WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |

«Аннотация проекта, выполненного в рамках ФЦП Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг. Государственный контракт № 02.740.11.0258 от 07 ...»

-- [ Страница 1 ] --

Аннотация проекта, выполненного в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры

инновационной России» на 2009-2013 гг.

Государственный контракт № 02.740.11.0258 от 07 июля 2009 г..

Тема: «Синтез и исследование практически важных органических и элементоорганических соединений с заданными свойствами»

Исполнитель: Учреждение Российской академии наук Институт органической химии им.

Н.Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН)

Ключевые слова: направленный органический синтез, молекулярное моделирование, биологическая активность, лекарства, непрерывная система фундаментального химического образования.

1. Цель проекта 1. Формулировка задачи / проблемы, на решение которой направлен реализованный проект (2-3 предложения).

Улучшение степени предсказуемости биологической активности продуктов органического синтеза; достижение необходимого результата меньшими временными и материальными затратами, получение новых, патентно чистых веществ - продуктов медицинской химии и металлокомплексного катализа – имеющих фундаментальное значение для химической науки, фармацевтики, обеспечивающих фармакологическую независимость страны.

2. Формулировка цели реализованного) проекта, места и роли проекта и его результатов в решении задачи/проблемы, сформулированной в п. 1.1 (2-3 предложения).

Разработка методов предварительного моделирования и дизайна полезных структур соединений с заранее заданными свойствами, а также синтез таких соединений, аналитические исследования их свойств и активности.

Внедрение с методологию и практику химика планирование органического синтеза на основании предварительного моделирования и априорного определения активности или других заданных свойств для синтезируемых соединений. Таким образом, самая дорогостоящая часть химического эксперимента - синтез - происходит целенаправленно; резко сокращается количество "слепого" эксперимента и экспериментальной проверки активности множества синтезированных веществ, следовательно, общая стоимость исследований.

Перенести этот принцип в обучение студентов, и, таким образом, подвести фундамент под модернизацию базовых принципов органического синтеза.

2. Основные результаты проекта 1) Краткое описание основных полученных результатов (основные теоретические и экспериментальные результаты, фактические данные, обнаруженные взаимосвязи и закономерности);

• Проведена существенная модификация методологии органического синтеза: последовательность включает предварительное моделирование веществ с необходимой активностью, выдачу структуры для синтеза и сам синтез, позволяющий привлекать молодого исполнителя, не обладающего общирным синтетическим опытом в области медицинской химии.

• Проведено предсказание вида активности перспективных биологически активных соединений, осуществлен их синтез и испытания биологической активности.

• Разработана и реализована новая стратегия стереоселективного синтеза неприродных и -аминокислот, исходя из доступных предшественников.

• Осуществлен синтез манноолигосахаридов, отвечающих фрагментам маннана клеточной стенки Candida albicans. Показано преимущество конъюгатов олигосахаридов, отвечающих фрагментам маннана, в качестве потенциальной профилактической и терапевтической антикандидозной вакцины. Выявление иммунодетерминантных структур этих полисахаридов открыло возможность для создания инновационных вакцин и диагностикумов.

• Исследованы реакции в ионных жидкостях, позволяющие проводить совершенно необычные реакции с неожиданными результатами в органической химии, что позволило разработать экологически чистые способы синтеза полинитроспиртов.

• Разработаны методы и осуществлен направленный синтез ряда фторорганических соединений, замещенных гликольурилов, азотсодержащих гетероциклов, полинитроариламинов, потенциально обладающих обширным спектром бмологической активности.

• Проведены испытания полученных биологически активных соединений in vitro и на животных, осуществлена защита интеллектальной собственности.

• Изучены реакции фторированных углеродных нанотрубок с генерируемыми in situ карбенами, радикалами и другими реакционноспособными частицами и установление степени модификации получаемых образцов нанотрубок.

• Синтезированы катализаторы для металлокомплексного катализа, позволяющие заменить дорогостоящие промышленные катализаторы, содержащие золото и палладий, на никелевые, и позволяющие осуществить ранее недоступные реакции присоединения к непредельным соединениям, а также асимметрическое металлокомплексное гидрирование непредельных прекурсоров -аминокислот. Это позволит продвинуть вперед общую методологию металлокомплексного катализа и удешевить промышленное производство в этой области.

• Полученные результаты внедрены в учебные программы и курсы органической, элементоорганической, вычислительной, квантовой и физической химии; в спецкурсы металлокомплексного катализа, специального органического синтеза, ядерного магнитного резонанса – в системе непрерывного образования, включающей Московский химический лицей и школу 192 г. Москвы (среднее образование), Высший химический колледж РАН и кафедру фундаментальных проблем химии химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова (кафедральная группа 09), а также институты РАН химического профиля.



• Важным результатом модификации системы непреывного образования стало существенное сокращение оттока молодых специалистов из химической науки.

2) Указание основных характеристик созданной научной продукции;

• Методы априорного компьютерного моделирования молекул с заранее заданными свойствами для последующего синтеза. Система молекулярного моделирования официально признана лучшей в мире.

