Відділ 1 - ІБОНХ ім. В. П. Кухаря НАН України

ВІДДІЛ ТОНКОГО ОРГАНІЧНОГО СИНТЕЗУ (ТОС)

Інституту біоорганічної хімії і нафтохімії НАН України
створений в 1984 році.

КЕРІВНИК ВІДДІЛУ: доктор хімічних наук Герус Ігор Іванович

Довгий час керівником відділу був академік НАН України, професор Валерій Павлович Кухар.

В.П.Кухар був членом Наглядової ради Наукового Центру наукової культури Ettoire Majorana та “Всесвітня лабораторія” (Італія), членом Міжнародної консультативної Групи ЕБРР Чорнобильського Фонду “Укриття” (Лондон), членом Наглядової ради Міжнародного
Центру з проблем хімічної безпеки (Польща)

В.П. Кухар був автором понад 600 винаходів і наукових праць, у тому числі кількох монографій у міжнародних виданнях

Фото: В.П. Кухар

ОСНОВНИЙ НАУКОВИЙ НАПРЯМОК ВІДДІЛУ – розробка методів направленого синтезу нових фтор- та фосфорорганічних реагентів для одержання біологічно активних сполук.

Як відомо, заміна окремих структурних частин природних сполук на елементорганічні фрагменти призводить до вражаючих результатів щодо модуляції біологічної активності.

Наприклад, введення атомів фтору в структуру біоактивних молекул не призводить до значних змін у просторовій будові органічних молекул тому що, розмір атомів гідрогену та фтору дуже близьки. Проте особливі електронні властивості атому фтору та фторовмісних груп часто призводять до принципових змін хімічної поведінки та біологічної активності. Чисельні новітні дослідження демонструють, що детерміноване введення атомів фтору в структуру молекул призводить до нових ефектів у взаємодії даних сполук з біологічними мішенями, вони можуть сприйматися як природні субстрати і в той же час виявляти принципово нові функції.

Другим перспективним напрямком досліджень біологічно активних сполук є фосфоровмісні органічні речовини. Добре відома роль
фосфатів у важливих біологічних процесах; в живих організмах знайдені численні фосфонати – сполуки з С-Р зв’язком. Водночас, широко відоме застосування біс-фосфонатів як високоактивних лікарських засобів. Фосфорганічні сполуки застосовуються у якості про-ліків для кращого транспорту препаратів до біологічної мішені; цікавим та перспективним є використання в структурах фосфорорганічних молекул таких фторовмісних фрагментів, що моделюють фосфатний зв’язок. Тому природно швидко поширюється пошук нових біорегуляторів серед фосфорорганічних сполук.

ЗА ОСТАННІ 5 РОКІВ У ВІДДІЛІ ЗРОБЛЕНО:

1. Розроблені нові синтетичні підходи до фторалкилвмісних ароматичних сполук за допомогою реакції Дільса-Альдера та отримано широке коло поліфункціональних похідних амінобензойної кислоти.

2. Синтезовані нові дифторо- та гідрокси-метиленвмісні єнони, досліджені їх фізико-хімічні властивості та продемонстровано їх значний синтетичний потенціал у синтезі нових потенційних фторовмісних біорегуляторів гетероциклічної та карбоциклічної природи.

3. Cинтезовано фторовмісні аліфатичні та ароматичні амінокислоти у вигляді рацематів та індивідуальних енантіомерів. Для досягнення
цієї мети були розроблені методи конструювання потрібних фторовмісних блоків і їх введення в бажані структури, методи асиметричного синтезу з використанням асиметричної індукції або прямого введення фрагментів в енантіомерно чисті молекули.

4. Розроблені нові синтетичні підходи та вперше одержані
фторалкилвмісні похідні ГАМК, аналоги препарату прегабаліну, та проведена первинна оцінка їх модуляторного впливу на транспорт нейромедіаторів в нервових терміналях головного мозку.

5. Досліджено реакцію Петасіса за участю амінофосфонатів
і амінобісфосфонатів, встановлено основні хімічні і стереохімічні особливості цієї реакції. На основі одержаних результатів запропоновано ефективний метод одержання С-заміщених похідних N-(фосфонометил)гліцину і продемонстровано його застосування в синтезі високофункціоналізованих біологічно активних амінофосфонових кислот.

6. Розроблено новий та ефективний метод синтезу трифторометилвмісних аналогів талідоміду – відомого медпрепарату.

