Заведующий лабораторией
академик РАН Чарушин Валерий Николаевич
телефон: +7 (343) 3741189
E-mail: charushin @ ios.uran.ru (адрес набирать без пробелов / no spaces in E-mail)

Научный руководитель
академик РАН Чупахин Олег Николаевич
телефон: +7 (343) 3741189
Электронная почта: chupakhin @ ios.uran.ru (адрес набирать без пробелов)

Направление исследований, задачи, результаты 

• Теоретическая химия и развитие методологии органического синтеза, создание веществ нового поколения для медицины и техники.
• Изучение природы химической связи и реакционной способности органических соединений, механизмов и стереохимии реакций, а также структуры и свойств химических веществ; разработка новых методологий органического синтеза, в том числе биологически активных веществ, прежде всего в рядах гетероциклических соединений.
• Разработаны новые методы построения гетероциклических соединений с использованием реакций связывания азаароматического кольца бифункциональными реагентами и нетрадиционных химических (новые реагенты и субстраты, нетрадиционные уходящие группы) и физических (ультразвук, высокое давление и др.) воздействий. Предложены синтезы супрамолекулярных систем, основанные на новых синтетических методологиях. Получены соединения с высокой биологической активностью.

 

Основные достижения

С использованием комбинации реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода (S_N^H) и кросс-сочетания по Сузуки впервые осуществлен синтез новых красителей-сенсибилизаторов для солнечных батарей, содержащих пиримидиновый цикл в качестве нетрадиционной «якорной группы», и карбазольные или трифениламиновый фрагменты в качестве «антенны»-донора.

• E.V. Verbitskiy,  E.M. Cheprakova, J.O. Subbotina, A.V. Schepochkin, P.A. Slepukhin, G.L. Rusinov, V.N. Charushin, O.N. Chupakhin, N.I. Makarova, A.V. Metelitsa, V.I. Minkin. Synthesis, spectral and electrochemical properties of pyrimidine-containing dyes as photosensitizers for dye-sensitized solar cells // Dyes and Pigments, 2014, V. 100, № 1. P. 201-214. (https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2013.09.006) 
• E.V. Verbitskiy, A.V. Schepochkin, N.I. Makarova, I.V. Dorogan, A.V. Metelitsa, V.I. Minkin, S.A. Kozyukhin, V.V. Emets, V.A. Grindberg, O.N. Chupakhin, G.L. Rusinov, V.N. Charushin. Synthesis, Photophysical and Redox Properties of the D–π–A Type Pyrimidine Dyes Bearing the 9-Phenyl-9H-Carbazole Moiety // Journal of Fluorescence, 2015, V. 25, № 3. P. 763-775. (https://doi.org/10.1007/s10895-015-1565-6)

 

Разработан удобный и эффективный метод синтеза новых производных индоло[3,2-b]карбазола, содержащих фрагменты тиофена, 2,2'-битиофена, и 2,2':5',2''-тертиофена при C-2 и C-8 атомах. Стратегия синтеза данных молекул основана на последовательности реакций Вилсмайера-Хаака и Фиссельмана исходя из доступных 2,8-диацетил-6,12-ди(гетеро)арилиндоло[3,2-b]карбазолов.

• R. A. Irgashev, N. A. Kazin, G. L. Rusinov, V. N. Charushin. A convenient synthesis of new 5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazoles bearing thiophene, 2,2′-bithiophene or 2,2′:5′,2″-terthiophene units at C-2 and C-8 positions // Tetrahedron Letters, 2017, V.58, № 32. P. 3139-3142. (http://dx.doi.org/10.1016/j.tetlet.2017.06.085)

 

Описан эффективный подход к синтезу производных 6H-бензо[4',5']тиено[2',3':4,5]тиено[3,2-b]индола, нового класса несимметричных N,S-гетероаценов, изоэлектронных аналогов 5,11-дигидроиндоло[3,2-b]карбазола, с использованием реакции индолизации по Фишеру в качестве ключевой стадии.

