 мин при мольном отношении катализатор/анилин/альдегид равном 1/50/ 125.

Разработан теоретико-графовый метод определения маршрутов сложной химической реакции на основе анализа графов химических реакций. Решена задача выделения подграфов из графов химической реакции, соответствующих маршруту, что дает возможность исключения некоторых промежуточных веществ и вывода суммарных уравнений. Доказана теорема, из которой следует, что маршрут реакции есть циклический подграф исходного графа. Объединение таких подграфов образует полный граф, т.е. граф исходной системы реакции. Число независимых маршрутов равно числу независимых циклов графа

Разработана теоретическая модель реакции каталитического гидроалюминирования алкенов алкилаланами (HAlBuⁱ₂, ClAlBuⁱ₂ и AlBuⁱ₃) в присутствии катализатора Cp₂ZrCl₂ с учетом самоассоциации алюминийорганических соединений (АОС) и их диссоциации до мономерной формы. Сканированием поверхности потенциальной энергии системы Cp₂ZrCl₂ c HАlBuⁱ₂ квантово-химическими методами DFT в приближении РВЕ/3z предложен механизм образования ключевого мостикового комплекса Cp₂ZrCl₂°HАlBuⁱ₂ и продукта его диссоциации до гидрохлорида цирконоцена Cp₂ZrHCl (реагента Шварца). При последующем взаимодействии реагента Шварца с исходной молекулой HАlBuⁱ₂ последовательно образуются молекулярные комплексы Cp₂ZrH₂•ClAlBuⁱ₂ и Cp₂ZrH₂•HAlBuⁱ₂•ClAlBuⁱ₂, которые гидроцирконируют алкены. На завершающейся стадии происходит переметаллирование алкильных производных циркония, образующихся в результате гидроцирконирования алкенов с помощью исходных алюминийорганических соединений, что приводит к получению высших алюминийорганических соединений и регенерации каталитически активных центров.

Разработана новая стратегия в синтезе 1,5,3-дитиазепинанов, основанная на реакции 1,2-дитиола с гидразинами и альдегидами. Разработан эффективный метод синтеза N-замещенных 1,5,3-дитиазепинанов трехкомпонентной гетероциклизацией гидразина с помощью 1,2-этандитиола и альдегидов, взятых в мольном соотношении 1:2:4, соответственно, в мягких условиях (20-22^оС, 6ч) с выходами 60-90%. Проведение реакции гетероциклизации арилгидразинов в приведенных выше условиях позволило осуществить селективный синтез ранее неописанных N-арил-1,5,3-дитиазепинан-3-иламинов (65-75%). По результатам проведенных в Институте биологии УНЦ РАН испытаний полученные соединения проявляют высокую фунгицидную активность по отношению к микроскопическим грибам Paecilomyces variotii, Bipolaris sorokiniana, Fusarium oxysporium, Aspergillus fumigatus, Aspergillus niger, Paecilomyces variotii, вызывающим корневые гнили зерновых культур и древесины.

Найдено оригинальное решение классической реакции циклотиометилирования аминов без применения газообразного H₂S и водного CH₂O, основанное на рециклизации N-метил-1,3,5-дитиазинана первичными арил(гетарил)аминами под действием катализатора Sm(NO₃)₃^.6H₂O (5 мол %) при комнатной температуре (20-22С, 3ч, CHCl₃) с селективным получением N-замещенных дитиазинанов. В этих условиях ариламины (анилин, анизидины, нитроанилины, галогенанилины, фенилендиамины, аминофенолы, аминотиофенолы) и гетариламины (3-амино-5-метилизоксазол, 3-амино-5-метилпиразол, 4-метил-, 5-метил-, 4-фенил-, 5-нитро-2-аминотиазолы, 2-амино-7-нитробензаминотиазол, 2-, 3-, 4-аминопиридины, 4-метил-, 5-бром-2-аминопиридины) вступают в реакцию с N-метил-1,3,5-дитиазинаном с селективным образованием N-арил(гетарил)-1,3,5-дитиазинанов (70-95%). Полученные O,S,N-содержащие гетероциклы перспективны в качестве сорбентов и экстрагентов благородных и редких металлов, биоцидов сульфатвосстанавливающих бактерий, ионофоров, присадок к маслам и смазкам. ИНК РАН.