7. Знайдено, що серед синтезованих сполук є речовини з вираженною інсектицидною, бактеріальною, імуномоделюючою дією з впливом
на гуморальній та клітинний імунітет.

8. Проводиться детальне вивчення будови бета-алкокси- та бета-амінозаміщенних вініл(поліфтороалкіл)кетонів за допомогою ІЧ-
та УФ-спектроскопії.

Всі дослідження виконуються опираючись на широке використання
сучасних методів, зокрема ЯМР, ГЖХ, ВЖХ та ІЧ-спектроскопії.

ВИНАХІДНИЦЬКА ДІЯЛЬНІСТЬ:

Патенти:
1. Спосіб одержання синтетичного компонента дизельного палива із рослинних жирів
2. Спосіб одержання біодизельного палива етанольною переестерефікацією жирів
3. Спосіб очищення нафтопродуктів від сірковмісних сполук
4. Пристрій для очищення нафтопродуктів від сірко-вмісних сполук.

МІЖНАРОДНЕ НАУКОВЕ ТА НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ СПІВРОБІТНИЦТВО
ЗА ОСТАННІ 5 РОКІВ:

1. Дослідження фазових переходів сумішей енантіомерів, зокрема, сублімації сумішей природних амінокислот Програми спільних дій між Україною і Францією в галузі науково-технологічного співробітництва Sciences Chimiques de Rennes, Ecole nationale Superieure de Chimie de Rennes 2013-2014.

2. Нові перетворення фторовмісних кетонів з фосфорорганічними
сполуками. DFG, Німеччина GZ: Бременський університет, Бремен, Німеччина 2009-2011.

3. Нові синтетичні шляхи до поліфтороалкилвмісних аміно-
та/або гідроксикислот з потенціальною біологічною активністю. DFG, Німеччина Мюнстерський університет, Мюнстер, Німеччина 2009-2011.

ОСТАННІ НАЙВАЖЛИВІШІ ПУБЛІКАЦІЇ:

1. Kondratov I., Tolmachova N., Dolovanyuk V., Gerus I., Daniliuc С. and Haufe G. Synthesis of Trifluoromethyl-Containing Polysubstituted Aromatic Compounds by Diels-Alder Reaction of Ethyl 3-Benzamido-2-oxo-6-(trifluoromethyl)-2H-pyran-5-carboxylate. Eur. JOC. 2015б 11, 2482-2491.

2. Romanenko V. D. Kukhar V. P. Progress in the development of pyrophosphate bioisosteres: Synthesis and biomedical potential of 1-fluoro-
and 1,1-difluoromethylene-1,1-bisphosphonates. Curr. Org. Chem . 2014,
18, 1491-1512.

3. Shaitanova E.N., Gerus I.I., Kukhar V.P., Haufe G. Synthesis of enantiomerically pure 4-polyfluoromethyl-4-hydroxy-homoprolines
by intramolecular cyclization of 6-amino-5-polyfluoromethyl-hex-2-enoic
acids Journal of Fluorine Chemistry, 2014, vol. 160, p. 8-11.

4. Kondratov I.S., Tolmachova N.A., Dolovanyuk V.G., Gerus I.I., Bergander K., Daniliuc C.-G., Haufe G. Diels-Alder Reaction of Ethyl 3-Benzamido-2-oxo-6-(trifluoromethyl)-2H-pyran-5-carboxylate with Alkoxyalkenes as an Effective Approach to Trifluoromethyl-Containing 3-Aminobenzoic Acid Derivatives Eur. J. Org. Chem. 2014, vol. 2014, (12), p. 2443-2450.

5. Prokopenko V. Kovalishyn V. Shevchuk M. Kopernyk I. Metelytsia L. Romanenko V. Mogilevich S. Kukhar V. Design and synthesis of new potent inhibitors of farnesyl pyrophosphate synthase. Current Drug Discovery Technologies 2014, 11, 133-144.

6. Acena J. L. Sorochinsky A. E. Soloshonok V. Asymmetric synthesis of alpha-amino acids via homologation of Ni(II) complexes of glycine Schiff bases. Part 3: Michael addition reactions and miscellaneous transformations Amino Acids, 2014, 46, 2047-2073.

7. Wang J.Sanchez-Rosello M.J. Acena L. del Pozo C. Sorochinsky A. E. Fustero S. Soloshonok V. A. Liu H. Fluorine in Pharmaceutical Industry: Fluorine-Containing Drugs Introduced to the Market in the Last Decade (2001?2011) Chem. Rev. 2014, 114, 2432-2506.

