Отдел органического синтеза и защита растении
Отдел органического синтеза
|
Лаборатория органического синтеза, организованная в 1962 г. акад. И.П. Цукерваником, после ряда преобразований была реорганизована в 1994 г. в отдел органического синтеза, который возглавил д.х.н., проф. Хуснутдин Мухитович Шахидоятов, который руководил отделом с 1994 по 2014гг. С 2015 г. отдел возглавляет к.х.н. Б.Ж. Элмурадов. С 2018г после реорганизации называется отделом органического синтеза и защиты растений.
Проф. Х.М. Шахидоятов К.х.н. Б.Ж. Элмурадов
Задачами отдела являлись разработка простых доступных методов получения органических, в том числе гетероциклических соединений (диазолов, диазинов), синтез природных биологически активных веществ, исследование их трансформации, создание препаратов для медицины и сельского хозяйства (фунгициды, гербициды, бактерициды, дефолианты, регуляторы роста растений и др.). Позже сотрудники лаборатории начали заниматься выделением некоторых природных биологически активных веществ (полиизопреноидов) с целью синтеза их производных. |
Исследования путей синтеза и модификации трициклических хиназолиновых алкалоидов позволили разработать простые удобные методы получения алкалоидов (дезоксипеганин, дезоксивазицинон, макиназолин, макиназолинон и др.), содержащихся в растениях Peganum harmala, Mackinlaya subulata Philipson, их тиофеновых, пиридиновых аналогов и гомологов. Создание легко осуществляемого способа синтеза дезоксипеганина гидрохлорида способствовало экономически выгодной технологии получения синтетического препарата и внедрению его в медицинскую практику. По этому способу кроме дезоксипеганина и дезоксивазицинона были получены их шести-, семи-, восьмичленные аналоги, производные и гомологи.
Выявлено, что реакцию трициклических хиназолиновых алкалоидов с электрофильными агентами можно направить по всем потенциальным реакционным центрам. При этом образуются комплексные соединения по N-1 (сульфотриоксиды, гидробромиды пербромидов), a-моно- и a,a-дибромпроизводные, продукты формилирования метиленовой группы у a-углеродного атома. Алкилирование их идет аномально с образованием a-алкил(бензил)дезоксивазицинонов с одновременным отщеплением формильного остатка. Разработка такого способа алкилирования позволила получить труднодоступные a-замещенные дезоксипеганины.
Исследование реакций электрофильных реагентов с трициклическими производными хиназолинов (совместно с Шеффильдским Университетом) впервые показало возможность создания оптически активного центра у этих производных при использовании хиральных катализаторов. Получены некоторые оптически чистые энантиомеры, которые нельзя получить другими методами. Впервые осуществлен синтез замещенных 2,3-триметилен-3,4-дигидрохиназолинов, имеющих два хиральных центра.
Разработаны методы образования С-С связи в ряду трициклических хиназолинов, их замещенных (бром-, нитро-, амино-, ацетиламино-, бензоиламино-) путем взаимодействия с карбонильными соединениями (ароматические, гетероциклические, алифатические альдегиды, кетоны, формамиды, хлорангидриды кислот).
Широкое применение метода рентгеноструктурного анализа для установления молекулярных структур трициклических хиназолиновых оснований привело к обнаружению солевых комплексов, сольватов, сокристаллов. Изучая структуры алкалоидов дезоксипеганина, дезоксивазицинона, макиназолина, макиназолинона, их замещенных и гомологов было показано, что протонированию (алкилированию) может подвергаться один из атомов азота в положении 1 или 3. При этом, как и в случае нейтральных молекул, длины связей N1=C2 и C2―N3 должны были отклоняться от обычных длин одинарной и двойной связей. Эта гипотеза была подтверждена методом РСА.
Фундаментальные исследования проводятся в области амбифункциональных соединений: бензоксазол-, бензтиазол-, бензимидазолинонов, -тионов-, -иминов-, оксадиазолов, тиадиазолов, 2-замещенных (оксо-, -тиоксо-, селеноксо-, амино-, ацетиламино-, метоксикарбониламинов) пиримидинонов-4, их конденсированных с тиофеновым, бензольным, пиридиновым кольцами аналогов.
Обнаружена новая реакция окислительной циклоконденсации 2-тиоксо-, -селеноксопиримидинонов, их аннелированных с бензольным и тиофеновым кольцами аналогов, приводящая к симметричным и несимметричным конденсированным 1,2,4-тиадиазолам. Показана возможность и сфера применения этой реакции для пяти-, шестичленных тио-, селеноамидов, их конденсированных с бензольным кольцом аналогов, а также нециклических тио- и селеноамидов.