5.1. Теоретическая химия и развитие методологии органического и неорганического синтеза, новые методы физико-химических исследований. 5.6. Химические проблемы создания фармакологически активных веществ нового поколения. Новый вариант получения оптически активного лактона Кори – ключевого соединения в синтезе простаноидов. Разработан новый практичный вариант оптического расщепления защищенных по первичной гидроксильной группе производных лактондиола Кори реакцией ацеталеобразования с гемиацилалем (-)-цис-кароновой альдегидокислоты с последующим разделением диастереомерных ацеталей на SiO₂ и удалением источника хиральности. Процесс открывает альтернативный путь к оптически активным производным лактона Кори, широко используемым в синтезе энантиомерных простагландинов, изо- и нейропростанов, карбануклеозидов и др.

Способ превращения гексахлорциклопентадиена в высокоактивный коньюгат против вируса H1N1. В плане наукоемкой утилизации экологически опасных полихлоркарбогенов ранее крупнотоннажный мономер гексахлорциклопентадиена по оригинальной и высокотехнологичной методологии трансформирован в синтетически ценный блок - 5-аллил-2,3,5-трихлор-4,4-диметоксициклопент-2-ен-1-он и далее взаимодействием с L-метионином получен высокоактивный конъюгат против вируса H1N1. ИОХ УНЦ РАН.

5.2. Современные проблемы химии материалов, включая наноматериалы. Новые инициирующие системы для полимеризации виниловых мономеров. Разработаны новые высокоэффективные инициирующие системы на основе клатрохелатов кобальта(II), пивалатных комплексов Fe(III), Mn(II), Cu(II) и Со(II) для радикальной полимеризации виниловых мономеров, позволяющие получать полимеры с широким диапазоном молекулярных масс, отличающиеся повышенной стереорегулярностью и термостойкостью. Предложены новые типы циклических пероксидов в качестве инициаторов радикальной полимеризации.

Способ получения наноразмерного комплекса хлорида неодима. Разработан способ получения наноразмерного комплекса хлорида неодима с изопропиловым спиртом для синтеза катализатора стереоспецифической полимеризации изопрена, позволяющий значительно ускорить процесс его приготовления. Разработанная инновационная энерго- и ресурсосберегающая технология на базе трубчатых турбулентных реакторов может быть использована в крупнотоннажном производстве каучука марки СКИ-5 с целью снижения его себестоимости.

Новые пленочные материалы на основе синтетических и биогенных полимеров. Разработаны пленочные материалы на основе синтетических и биогенных полимеров (поливиниловый спирт, хитозан, арабиногалактан) с управляемыми транспортными свойствами, которые обладают выраженным пролонгирующим противовоспалительным эффектом и могут применяться при внутриполостных операциях для предотвращения воспалительных процессов. Разработаны методы регулируемого синтеза нетоксичных комплексных соединений на основе арабиногалактана, цефазолина и левофлоксацина, обладающих противовоспалительными свойствами. Проведены клинические испытания глазной лекарственной пленки на основе арабиногалактана и поливинилового спирта с левофлоксацином, которые показали значительное преимущество данной пленки перед истилляционным способом.

Разработки новых материалов для медицины. Выполнены исследования по получению наноразмерных частиц на основе полифункционального (со)полимера диметилдиаллиламмоний хлорида с диоксидом серы – в качестве носителей (наноконтейнеров) лекарственных средств. Впервые использован прием иммобилизации лекарственного средства (антибиотика цефазолина) на макромолекулах сополимера с последующим формированием наночастиц полиэлектролитного комплекса из физиологически активного полимера. ИОХ УНЦ РАН.