• R. A. Irgashev, A. A. Karmatsky, G. L. Rusinov, V. N. Charushin. Construction of Heteroacenes with Fused Thiophene and Pyrrole Rings via the Fischer Indolization Reaction // Organic Letters, 2016, V.18, № 4. P. 804-807. (http://dx.doi.org/10.1021/acs.orglett.6b00081)

 

Проводятся исследования комплексообразующей способности синтезированных фторсодержащих про-лигандов с целью получения координационных соединений, обладающих каталитической активностью, люминесценцией, магнитоактивными свойствами и т.п., а также разработки стратеги для направленного создания комплексов с управляемыми физико-химическими характеристиками. На основе фторсодержащих 2,6-бис(пиразол-3-ил)пиридина, 1,3,5-трикетонов и бис(β-аминоенонов) получен ряд моно-, ди-, тетра- и полиядерных комплексов, в том числе разнометальных и гетероспиновых с ионами 3d и 4f металлов. Некоторые из комплексов проявляют свойства, характерные для мономолекулярных магнетиков (SMM).

• M.V. Fedin, E.F. Zhilina, D.L. Chizhov, I.A. Apolonskaya, G. G. Aleksandrov, M.A. Kiskin, A.A. Sidorov, A.S. Bogomyakov, G. V. Romanenko, I.L. Eremenko, V.M. Novotortsev, V.N. Charushin. Temperature-dependent zero-field splitting in a copper(II) dimer studied by EPR // Dalton Transaction, 2013, V. 42. P. 4513-4521 (https://doi.org/10.1039/C2DT32697C) 

• E.F. Zhilina, D.L. Chizhov, A.A. Sidorov, G.G. Aleksandrov, P.A. Slepukhin, M. Fedin, D.V. Starichenko, A.V. Korolev, Yu.N. Shvachko, I.L. Eremenko, V.N. Charushin – Neutral tetranuclear Cu(II) complex of 2,6-di(5-trifluoromethylpyrazol-3-yl)pyridine: synthesis, characterization and its transformation with selected aza-ligands // Polyhedron, 2013, V. 53. P. 122-131 (https://doi.org/10.1016/j.poly.2013.01.021)

 

Разработаны методы получения новых азолоаннелированных 1,2,4,5-тетразинов из доступных и стабильных 3,6-дизамещенных производных, содержащих гетероциклические уходящие группы, а также методы дальнейшей модификации азоло[1,2,4,5]тетразинов под действием нуклеофилов.

Выявлена туберкулостатическая активность ряда [1,2,4]триазоло[4,3-b]- и имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинов в отношении штамма H₃₇Rv (MIC 0.35-3.1 мкг/мл) (совместно с Уральским НИИ фтизиопульмонологии и Институтом общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН), фунгистатическая активность производных [1,2,4]триазоло[1,5-b][1,2,4,5]тетразина (MIC 0,38-1,5 мкг/мл) в отношении грибов дерматофитов, превышающая активность флуконазола, а также активность 3-гуанидинотриазоло[4,3-b]- и 3-гуанидиноимидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинов в отношении штаммов Neisseria gonorrhoeae NCTC 12700 и NCTC 8375, превышающая активность препарата сравнения спектиномицина (совместно с Уральским НИИ дерматовенерологии и иммунопатологии). Для гуанидинсодержащих азолотетразинов была также проверена и выявлена антигликирующая активность, превышающая активность вещества сравнения аминогуанидина (совместно с Волгоградским государственным медицинским университетом).

• Р.И. Ишметова, Н.К. Игнатенко, И.А. Белянинова, С.Г. Толщина, А.В. Коротина, П.А. Слепухин, Н.П. Евстигнеева, Н.В. Зильберберг, П.Г. Аминева, Н.В. Кунгуров, Г.Л. Русинов, О.Н. Чупахин. Синтез и противогрибковая активность 3-замещенных имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразинов // Известия Академии Наук. Серия химическая, 2015, № 9. C. 2100-2105. (https://doi.org/10.1007/s11172-015-1124-y)

 

На базе 6-нитроазоло[1,5-а]пиримидиновой системы разработан метод синтеза азоло[а]аннелированных 8-азапуринов, базирующийся на реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения азида натрия к нитроазиновому субстрату. Разработаны методы прямой С-Н функционализации полученных соединений фрагментами π-избыточных гетеро-(ароматических)соединений.

