Разработка и совершенствование экологически безопасных селективных методов синтеза органических соединений (включая высокомолекулярные) с целью создания на их основе перспективных материалов (в том числе наноматериалов) с высокими эксплуатационными параметрами для использования в биологии, медицине, сельском хозяйстве и различных отраслях техники.

Цель работы — разработка и совершенствование экологически безопасных селективных методов синтеза органических соединений (включая высокомолекулярные) с целью создания на их основе перспективных материалов (в том числе наноматериалов) с высокими эксплуатационными параметрами для использования в биологии, медицине, сельском хозяйстве и различных отраслях техники. В целом, можно констатировать, что за истекший период удалось достичь хорошего баланса между фундаментальными исследованиями и инновационными, прикладными работами. Более того, количество последних заметно выросло, равно, как и их качество. В целом ряде случаев работы носили комплексный характер и выполнялись в содружестве как с отечественными, так и с зарубежными научными центрами (несмотря на санкционные ограничения, такими как Южно-Уральский ГУ (Челябинск), РХТУ им. Д.И. Менделеева, ВНИИФ, Физическим Институтом АН им. П.Н. Лебедева, НИИ им. Белозерского, Институтом органической химии и биохимии академии наук Чехии, State Key Laboratory for the Chemistry and Molecular Engineering of Medicinal Resources of Guangxi Normal University и многими другими. Содержание исследований, в целом не претерпело существенных изменений, оставаясь на уровне традиционных требований к академическим работам. Весьма серьезное место среди них занимал поиск новых биологически активных соединений – потенциальных лекарственных средств, препаратов для борьбы с вредителями сельского хозяйства, средств защиты растений и т.д. Разработан, в частности, электрохимический метод синтеза тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД), который является одним из самых распространенных и важных фунгицидов, используемых в сельском хозяйстве. Разработанный метод легко масштабируется и позволяет отказаться от использования химических окислителей; таким образом, данный метод привлекателен как с экономической, так и с экологической точек зрения. Был разработали новый подход к синтезу трех новых серий биоактивных водорастворимых трис-четвертичных аммониевых соединений на основе циануровой кислоты и производных этиленгликоля с использованием оптимизированного однореакторного метода, а также изучен их антимикробный и антибиопленочный потенциал. В качестве тест-образцов использовали пять патогенных микроорганизмов группы ESKAPE, включая высокорезистентные клинические изоляты. Был разработан оригинальный метод алкилирования изоциануровой кислоты с использованием доступных алкилдихлоридов, который открыл доступ к широкой панели мульти-четвертичных аммониевых соединений с алкильными цепями различной длины между атомами азота триазинового и пиридинового циклов. Полученные соединения продемонстрировали более высокий уровень антибактериальной активности против патогенов ESKAPE, чем широко используемые коммерческие антисептики и дезинфектанты. Получен новый класс линейных тиеноаценов, состоящих из 11 конденсированных циклов. Систематически исследованы их фотофизические, электрохимические и термические свойства. Показано, что сопряженные ароматические тиеноацены проявляют хорошую стабильность как при обычных условиях, так и в процессах электрохимических превращений. С использованием РСА установлена молекулярная и кристаллическая структура самого протяженного линейного тиеноацена. На основе незамещенного производного BBDTB-H создан органический полевой транзистор, в котором BBDTB-H продемонстрировал высокую подвижность дырок на уровне 2.85×10–2 см2/Вс и коэффициент включения/выключения 107. С помощью селективных реакций нуклеофильного замещения, палладий катализируемого кросс-сочетания, прямого и окислительного С-Н арилирования бензо[1,2-d:4,5-d’]бис([1,2,3]тиадиазола) и его бромпроизводных синтезирован широкий круг моно- и диарилпроизводных этой гетероциклической системы. Наблюдаемые особенности строения и реакционной способности производных бензо[1,2-d:4,5-d’]бис([1,2,3]тиадиазола) привели к созданию новых люминофоров, на основе которых сконструированы новые органические полупроводниковые устройства. Успех инновационных исследований основан на фундаментальных достижениях. Предложен новый способ для эффективной генерации органических радикалов за счет разрыва связи углерод-галоген при облучении видимым светом. В качестве ключевого реагента выступает триметилтриазинан - легкодоступное циклическое соединение аминального типа. С помощью триазинана удается генерировать фторзамещенные радикалы за счет активации прочных связей углерод-хлор и углерод-фтор. Высокая реакционная способность этого реагента обусловлена стереоэлектронными эффектами в промежуточном циклическом аминальном радикале. Решена задача синтеза 2,2-диаллилзамещенных производных азиридина. Было найдено, что диаллилированные β-аминоспирты, полученные аллилборированием доступных α-аминокислот, при действии диэтилазоксикарбоксилата в присутствии трифенилфосфина циклизуются в соответствующие незамещённые по атому азота 2,2-диаллилзамещенные азиридины, а при действии тозилхлорида в присутствии оснований образуются N-тозил-замещенные производные азиридина. Полученные соединения являются прекурсорами для синтеза спиросоединений, включающих азиридиновый и циклопентеновый фрагменты. Разработан новый энантиоселективный метод получения разнообразных -аминосодержащих хромонов и их производных. Ключевой стадией синтеза является асимметрическое присоединение 3-гидроксихромонов к N-защищенным иминам (реакция Манниха) в присутствии природного алкалоида дигидрокупреина (2-5 mol%) в качестве органокатализатора. Продукты реакции образуются в предложенных условиях с высокой энантиомерной чистотой (89-98% ee). Впервые получен в свободном виде оксимный радикал, резко отличающийся от аминоксильных радикалов по строению и реакционной способности и обладающий выдающейся устойчивостью к самораспаду по сравнению с другими стерически незатрудненными оксимными радикалами. Исследована реакционная способность диацетилиминоксила в реакциях окислительной функционализации субстратов с расщеплением связей ОН, СН, NH и SH, в процессах дегидрирования и присоединения по кратным С=С связям. Показано, что диацетилиминоксил является высокоселективным реагентом, избирательно отщепляющим атома водорода от активированных субстратов или функциональных групп. Диацетилиминоксил также является исключительно эффективным перехватчиком стабилизированных и стерически затрудненных C-центрированных радикалов, которые не перехватываются типичными перехватчиками радикалов, такими как TEMPO. Был обнаружен общий электрокаталитический каскадный подход к медицински значимому спиробарбитуровому каркасу из 2,3-дигидро-4H-фуро[2,3-c]хромен-4-она путем новой электрокаталитической и эффективной реакции бензилиденбарбитуратов и 4-гидроксикумарина в спиртах в присутствии галогенидов щелочных металлов в качестве медиаторов в неразделенной клетке. Разработанный подход позволяет избежать традиционных стадий перекристаллизации и хроматографической очистки. Согласно данным скрининга молекулярного докинга, все синтезированные соединения могут быть использованы для различных медицинских применений, таких как контроль боли, терапия рака молочной железы, лечение ожирения, эпилепсии, гипертонии, сердечно-сосудистых заболеваний и диабета.