Разработаны методы синтеза и впервые получены оптически активные производные С₆₀-фуллерена. Методы синтеза основаны на реакции (2+1) циклоприсоединения к углеродным кластерам хиральных диазосоединений, полученных in situ окислением оптически активных гидразонов D-(+)-камфоры ([]_D ²⁰ = + 41,4) и L-(-)-ментона ([]_D ²⁰ = - 23,1) под действием MnO₂ (20 мол. % Pd(acac)₂-2PPh₃-4AlEt₃, 20C, 90 мин, хлорбензол). Реакции приводят к соответствующим индивидуальным 5,6-открытым спиро-гомофуллеренам, кипячением которых в толуоле в течение 15 часов синтезированы с количественными выходами метанофуллерены. Стерически затруднённые 5,6-открытые спиро-гомофуллерены, содержащие адамантановый и холестановый фрагменты не подвергаются термической изомеризации в метанофуллерены. Установлено, что независимо от величины угла вращения исходных хиральных диазосоединений оптический угол вращения плоскости поляризации света синтезированных 5,6-открытых спиро-гомофуллеренов находится в области положительных значений, в то время как для соответствующих метанофуллеренов в области отрицательных значений.

Найдены линейные корреляционные зависимости между тепловыми эффектами реакций [2+1], [2+2], [2+3]-циклоприсоединения к фуллеренам и индексами кривизны реакционных центров в молекулах фуллеренов. Эти зависимости показали хорошее согласие с экспериментальными данными и были использованы для прогнозирования реакционной способности высших фуллеренов и наноконусов. Установлены линейные корреляционные зависимости между индексами кривизны реакционных центров (k) и тепловыми эффектами (ΔH_r) реакций [2+1]-, [2+2]-, [2+3]-циклоприсоединения и радикального присоединения с участием фуллеренов. Найденные корреляции имеют общий вид ΔH_r°(C_n + Y) = B + Ak и учитывают все особенности протекания реакций присоединения (особенности реакционного центра в молекуле фуллерена (индекс k), тип присоединяемого адденда Y (параметр B) и тип реакции (параметр A)), позволяя прогнозировать химические свойства высших фуллеренов (С₇₆, С₇₈, С₈₄) и гигантских углеродных каркасных наноструктур (например, фуллерена С₅₄₀ и наноконусов). ИНК РАН.

5.3. Научные основы экологически безопасных и ресурсосберегающих химико-технологических процессов.

Создан метод и разработана компьютерная программа термодинамического анализа сложных химических реакций, с использованием которой определены оптимальные условия для ряда каталитических реакций и промышленных процессов. В их числе – получение этилбензола в шестислойном адиабатическом реакторе с раздельной подачей бензола и этилена на каждый слой и двумя различными температурами, а именно, на входе в первый слой и на входе в последующие пять слоев, а также при получении стирола в каскаде из двух адиабатических реакторов с промежуточным подогревом реакционной смеси после первого реактора. Разработанные оптимальные режимы позволяют в зависимости от скорости подачи сырья увеличить выход этилбензола на 5-7%.

Разработан перспективный для практической реализации способ получения мезофазных мезопористых алюмосиликатов (Si/Al=30-40) с диаметром входных окон 4 нм в качестве современных катализаторов олигомеризации α-олефинов. Способ основан на использовании доступного сырья (гомогенные смеси олигоэтоксисилоксанов и спиртовые растворы солей алюминия) и включает такие последовательные стадии как гомогенизация исходных компонентов, их гидролиз при 60-100C и атмосферном давлении, выделение образующегося осадка и его термообработка при 550-650С. Полученные алюмосиликаты обладают высокой каталитической активностью в реакциях олигомеризации и гидратации C₆-C₈-α-олефинов.

В развитие исследований, направленных на создание новых эффективных кислотных цеолитных катализаторов алкилирования ароматических углеводородов и фенолов олефинами, а также олигомеризации и соолигомеризации олефинов, разработан принципиально новый способ приготовления гранулированных кристаллических микро-мезопористых алюмосиликатов. Предложенный способ основан на термохимической обработке при 540-600°C в среде водяного пара ранее синтезированного нами кристаллического алюмосиликата, гранулы которого представляют единые сростки кристаллов цеолита типа FAU. Полученные материалы обладают высокой степенью кристалличности и соотношением Si/Al=7,0-35,0 и перспективны в качестве катализаторов реакций (алкилирование бензола этиленом, диспропорционирование диэтилбензолов и бензолов в этилбензол, олигомеризация α-октена).