• E. B. Gorbunov, G. L. Rusinov, E. N. Ulomsky, V. L. Rusinov, V. N. Charushin, O.N. Chupakhin. C-H Functionalization of triazolo[a]-annulated 8-azapurines // Tetrahedron Letters, 2016, V.57, № 21. P. 2303-2305. (https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2016.04.052)

 

Для получения 5,7-замещённых [1,2,4]триазоло[1,5-a]пиримидинов (TAPs) был применён новый подход, заключающийся в прямом (гет)арилировании TAP кольца. Методика представляет собой последовательное присоединение реактивов Гриньяра с ароматизацией полученных σ^H-аддуктов, протекающей по механизму элиминирования или окисления (S_N^H (AE) или S_N^H (AО) процесс, соответственно. Для полученных 5,7-замещённых TAPs были проведены физико-химические исследования для оценки их оптических свойств и окислительно-восстановительных потенциалов. Некоторые производные показали себя в качестве перспективных красителей в УФ и видимом диапазоне с высоким квантовым выходом до 55%.

• N. A. Rasputin, N. S. Demina, R. A. Irgashev, G. L.Rusinov, O. N.Chupakhina, V. N.Charushin. Direct (het)arylation of [1,2,4]triazolo[1,5-a]pyrimidines: Both eliminative and oxidative pathways // Tetrahedron, 2017, V. 73, №37. P. 5500-5508. (https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.07.042)

 

Впервые наноразмерные оксиды металлов и кремния применены в качестве катализаторов регио- и стереоселективного синтеза фармакологически значимых производных дигидропиримидинов и дигидропиридинов. Показано, что наноразмерные оксиды являются новым инструментом повышения активности хирального индуктора в асимметрической реакции Биджинелли. Разработаны новые каталитические системы наноразмерный оксид - амид (2S,4R)-4-гидроксипролина, повышающие хемо- и энантиоселективность реакции Биджинелли.

• O.V. Fedorova, Yu. A. Titova, A. Yu. Vigorov, M. S. Toporova, O. A. Alisienok, A. N. Murashkevich, V. P. Krasnov, G. L. Rusinov, V. N. Charushin. Asymmetric Biginelli Reaction Catalyzed by Si, Ti and Al Oxides // Catalysis Letters, 2016. V.146, № 2. P.493-498. (https://doi.org/10.1007/s10562-015-1666-5)

 

Статьи:

• E.V. Verbitskiy, P.A. Slepukhin, M.S. Valova, E.M. Cheprakova, A.V. Schepochkin, G.L. Rusinov, V.N. Charushin. Dithienoquinazolines. A Convenient Synthesis by the Oxidative Photocyclization of 4,5-Dithienyl-Substituted Pyrimidines and Their Photophysical Properties // European Journal of Organic Chemistry, 2014, V. 2014, № 36. P. 8133-8141. (https://doi.org/10.1002/ejoc.201403212)
• E.V. Verbitskiy, E.M. Cheprakova, P.A. Slepukhin, M.A. Kravchenko, S.N. Skornyakov, G.L. Rusinov, O.N. Chupakhin, V.N. Charushin. Synthesis, and structure–activity relationship for C(4) and/or C(5) thienyl substituted pyrimidines, as a new family of antimycobacterial compounds // European Journal of Medicinal Chemistry, 2015, V. 97. P. 225-234. (https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2015.05.007)
• E.V. Verbitskiy, S.A. Baskakova, M.A. Kravchenko, S.N. Skornyakov, G.L. Rusinov, O.N. Chupakhin, V.N. Charushin. Synthesis and evaluation of antitubercular activity of fluorinated 5-aryl-4-(hetero)aryl substituted pyrimidines // Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2016, V. 24, № 16. P. 3771-3780. (http://dx.doi.org/10.1016/j.bmc.2016.06.020)
• R. A. Irgashev, N. A. Kazin, G. L. Rusinov, V. N. Charushin. Nitration of 5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazoles and synthetic applications of their nitro-substituted derivatives // Beilstein Journal of Organic Chemistry, 2017, V. 13. P. 1396-1406. (http://dx.doi.org/10.3762/bjoc.13.136)
• R. A. Irgashev, A. A. Karmatsky, S. A. Kozyukhin, V. K. Ivanov, A. Sadovnikov, V. V. Kozik, V. A. Grinberg, V. V. Emets, G. L. Rusinov, V. N. Charushin. A facile and convenient synthesis and photovoltaic characterization of novel thieno[2,3-b]indole dyes for Dye-Sensitized Solar Cells // Synthetic Metals, 2015, V.199. P.152-158. (http://dx.doi.org/10.1016/j.synthmet.2014.11.024)
• I.N. Ganebnykh, S.G. Tolshchina, R.I. Ishmetova, N.K. Ignatenko, P.A. Slepukhin, G.L. Rusinov, V.N. Charushin. Unusual expansion of the 1,2,4,5-tetrazine ring in [1,2,4]triazolo[4,3-b][1,2,4,5]tetrazines leading to [1,2,4,6]tetrazepine systems // European Journal of Organic Chemistry, 2011, V. 2011, № 12. P. 2309-2318. (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejoc.201001590/full)
• R.I. Ishmetova, N.K. Ignatenko, I.N. Ganebnykh, S.G. Tolshchina, P.A. Slepukhin, G.L. Rusinov. Reactions of 3,6-bis(3,5-dimethyl-4-R-pyrazol-1-yl)-1,2,4,5-tetrazines with indole and 1,3,3-trimethyl-2-methyleneindoline // Heterocycles, 2011, V. 83, № 6. P. 1363-1370. (https://www.heterocycles.jp/newlibrary/payments/form/21696/fulltext)
• I.V. Krivtsov, Yu. A. Titova, M.V. Ilkaeva, V.V. Avdin, O.V. Fedorova, S.A. Khainakov, J.R. Garcia, G.L. Rusinov, V.N. Charushin. Catalysts for Enantioselective Biginelli Reaction Based on the Composite Silica-Zirconia Xerogels, Prepared Using Different Zirconium Sources // Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2014, V. 69. P. 448-452. (https://doi.org/10.1007/s10971-013-3242-z)

 

Патенты:

• Овчинникова И.Г., Федорова О.В, Русинов Г.Л.,Чарушин В.Н. Способ получения бис(2-гидроксифенил)ового эфира олигоэтиленгликоля. Патент РФ 2564257, 2015, БИ № 27. 
• Федорова О.В, Овчинникова И.Г., Русинов Г.Л.,Чарушин В.Н. Способ получения симметричного и несимметричного дибензо-краун-эфиров. Патент РФ 2564258, 2015, БИ № 27. 
• Федорова О.В., Титова Ю.А., Русинов Г.Л., Чарушин В.Н. Способ получения 6-этоксикарбонил-7-(тиен-2-ил)-5-метил-4,7-дигидро-1,2,4-триазоло[1,5-a]пиримидина, обладающего высокой  туберкулостатической активностью. Патент РФ № 26424220, 2018, БИ № 3.
• Даниленко В.Н., Чарушин В.Н., Русинов Г.Л., Маркова А.А., Ишметова Р.И.,  Абилев С.К., Игнатенко Н.К., Толщина С.Г., Ратькин А.В., Штиль А.А. Фармацевтическая композиция на основе 3-(4-метилимидазол-1-ил)имидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразина в качестве противоопухолевого средства // Патент РФ 2614234, 2017, БИ № 9.
• Беккер О.Б., Даниленко В.Н., Ишметова Р.И., Коротина А.В., Маслов Д.А., Русинов Г.Л., Толщина С.Г., Чарушин В.Н. Противотуберкулезное лекарственное средство: композиция имидазо[1,2-b]тетразина с пиразинамидом // Патент РФ 2545458, 2015, БИ № 9.
• Беккер О.Б., Даниленко В.Н., Игнатенко Н.К., Ишметова Р.И., Русинов Г.Л., Толщина С.Г., Чарушин В.Н., Штиль А.А. 6-Замещенные 3-азолилимидазо[1,2-b][1,2,4,5]тетразины, проявляющие противоопухолевую активность // Патент РФ 2527258, 2014, БИ № 24.
• Беккер О.Б., Даниленко В.Н., Ишметова Р.И., Маслов Д.А., Русинов Г.Л., Толщина С.Г., Чарушин В.Н. Замещенные азоло[1,2,4,5]тетразины – ингибиторы актинобактериальных серин-треониновых протенкиназ // Патент РФ 2462466, 2012, БИ № 27.
• Вербицкий Е.В., Чепракова Е.М., Баранова А.А., Хохлов К.О., Русинов Г.Л., Чарушин В.Н. Применение 4-(5-R-тиофен-2-ил)пиримидина в качестве мономолекулярного оптического сенсора для обнаружения нитроароматических соединений. // Патент РФ 2616296 C1, 2017, БИ №11.
• Вербицкий Е.В., Чепракова Е.М., Баранова А.А., Хохлов К.О., Русинов Г.Л., Чарушин В.Н. 5-(9-Этил-9Н-карбазол-3-ил)-4-[5-(9-этил-9Н-карбазол-3-ил)-тиофен-2-ил]-пиримидин. // Патент РФ 2616617 C1, 2017, БИ №11.
• Вербицкий Е.В., Баскакова С.А., Герасимова Н.А., Евстигнеева Н.П., Аминева П.Г., Зильберберг Н.В., Кунгуров Н.В., Русинов Г.Л., Чупахин О.Н., Чарушин В.Н. 5-Арилзамещенный 4-(5-нитрофуран-2-ил)пиримидин, обладающий широким спектром антибактериальной активности, способ его получения и промежуточное соединение, обладающее широким спектром антибактериальной активности // Патент РФ 2626647 C1, 2017, БИ №22.
• Вербицкий Е.В., Баскакова С.А., Герасимова Н.А., Евстигнеева Н.П., Зильберберг Н.В., Кунгуров Н.В., Русинов Г.Л., Чупахин О.Н., Чарушин В.Н. N-Арил-4-(5-нитрофуран-2-ил)-пиримидин-5-амины, проявляющие антибактериальную активность, и способ их получения // Патент РФ 2642428 C1, 2018, БИ №3.

 

 

Слева направо нижний ряд: Толщина С.Г., Ишметова Р.И., Демина Н.С., Русинов Г.Л., Федорова О.В., Филякова В.И., Титова Ю.А., Овчинникова И.Г.

Верхний ряд: Распутин Н.А., Чижов Д.Л., Садыхов Г.А.о., Зен Еддин М., Беляев Д.В., Газизов Д.А., Вербицкий Е.В., Казин Н.А., Квашнин Ю.А., Ячевский Д.С., Горбунов Е.Б., Баклыков А.В., Болтачева Н.С., Чистяков К.А.

Слева направо нижний ряд: Коротина А.В., Толщина С.Г., Филякова В.И., ак. Чарушин В.Н., Русинов Г.Л., Вербицкий Е.В., чл.-корр. РАН Русинов В.Л., Квашнин Ю.А.

Верхний ряд: Филатова Е.С., Прокопьева И.Н., Крынина Е.М., Болтачева Н.С., Беляев Д.В., Степарук А.С., Чижов Д.Л., Кожуркин К.Д., Ким Г.А., Ишметова Р.И., Игнатенко Н.К.