Лаборатория органического синтеза и анализа
О ЛАБОРАТОРИИ
Основное научное направление лаборатории органического синтеза и анализа, располагающей на естественнонаучном факультете - это изучение поликарбонильных систем со сближенными дикарбонильными звеньями и их азотистых линейных и кольчатых производных (получение, строение, физико-химические и биологические свойства), а также исследование многокомпонентных и тандемных реакций в синтезе высокоспиновых молекулярных магнетиков и наносистем на основе координационных соединений с переходными металлами».
Коды ГРНТИ: 31.21.00, 31.21.27, 31.21.29; Приоритетные направления развития науки и техники: 2. Индустрия наносистем и материалов. Критические технологии РФ: 7. Нанотехнологии и наноматериалы.
Часть научных исследований финансирована за счёт целевой программы – задания Федерального агентства по образованию РФ, НИР № 1.3.09. по теме: «Исследование методов синтеза и свойств новых материалов – высокоспиновых молекулярных магнетиков на основе комплексов переходных металлов с тетракарбонильными лигандами» на 2009 – 2010 гг.
Научно-исследовательская работа выполняется совместно с кафедрой химии Оренбургского государственного университета (работают аспиранты и соискатели под руководством проф. Козьминых В.О.); координационные научные связи при выполнении совместной работы осуществляются с кафедрой органической химии Южно-Уральского государственного университета, г. Челябинск (проф. Ким Д.Г.), кафедрой органической химии Ярославского государственного технического университета (д.х.н. Колобов А.В., проф. Абрамов И.Г.), кафедрой органической, физической и коллоидной химии Московского государственного университета технологий и управления (проф. Блохин Ю.И.), кафедрой общей и биоорганической химии Ставропольской государственной медицинской академии (проф. Гончаров В.И.) и другими учреждениями.
Важнейшие научные достижения:
1. Разработаны высокотехнологичные препаративные методы синтеза биологически активных соединений на основе новых легко доступных линейных и циклических производных поликарбонильных синтонов, имеющих в своём составе активированные оксоалкеновые, аза-ди(три)еновые и сочленённые (сближенные) 1,2- и 1,3-дикарбонильные фрагменты. Получены реакционноспособные синтетические карбонильные аналоги синтонов – ацилпируваты, тетракетоны, пентакарбонильные соединения и поликетиды с алкильными, арильными и сложноэфирными фрагментами. Изучена конденсация Клайзена алкил и арилметилкетонов с диалкилоксалатами в присутствии оснований, синтезированы поликетиды с чередующимися сближенными дикарбонильными звеньями, исследованы особенности их строения. Изучены трёхкомпонентные и тандемные реакции в одностадийном препаративном синтезе поликарбонильных систем, их кольчатых и гетероциклических аналогов.
2. Выделены трудно изолируемые и стабилизированы малоустойчивые полиоксо-структуры комплексообразованием с ионами переходных металлов, получены реакционноспособные азотистые производные, вступающие в химические превращения с промежуточным образованием поликетидов или их синтетических эквивалентов. Синтезированы p-п электроноизбыточные системы на основе три- и тетракарбонильных соединений со сближенными диоксофрагментами как своеобразные «ионные губки» для изучения нуклеофильных и электрофильных превращений. Разработаны способы получения и препаративно наработаны азотистые производные поликетидов через трёхкомпонентные системы: метиленактивное карбонильное соединение (метилкетон) – диалкилоксалат – NH-нуклеофил в присутствии основания. В синтезах использован молекулярный скаффолдинг, разработаны основные пути конструирования поликетидов и их производных.
3. Исследованы химические превращения синтетических эквивалентов поликетидов при действии разнообразных OH-, SH-, NH-нуклеофильных реагентов. Изучены циклизации три-, тетра-, пента- и гексаоксокарбоновых кислот и их производных при дегидратации и элиминировании легко уходящих групп. Проведены квантово-химические расчёты орбитально контролируемых взаимодействий ВЗМО–НСМО поликарбонильного субстрата и нуклеофильного реагента.
4. Получены линейные азотистые и циклические карбонильные производные поликетидов, а также их фосфорсодержащие аналоги, изучено строение и исследованы некоторые нуклеофильные реакции. Изучено химическое разнообразие синтезированных производных окса- и азагетероциклов: моно- и бис-3(2) – (илиден)замещённых 1,4-бензоксазинов, 1,4-бензотиазинов, хиноксалинов, пиразолов, пиридазинов, хиназолинов, 2-гидрокси- и 2-ацилметиленпроизводных 3(2H) – фуранонов и 3(2H) – пирролонов.
5. Исследованы структурные особенности новых поликарбонильных и гетероциклических соединений и их комплексов с помощью современных физических методов: УФ, ИК, ЯМР спектроскопии, резонансного метода ЭПР, масс-спектрометрии высокого разрешения и хромато-масс спектрометрии. Изучены особенности строения, выполнены квантово-химические расчёты физических характеристик молекул поликетидов. Проведена оценка структурного разнообразия, изучена топология и свойства полиоксо-систем, содержащих от трёх до шести-восьми чередующихся сближенных дикарбонильных звеньев. Исследованы кольчато-цепные прототропные и таутомерные равновесия, а также кольчато-кольчатые интерконверсии некоторых поликарбонильных соединений и их производных. Определено положение и сделана оценка делокализации подвижного протона в активированных электроноакцепторными группами моно-, бис-OH(NH) – хелатных системах и ансамблях хелатов 1,3-дикарбонильных структур.
6. Изучено разнообразие, прототропные и таутомерные превращения, устойчивость и направление химических реакций NH-хелатных поликарбонильных соединений. Исследованы моно- и бис-NH-хелатные структуры и ансамбли NH-хелатов, проведено сравнение с моделями, имеющими фиксированное енаминное звено по отношению к электроноакцепторной группе. В структурных решениях применялись енаминные и енгидразиновые маркерные группы. Использованы енаминокарбонильные производные поликетидов как синтетические эквиваленты полиоксо-синтонов в реакциях с нуклеофилами и проведено сравнение с аналогичными реакциями самих поликарбонильных соединений. Изучена стабилизация полуацеталей с NH-группой: проведено сравнение устойчивости линейных и циклических систем.
Положение о лаборатории органического синтеза и анализа