Впервые показана возможность получения компонентов синтетических смазочных масел олигомеризацией высших линейных α-олефинов С₈-С₁₀ в присутствии микромезопористых цеолитов структурного типа FAU с Si/Al = 3,0-4,0 при 110-180С и концентрации катализатора 5-30%. Установлено, что по сравнению с микропористыми цеолитами, микро-мезопористый цеолит Y-БС позволяет повысить выход линейных триммеров в 2 раза. Наряду с последними наблюдается образование тетра- и пентамеров. Применение микромезопористых цеолитных катализаторов обеспечивает высокую конверсию исходных α-олефинов (до 100%) и получение углеводородов с насыщенной структурой – алкилолигонафтенов. Низкое содержание непредельных углеводородов (менее 2%) позволяет исключить стадию гидрирования синтезированных олигомеров. ИНК РАН.

5.5. Химические аспекты энергетики: фундаментальные исследования в области создания новых химических источников тока, разработки технологий получения топлив из нефтяного и возобновляемого сырья, высокоэнергетических веществ и материалов. Исследование взаимодействия растворов полисульфидов лития с сульфоланом. Разработана методика анализа содержания примесей (возможных продуктов деструкции) в сульфоновых электролитах методами газо-жидкостной хроматографии.

Изучено взаимодействие сульфолана с полисульфидами лития в процессе термостатирования при повышенных температурах (50 и 85 ^оС).

Неорганические продукты взаимодействия полисульфидов лития с сульфоланом были исследованы титриметрическими методами – методом кислотно-основного титрования (КОТ), обратного йодометрического титрования (ОВТ) с визуальным детектированием конечной точки титрования (КТТ) и прямого осадительного титрования нитратом свинца (ОСТ) с потенциометрической индикаций КТТ.

Изучена деструкция сульфоновых электролитных систем в литий-серных ячейках в процессе длительного гальваноститческого циклирования. Установлено, что в процессе циклирования на отрицательном электроде происходит восстановление сульфолана до тиофана.

Исследование скорости коррозии литиевого электрода в сульфоновых электролитных системах в присутствии полисульфидов лития. Разработана методика оценки скорости коррозии («кажущейся коррозии») Li электрода в электролитных растворах, содержащих полисульфиды лития. ИОХ УНЦ РАН.

5.6. Химические проблемы создания фармакологически активных веществ нового поколения. Разработка синтетических подходов к карбааналогам эпотилонов и OSW-1. Синтезирован ключевой С¹⁰–С²¹-блок нового аналога эпотилона D на основе d-карвона. Метилированием карвона действием MeI в присутствии NaH в ТГФ и последующим эпоксидированием щелочной перекисью водорода разработан простой и удобный однореакторный синтез (1R,4S,6R)-4-изопропенил-1,3,3-триметил-7-оксабицикло[4.1.0]гептан-2-она, пригодного для получения гем-диметилсодержащего С¹-С⁶-блока эпотилонов.

Синтез дисахаридной части антиракового стероида OSW-1. Исходя из L-арабинозы и D-ксилозы синтезированы новые дисахариды - фенил 2-О-(4-метоксибензоил)-3,4-О,O-(2’,3’-диметоксибутан-2’,3’-диил)-β-D-ксилопиранозил-(13)-2-O-ацетил-1S-тио--L-арабинопиранозид и фенил 2-О-(4-метоксибензоил)-3,4-О,O-(2’,3’-диметоксибутан-2’,3’-диил)-β-D-ксилопиранозил-(14)-2-O-ацетил-1S-тио--L-арабино-пиранозид - пригодные для получения модифицированных в гликозидной части аналогов OSW-1.

Подходы к антивирусному соединению Тамифлю и аналогам. Внутримолекулярной циклизацией 1-[(4S,5S)-5-(бромметил)-2,2-диметил-1,3-диоксалан-4-ил]-4-(тетрагидро-2H-пиран-2-илокси)бут-2-ин-1-она из L-(-)-винной кислоты получен новый блок, пригодный для синтеза антивирусного средства Tamiflu.

