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.