Конденсацией о-фенилендиамина, антраниловой кислоты с ацилцианамидами синтезированы 2-ациламинобензимидазолы, 2-ацил(алкоксикарбонил)аминохиназолоны-4. Изучено взаимодействие их, а также трициклических хиназолиновых алкалоидов с электрофильными реагентами, присоединение к непредельным кислотам, альдегидам и другие химические превращения. На основе этих соединений созданы высокоэффективные препараты против вилта хлопчатника и в борьбе с корневой гнилью и гоммозом хлопчатника – фунгициды олгин, КМАХ, бактерицид никамизолон, разрешенные для применения. Рекомендованы для сельского хозяйства стимуляторы роста растений розалин, тетранил, ФМК, ТФЯН.
Осуществлен многостадийный синтез фунгицидов ридомила, каратана, антигельминтных препаратов медамин, альбендазол и др. Разрабатываются антигельминтный препарат хиназол, инсектицид термитоцидепин для применения в борьбе с термитами.
Одним из достижений отдела органического синтеза является ипсо-замещение метильной группы 5,6-диметилтиено[2,3-d]пиримидин-4-онов под действием нитрующих агентов. При этом показано, что в зависимости от природы заместители у атома N-3 пиримидинового кольца реакция протекает в двух направлениях: ипсо-замещение метильной группы нитрогруппой или окисление ее до карбоксильной группы.
Проводятся исследования по химической модификации хинолизидинового алкалоида цитизина. Получены различные N-ацил-, алкилпроизводные, содержащие тиадиазольный, лактамный и другие циклы. Установлены устойчивые Z- и E-конформации N-хлорацетилцитизина в результате поворотной изомерии вокруг амидной связи N12―С(О).
Разработан метод синтеза металлорганических соединений трициклических хиназолиновых алкалоидов и их производных, содержащих молекулу ферроцена. Изучены их редокс-свойства и стереохимия. Учитывая наличие нескольких гетероатомов в молекулах этих соединений и возможность образования комплексов с металлами, исследовано комплексообразование их с d-металлами и выяснены типы образования с участием того или иного центра.
Проведены интересные исследования по химии непредельных фосфорорганических соединений. С целью изучения закономерностей реакции присоединения нуклеофильных агентов были получены эфиры винилфосфоновых кислот, которые требовали новых подходов, т.е. использования катализаторов межфазного переноса. Таким путем удалось осуществить реакцию нуклеофильного присоединения.
Одно из научных направлений посвящено изучению нейтральных веществ листьев различных сортов хлопчатника, отличающихся между собой фенологическими признаками и свойствами автономной регуляции роста. Эти исследования позволили обнаружить в них полиизопреноиды: полипренолы, α-токоферол, стеролы, бомбипреноны, глиценопренолы и диолы. Разработаны способы выделения их из растительного сырья и методы анализа с применением ВЭТСХ, ВЭЖХ. Были изучены качественный и количественный составы вторичных метаболитов в онтогенезе и в зависимости от места произрастания растений.
В результате изучения нейтральных соединений и полипренолов растений сем. Malvaceae, Moraceae, Vitaceae и Platanaceae найдены их промышленные сырьевые источники. На основе полипренолов созданы стимуляторы роста растений учкун, разрешенный к применению в хлопководстве и овощеводстве, и пахтаой, также разрабатываются стимулятор роста растений с фунгицидным свойством реткил и кормовой концентрат госсипрен для сельскохозяйственных животных.
Проводятся исследования по модификации полипренолов с целью создания лекарственных препаратов и биологически активных добавок для косметологии.
Научно-исследовательские работы сотрудников опубликованы в научных статьях, получено более 100 авторских свидетельств и патентов.
Исследования сотрудников отдела тесно связаны с ведущими научными центрами мира: Германии, Великобритании, Франции, США, Италии, Бельгии, России, Китая и др.
По результатам работ трех лабораторий защищено 8 докторских и 106 кандидатских диссертаций.
Коллектив отдела органического синтеза (2011 г.)
Коллектив отдела органического синтеза и защита растений (2019 г.)
Докторские диссертации:
- Шахидоятов Х.М. «Синтез и химические превращения производных хиназолина» (1983 г.)
- Алиев Н.А. «Алкилирование, ацилирование гетероциклических и ароматических амбидентных аминов и синтез новых пестицидов на их основе» (1985 г.)
- Галустьян Г.Г. «Свободнорадикальное цианэтилирование, пиридилэтилирование и карбоксиэтилирование арилциклооксо-циклоалканов» (1985 г.)
- Хасанов С.А. «N-замещенные 2-аминобензимидазолы и их фунгицидная активность» (1990 г.)
- Юсупов М.М. «Исследование реакции амидов трехвалентного фосфора с карбонильными соединениями» (1990 г.)
- Юн Л.М. «Синтез 2-оксо-, тиоксо-, селеноксо-, аминохиназолонов-4 и алкилирование их полидентных анионов» (1990 г.)
- Алимов Э. «Синтез регуляторов роста растений и пестицидов в ряду (тио) амидов» (1992 г.)
- Амбарцумова Р.Ф. «Исследование в ряду 2-аминобензотиазолов и 2-иминогексагидро-1,3-тиазепинов» (2001 г.)