Разработка схемы синтеза урокановой кислоты и получения на ее основе цитостатиков. Разработана оригинальная схема синтеза труднодоступной урокановой кислоты и ее N-метилпроизводной, основанная на аминоформилировании D-глюкозы и последующих стадиях периодатного расщепления, конденсации по Перкину и N-метилирования. Получены N-метилуроканаты 3-гидроксипроизводного изофотосантонина, ферутинола, глицерина и ряда неприродных спиртов. На основе биотестирования установлена перспектива поиска эффективных цитотоксических агентов в ряду эфиров N-метилурокановой кислоты.

Синтезы модификатов 6-метилурацила. Разработаны эффективные методы окислительного галоидирования 6-метилурацила, лежащие в основе получения важных синтонов для синтеза биологически активных соединений в этом ряду.

Синтезы физиологически активных азотистых гетероциклов, полиаминов и производных диаминокислот. Разработаны эффективные пути получения физиологически активных азотистых гетероциклов, полиаминов и производных диаминокислот, а также пути их целенаправленной трансформации в практически важные соединения, перспективные в качестве супрамолекулярных структур, лигандов для асимметрического металлокомплексного катализа и лекарственных препаратов широкого спектра действия. На основе взаимодействия метилакрилата с диазосоединениями, генерированными in situ окислением гидразонов активной MnO₂, разработан новый метод получения эфиров пиразолинкарбоновых кислот. Показано, что гидрирование на никеле Ренея 3-алкенилзамещенных пиразолинов, а также 3,3′-бипиразолинов и эфиров пиразолинкарбоновых кислот является удобным способом получения пропилендиаминов и производных α,ω-диаминокислот.

Химия хлорсодержащих циклопентенонов новой серии. Взаимодействием 2,3,5-трихлор-4,4-этилендиокси- и 2,3,5-трихлор-4,4-диметокси-5-(1,1-диметилпроп-2-ен-1-ил)циклопент-2-ен-1-онов с аминокислотами получены продукты Ad_NE-замещения при С³ – соответствующие винилоговые амиды. Среди полученных соединений найдены высокоактивные против вируса H1N1 конъюгаты Аналогично реагируют с ди- и трихлорциклопентенонами генерируемые in situ из аминов, CS₂ и NaH в ТГФ натриевые соли аминокарбодитиолатов. Показано, что реакция цианосилилирования 2,3,5-трихлор-4,4-этилендиоксициклопент-2-ен-1-она гладко протекает в толуоле при катализе глицином.

Направленный синтез практически важных и оптически активных простаноидов. В развитие нового синтетического подхода к 15-дезокси-12,14-PGJ2 взаимодействием альдегида Кори с литиевым производным 1Е-гексена получен блок, который восстановлением ДИБАГ и последующей реакцией Виттига с илидом, генерированным из трифенилфосфониевой соли α-бромпентановой кислоты, превращен в ключевой предшественник 15-дезокси-12,14-PGJ2.

В разработке практичного пути синтеза оптически активного PGE₁ предложен оригинальный метод получения ключевого (-)-7α-гидрокси-6β-гидроксиметил-2-оксабицикло-[3.3.0]октан-3-она расщеплением на антиподы диастереомерных полуацилалей указанного рацемического диола и соответствующих источников хиральности с последующим гидролизом. ИОХ УНЦ РАН.

С целью создания и продвижения в медицинскую практику нового поколения наноразмерных препаратов для лечения наиболее опасных заболеваний человека осуществлена конъюгация С₆₀-фуллерена с фармакофорами различных биологически активных соединений. В основу синтеза положена реакция (2+1) циклоприсоединения диазосоединений, полученных из производных бетулиновой, бетулоновой и урсоловой кислот, тролокса и токоферола к С₆₀-фуллерену (20С, 1 ч, хлорбензол) при соотношении исходных С₆₀ и диазосоединения, равных 1:5, с получением нового класса гибридных молекул с выходами 80-95%. Полученные соединения переданы на токсикологические и фармакологические испытания в НИИ фармакологии Российской академии медицинских наук (г. Томск).

Разработан промышленно перспективный метод получения 1-гидроксиадамантанона-4, действующего вещества высокоэффективного противовирусного и иммуностимулирующего препарата «кемантана». Метод основан на глубоким окислении адамантана с помощью окислительной системы, состоящей из катализатора – гексакарбонила вольфрама, четыреххлористого углерода, воды и промотирующего агента – амида пропионовой кислоты. Реакция адамантана с окислительной системой CCl₄-H₂O-CH₃CH₂CONH₂-W(acac)₆ в условиях: 150С, 5ч проходит с полной конверсией исходного продукта и приводит к образованию 1-гидроксиадамантанона-4 с выходом 50%. В качестве второго продукта образуется 1-хлорадамантанон-4, который легко может быть гидролизован до 1-гидроксиадамантанона-4. Таким образом, суммарный выход 1-гидроксиадамантанона-4 по данному методу составляет не менее 90%.

Разработан оригинальный одностадийный, препаративно удобный метод получения 1-ацетиладамантана – исходного соединения для синтеза противовирусного препарата «ремантадина» ацилированием адамантана с помощью смеси уксусная кислота-четыреххлористый углерод под действием ванадий- и железосодержащих металлокомплексных катализаторов. Установлено, что ацилирующим агентом выступает хлористый ацетил, который генерируется из CCl₄ и СH₃COOH в условиях реакции. При проведении реакции в условиях 160С, 5ч и соотношении реагентов [AdH]:[CH₃COOH]:[CCl₄]:[VO(acac)₂] = 100:100:100400 выход 1-ацетиладамантана достигает 75%.

Впервые синтезированы конъюгаты лупановых тритерпеноидов (бетулин, бетулоновая, бетулиновая кислоты) с антиоксидантами хроманового ряда посредством образования сложноэфирной связи или через линкеры в виде остатков янтарной кислоты, полиметилендиаминов или гидразида. Гибридные молекулы не проявили цитотоксичности в МТТ-тесте в отношении перитонеальных макрофагов мышей. В исследовании in vitro конъюгаты селективно влияли на ЛПС-активированные макрофаги, подавляя продуцирование оксида азота и не изменяя активность аргиназы в концентрации до 50 мкг/мл, что позволяет предположить у них наличие противовоспалительных и иммуномодулирующих свойств.

С целью получения труднодоступных структурных аналогов экдистероидов, обладающих ценными биологическими свойствами, изучены превращения экдистероидов в стероидном остове. Показано, что найденное нами палладийкатализированное гидрирование малореакционноспособной ⁷-связи экдистероидов, протекающее в спиртово-щелочном растворе, применимо для сопряженных 7(8), 14(15)-диеновых экдистероидов и позволяет получать труднодоступные 7,8α-дигидро-14α-дезоксиэкдистероиды, стероидный остов которых структурно родственен брассиностероидам – высокоэффективным стимуляторам роста и развития растений

Разработан эффективный метод синтеза (S)-(-)-6-бензилокси-2,5,7,8-тетраметилхроман-2-илметанола – ключевого синтона для получения природных токолов (α-токоферол, α-токотриенолы) путем энантиоселективной трансэтерификации винилацетатом соответствующего рацемического спирта под действием липазы Amano PS в ионной жидкости [bmim]PF₆. Применение в указанной реакции ионной жидкости в качестве реакционной среды позволяет получать целевой (S)-(-)-энантиомер с высокой энантиомерной чистотой (ее 96%) и как минимум трехкратно использовать биокатализатор и растворитель без заметного снижения каталитической активности липазы и энантиоселективности реакции.

Синтезированы конъюгаты по карбоксильным и гидроксидьным группам гиалуроновой кислоты с никотиновой кислотой и ее гидразидом, содержащие от 20 до 65% звеньев с никотиноилгидразидными, N-бензилникотиноилгиразидхлоридными (кватернизованными), N-бензил-1,4-дигидроникотиноилгидразидными или О-никотиноильными остатками. ИНК РАН.