• Методы направленного синтеза (в том числе в ионных жидкостях) веществ с заранее заданными свойствами: синтез ряда фторорганических соединений, замещенных гликольурилов, азотсодержащих гетероциклов, полинитроариламинов, манноолигосахаридов, модифицированных нанотрубок, специфичных катализаторов металлокомплексного катализа.

• Продукты направленного синтеза – биологически активные соединения (в основном фармакологической направленности) и специфичные катализаторы.

• Новые программы учебных курсов в системе непрерывного образования школа-вуз-академический институт.

3) Описание новизны научных решений;

• Компьютерная система априорного компьютерного моделирования молекул с заранее заданными свойствами является авторской разработкой, и является эффективным инструментом методологически правильной постановки органического синтеза в медицинской химии, что определяет новизну самого синтеза, а методология является пока уникальной, успешно реализованной только в стенах ИОХ РАН.

• Методы направленного синтеза являются новыми, ранее неизученными, что подтверждает большое количество диссертаций по этим темам.

• Новые программы учебных курсов ранее не преподавались, тематика, в них включенная, является уникальной, авторской. Эффективность курсов подтверждается большим количеством призовых мест на конкурсах у исполнителей данного госконтракта (см. отчет по этапу 5), количеством статей и выступлений на конференциях (см. ниже).

4) Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень.

• Мировой уровень в области синтеза энергетически насыщенных соединений отстал от изложенного в отчетах по данной работе на 10-15 лет;

• Работа по синтезу асимметрических гликольурилов находится на уровне таких работ в мире, а по количеству полученных биологически активных веществ ИОХ РАН выше;

• Разработка группы моделирования структур ИОХ РАН (отчет 5 этапа) заняла:

- 1-е место в соревновании компьютерных программ для расчета констант связывания белков с низкомолекулярными органическими соединениями (CSAR scoring challenge, 240-th ACS National Meeting, 2010, Boston, USA) - 3-е место в соревновании компьютерных программ для моделирования структуры комплексов белков с низкомолекулярными органическими соединениями и поиске активных соединений (Review of docking and scoring programs, 241-st ACS National Meeting, 2011, Anaheim, USA), что неожиданно вывело Россию в число лидеров молекулярного моделирования.

Для справки, аналогичная израильская система, получившая Нобелевскую премию в году, в этом списке стоит во втором десятке.

• Работы в области аналитической химии катализаторов, спектральных методов - цитируются за рубежом выше, чем работы, например, европейские; а фирма Брукер создала аналитическую лабораторию именно в ИОХе, а не в Китае или Германии.

• Работа по системе непрерывного образования в химии и по внедрению результатов проекта в такую систему привела к тому, что типичный студент 3 курса Высшего химического колледжа РАН, как правило, опубликовал 2-3 статьи и участвовал в 1-4 не-студенческих конференциях по теме; а среднее число статей при защите диплома в ВХК РАН в году – 3,9. Среднее число публикаций в год в ВХК РАН – около 70, т.е. ок. 0,6 на 1 студента. Эти показатели в несколько раз превышают любые значения для вузов как в России, так и за рубежом (в МТИ, например, Master diploma – это 2-3 публикации).

Исполнители данного проекта читают лекции в России и за рубежом – например, В.П.Анаников в 2010 получил премию им. Ю.Либиха и звание Либиховского лектора (из России их было всего трое).

3. Назначение и область применения результатов проекта 1) Описание областей применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут или уже используются полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция);

Органический синтез: методология, планирование, моделирование, проведение синтеза. Минимизация расходов на процесс и материалы. Выход на лабораторный регламент и производство быстрее и с меньшими затратами. Определение токсичности полученных соединений компьютерным скринингом.

Используются для предсинтетического определения биологической и каталитической активности получаемых соединений. Предлагается в заключаемых в настоящее время контрактах с фирмой Мерк, Брукер, др. фармацевтическими компаниями.

Используются в предпроизводственных наработках лекарственных препаратов нейрологической; противовоспалительной; противораковой (вакцины); производстве нанокатализаторов присоединения к непредельным соединениям: алкенам, алкинам, гидрирования, модификации нанотрубок (катализаторы нового поколения).

Фундаментальные преобразования органического синтеза: получение аминокислот из простейших нитроалканов, получение оптически чистых гликольурилов в одну стадию из продажных (дешевых) реактивов, получение модифицированных нанотрубок, методы металлокомплексного катализа в производстве оптически чистых веществ; новые методы генерации и присоединения карбенов.

2) Описание направлений практического внедрения полученных результатов или перспектив их использования;

Суммарный эффект внедрения результатов работы можно разделить на 2 части:

а) внедрение в практическое использование методологии направленного органического синтеза;

б) влияние на процесс преподавания квантовой, органической и элементоорганической химии, а также химического анализа в учебном заведении, причем не только в высшем, но и в среднем (лицеи и химические классы).



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |