Научные основы экологически безопасных и малоотходных технологий комплексной переработки растительного сырья, трансформаций изопреноидов, порфиринов, фенолов для направленного синтеза аналогов природных и полусинтетических веществ различного назначения

Цель работы − комплексное рациональное использование растительных ресурсов, создание и производство инновационных препаратов для различных секторов экономики. Объекты исследований по теме работы: производные хлорофилла а, природные порфирины, алкил- и терпенофенолы, гидроксиксантоны, халконы, метоксизамещенные халконы с изоборнильным фрагментом, ди- и триарилпиразолины, 1,3-бензоксазины, хиральные функционально-замещенные моно-, сескви- и дитерпеноиды. Кроме того, объектом исследования являлись хвойная древесная зелень, семена льна. Для достижения поставленной цели в рамках темы решались следующие задачи:  Изучение химических свойств полифункциональных производных хлорофилла а и протопорфирина IX с целью разработки новых методов синтеза макроциклических соединений с заданными свойствами. Определение содержания хлорофилла а в биомассе спирулины.  Синтез новых хиральных биологически активных S-, O-, N-содержащих терпеноидов. Установление взаимосвязи «структура – реакционная способность – биологическая активность»: выявление закономерностей реакций асимметрического синтеза c участием природных монотерпеноидов для получения полусинтетических биологически активных веществ, изучение влияния структурных особенностей терпеноидов и их производных на диастерео- и энантиоселективность реакций.  Исследование реакций комплексообразования азот-содержащих производных бициклических монотерпенов с переходными металлами.  Разработка методов синтеза аналогов природных фенольных соединений (пренилфенолов, кумаринов, хроманов, халконов, ксантонов), в том числе на основе терпенофенолов, поиск синтетических подходов для получения новых N-, O-, S-содержащих производных на основе фенолов.  Поиск эффективных каталитических систем для направленного синтеза терпенофенолов и их производных, а также ароматических аминов.  Создание научных основ экологически безопасного и ресурсосберегающего использования растительного сырья (древесного и недревесного) и его компонентов для получения химических продуктов и материалов. Изучение биологической активности опытных образцов эмульсионных экстрактов растительного сырья для разработки новых биопрепаратов, определение действующих веществ.  Получение потенциально физиологически активных веществ. Методы и методология проведения работы. Планирование синтеза новых соединений и исследование их свойств осуществлялось с учетом имеющейся информации по химии хлорофиллов, протопорфирина IX и их производных, а так же близких по строению макрогетероциклических соединений. Для функционализации исходных терпенов были использованы реакции окисления, гидроборирования-окисления, восстановления, 1,4-сопряженного восстановления, син-вицинального гидроксилирования. Для синтеза хиральных азотсодержащих производных монотерпеноидов – иминов, аминов, комплексов палладия, комплексов меди на их основе – были использованы реакции конденсации, восстановления, комплексообразования. Халконы были получены конденсацией Кляйзена-Шмидта ранее синтезированных ацетофенонов и метоксизамещенных бензальдегидов в присутствии различных оснований (KOH, NaH). Ди- и триарилпиразолины синтезированы на основе галоген-, нитро-, диметиламино- и метоксизамещенных терепенохалконов путем нуклеофильного присоединения гидразина моногидрата (для диарилпиразолинов) или фенилгидразина (для триарилпиразолинов) с последующей циклизацией гидразона в пиразолин. Для получения индолов на основе 4-гидрокси-3-изоборнилацетофенонов использовали реакцию Фишера – внутримолекулярную конденсацию арилгидразонов в присутствии кислых агентов. Пиримидинтионы получали трехкомпонентной конденсацией по реакции Биджинелли. Для функционализации терпенофенолов использованы методы из области классической и современной органической химии – преимущественно синтезы на основе реакций электрофильного замещения ароматической системы фенолов, перегруппировка Кляйзена, алкилирование и ацилирование Фриделя-Крафтса. Выделение экстрактивных веществ из растительного сырья выполнено методами исчерпывающей экстракции органическими растворителями в аппарате Сокслета и эмульсионной экстракции. Для фракционирования экстрактов использован метод кислотно-основного разделения и колоночной хроматографии. Выделение и очистка синтезированных соединений проводились с использованием общепринятых методов органической химии и химии природных соединений (кристаллизации, колоночной хроматографии, экстракции и др.). Для всех синтезированных и выделенных соединений надежно установлена структура и/или подтверждено строение с использованием методов УФ-, ИК-, электронной спектроскопии, спектроскопии ЯМР 1H и 13C и ЯМР 2D, элементного анализа и масс-спектрометрии. Для монокристаллов выполнены рентгеноструктурные исследования; для ряда хиральных молекул установлена конфигурация хиральных центров. Ориентиром для выполнения работ по теме служат приоритетные направления развития науки, технологий и техники в Российской Федерации «Науки о жизни» и «Рациональное природопользование», а также критические технологии РФ «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных» и «Технологии снижения потерь от социально значимых заболеваний». Исследования по данной теме реализованы в 4 этапа. Результаты 1-3 этапов изложены в промежуточных отчетах о НИР: − 1 этап, промежуточный отчет за 2018 год, регистрационный номер сведений о результатах НИОКТР: АААА-Б20-220012890106-9; − 2 этап, промежуточный отчет за 2019 год, регистрационный номер сведений о результатах НИОКТР: АААА-Б20-220012890106-9; − 3 этап, промежуточный отчет за 2020 год, регистрационный номер сведений о результатах НИОКТР: АААА-Б21-221012190078-5. Полученные в рамках темы результаты представлены на научных международных и всероссийских конференциях (110 тезисов докладов), опубликованы 88 статей в изданиях, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science Core Collection), «Скопус» (Scopus), РИНЦ, получено 23 патента РФ.