8. Turcheniuk K.V., Kukhar V.P., Roschenthaler G.-V., Aceia J.L., Soloshonok V.A., Sorochinsky A. E. Recent advances in the synthesis of fluorinated aminophosphonates and aminophosphonic acids RSC Adv., 2013, 3, 6693-6716.

9. Shevchuk M.V., Kukhar V.P., R?schenthaler G.-V., Bassil B.S., Kawada K., Soloshonok V.A., Sorochinsky A.E. New asymmetric approach to trifluoromethyl isoserines. RSC Adv., 2013, 3, 6479-6484.

10. Bugera M.Ya., Tarasenko K. V., Kukhar V.P., R?schenthaler G.-V., Gerus I.I. Synthesis and Properties of ?-Bromomethyl-substituted Ethoxyvinyl Polyfluoroalkylketones Synthesis. 2013. 45. 3157- 3163.

11. Vdovenko S.I., Gerus I.I., Fedorenko H.A., Kukhar V.P. The conformational analysis of push-pull enaminones using Fourier transform IR and NMR spectroscopy, and quantum chemical calculations. IV. 4-(N,N-dimethylamino)-1,1,1-trifluoro-3-methylbut-3-en-2-one and 4-(N,N-dimethyl-amino)-1,1,1-trifluoropropen-3-en-2-one Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2013. 103, 368-377.

12. Vdovenko S., Gerus I. Fedorenko E. Kukhar V. The conformational analysis of push-pull enaminones using Fourier transform IR and NMR spectroscopy, and quantum chemical calculations. IV. 4-(N,N-dimethylamino)-1,1,1-trifluoro-3-methylbut-3-en-2-one and 4-(N,N-dimethyl-amino)-1,1,1-trifluoropropen-3-en-2-one. Spectrochimica Acta 2012.

13. Gerus, I.I. Mironetz, R. X Kondratov, I. S. Bezdudny, A. V. Dmytriv, Y. V. Shishkin, O. V. Starova, V. S. Zaporozhets, O. A. Tolmachev, A. A. Mykhailiuk, P. K. Reported, but Still Unknown.” A Closer Look into 3,4-Bis- and 3,4,5-Tris(trifluoromethyl)pyrazoles J. Org. Chem., 2012, 77, p. 47-56.

14. Kondratov, I. S. Dolovanyuk, V. G. Tolmachova, N. A. Gerus, I.I. BerganderK. Fr?hlich, R. Haufe, G. Reactions of alkoxyvinylpolyfluoroalkyl
ketones with ethyl isocyanoacetate and its use for the synthesis of new
polyfluoroalkylpyrroles and pyrrolidines Organic & Biomolecular chemistry
2012, 10, 8778-8785.

15. Tarasenko K.V., Manoylenko Olga V., Kukhar V. P., Roschenthaler G., Gerus I.Synthesis of new polyhalogenoalkyl-containing phosphonates with an enaminone core and their use in the preparation of fluorinated heterocycles Tetrahedron Letters, 51, Issue 35, 2010, p. 4623-4626.

16. Sorochinsky A. E., Soloshonok V. A. Asymmetric synthesis of fluorine-containing amines, amino alcohols, – and -amino acids mediated by chiral sulfinyl group. ournal of Fluorine Chemistry, 2010, 131, 127-139.

17. Kukhar V., Romanenko V. Chemistry of aminophosphonic acids and phosphonopeptides Amino Acids, Peptides and Proteins in Organic Synthesis, 2009, vol. 2, p. 191-263.

18. Vdovenko S.I., Gerus I.I., Kukhar V.P. Solvent inluence on the infrared spectra of beta-alkoxyvinyl methyl ketones II. Stretching vibrations and integrated intensities of carbonyl and vinyl bands of (3Z,E)-4-ethoxy-1,1,1-trifluoro-5,5-dimethylhex-3-en-2-one Spectrochimica Acta Part A, 2009, 72, 229-235.

19. Tarasenko K.V., Manoylenko Olga V., Kukhar V. P., Roschenthaler G., Gerus I. Synthesis of new polyhalogenoalkyl-containing phosphonates with an enaminone core and their use in the preparation of fluorinated heterocycles Tetrahedron Letters, 2010, 51, p. 4623-4626.

Співробітники відділу постійно приймають участь у всеукраїнських
та міжнародних конференціях та симпозіумах. Найближчий симпозіум 21st International Symposium on Fluorine Chemistry & 6th International Symposium on Fluorouse Technologies відбудеться в Como, Italy, on 23-28 серпня 2015.