Российский
химико-технологический
университет имени Д.И. Менделеева
D.Mendeleev University of Chemical Technology of Russia
125047 Москва, Миусская пл., 9  |  (499) 978-86-60
Версия ЧБ
Проводятся технические работы на сайте. Приносим извинения за доставленные неудобства

Историческая справка

Кафедра ведет преподавание органической химии для студентов всего университета, начиная с 1923 г. В 1923-24 учебном году в Менделеевском институте было начато преподавание органической химии. В том году коллектив кафедры состоял всего из двух сотрудников.

Первым заведующим кафедрой стал профессор Иван Дмитриевич Смирнов, а его помощником в организации первого учебного года явился преподаватель Я.Я. Макаров-Землянский. Первые два года учебные занятия были организованы в одной из лабораторий кафедры химии и технологии промежуточных продуктов и красителей. Эта лаборатория была предназначена для лабораторного практикума 19 студентов. В ней же располагались и сотрудники кафедры.

Истинным организатором кафедры явился профессор (впоследствии – академик) Павел Полиевктович Шорыгин, занявший должность заведующего кафедрой в 1925 году по конкурсу. К тому времени у профессора П.П. Шорыгина уже был опыт организационной работы, поскольку в 1919-1920 годах он организовал кафедры органической химии в Ветеринарном и Лесохимическом институтах. Эти институты в 1925 году были переведены в Ленинград, а профессор П.П. Шорыгин решил остаться в Москве. Энергия и организаторский талант профессора П.П. Шорыгина сделали свое дело: в 30-х годах кафедра уже имела две большие лаборатории для студенческого практикума и 6 лабораторий для научной работы сотрудников.

Научная работа преподавателей была предметом особых забот Павла Полиевктовича. Он был твердо убежден, что все преподаватели (и, особенно, молодые, начинающие) должны были вести научную работу. Именно поэтому уже с первых лет на кафедре активно работал студенческий научный кружок, а вскоре появились и аспиранты.

Первостепенное внимание профессор П.П. Шорыгин уделял учебной работе. Им были составлены первые программы курса органической химии, прочитанного в Менделеевском институте. Под его руководством был организован большой лабораторный практикум, в ходе которого студенты выполняли 18 синтезов + 1 литературный + 7 анализов. Профессор П.П. Шорыгин написал и первые учебники по органической химии, по которым учились студенты Менделеевского института. Всего им было подготовлено 5 изданий «Курса органической химии» (для химиков, биологов и медиков).

Заведуя кафедрой органической химии в Менделеевском институте вплоть до 1939 года, профессор П.П. Шорыгин продолжал работу и в Военно-химической академии, куда была переведена организованная им в 1928 году в составе МВТУ им. Баумана кафедра искусственного волокна. В 1932 году профессор П.П. Шорыгин был избран членом-корреспондентом, а в 1939 году стал действительным членом Академии Наук. Автор более 150 научных работ.

С 1939 года по 1943 год кафедру возглавлял профессор Валентин Васильевич Феофилактов. Научные интересы профессора В.В. Феофилактова были связаны жирноароматическими азосоединениями. Разработанная им реакция получения α–аминокислотвосстановлением гидразонов β-кетокарбоновых кислот вошла в учебники органической химии как метод Феофилактова (К.Д. Неницеску, Органическая химия том 2, Москва, ИЛ, 1963, стр. 369). После 1943 года профессор В.В. Феофилактов возглавлял кафедру органической химии в Тимирязевской сельскохозяйственной академии.

В 1943 году заведующим кафедрой становится академик Владимир Михайлович Родионов, крупнейший советский химик-органик, специалист в области биоорганической химии, химии и технологии лекарственных средств, синтетических красителей и душистых веществ. В МХТИ заведовал кафедрой органической химии до 1954 года (в другие годы заведовал кафедрами органической химии также в МГУ им. Ломоносова, в Текстильном и 2-м Московском медицинском институтах) и, с тех пор, направление научных работ кафедры стало связано как с решением важных практических задач, так и с синтезом и изучением природных и биологически активных соединений. . Основные направления научных исследований – химия β-аминокислот, химия азотсодержащих гетероциклическихх соединений (пиримидинов, индолов, имидазолов, алкалоидов).

С 1955 года по 1963 год кафедру возглавлял профессор Владимир Николаевич Белов, ученик академика П.П. Шорыгина. Профессор В.Н. Белов окончил МВТУ им. Баумана и был распределен на экспериментальный завод ТЭЖЭ. Однако еще за год до окончания МВТУ В.Н. Белов начал совместную с профессором П.П. Шорыгиным работу, целью которой было найти пути синтеза индола, необходимого промышленности душистых веществ. Именно этой отрасли промышленности и соответствующим научным исследованиям и отдал свои силы профессор В.Н. Белов.

С 1964 года по 1988 год кафедрой заведовал профессор Николай Николаевич Суворов, выпускник МГУ им. М.В. Ломоносова, ученик академика В.М. Родионова. Профессор Н.Н. Суворов коренным образом переработал программу курса органической химии, введя в него современные представления о механизмах органических реакций. Он успешно сочетал руководство кафедрой с работой в ЦХЛС-ВНИХФИ, где являлся заведующим лабораторией кортикостероидов. Научные интересы профессора Н.Н. Суворова охватывают 3 главные направления: производные индола, стероиды и бензофенантридиновые алкалоиды. Является автором около 1000 научных статей и изобретений, 3 монографий. В этот период на кафедре были выполнены научно значимые работы по направленному многостадийному синтезу различных классов биологически активных соединений.

С 1988 года по 2012 год кафедрой заведовал В.Ф. Травень , выпускник МХТИ им. Д.И. Менделеева, ученик профессора Б.И. Степанова. Начиная с 1991 года, на кафедре изучаются методы синтеза и свойства природных производных кумарина и их аналогов.

Разработан ряд методов синтеза фурокумаринов, производных ангелицина и псоралена, отличающихся выдающимися фототерапевтическими свойствами и применяемых в медицинской практике. Некоторые фурокумарины содержатся в листьях субтропических растений, вследствие чего различные мази на их основе в сочетании с облучением солнечным светом успешно применялись еще в древние времена для лечения ряда кожных заболеваний: витилиго, псориаз, грибовидный микоз, гнездная плешивость. В настоящее время псоралены и ангелицины широко применяются также для лечения кожной лимфомы, красной волчанки. Обнаруженные терапевтические эффекты основаны на фотоиндуцируемой реакции циклоприсоединения между фурокумарином и пиримидиновыми основаниями ДНК вирусов и микроорганизмов. Под руководством профессора В.Ф. Травеня кафедра перешла на преподавание органической химии по классам, а в основу программы положены современные концепции строения и реакционной способности органических соединений. В.Ф. Травень является автором монографии «Электронная структура и свойства органических молекул» (изд-во «Химия», Москва, 1989г.), ее переработанного перевода, изданного в Великобритании «Frontier Orbitals and Properties of Organic Molecules» (Ellis Horwood, 1992), а также учебника для ВУЗов "Органическая химия" в трех томах (2-е издание, Бином, 2013).

В 2013 году кафедру возглавил д.х.н., профессор РАН Андрей Егорович Щекотихин, выпускник РХТУ им. Д.И. Менделеева, ученик профессора Н.Н. Суворова. В этом году кафедра перешла на преподавание курса органической химии в рамках двухуровневой системы высшего образования (бакалавриат - магистратура) в соответствии с новыми образовательными стандартами. Научные интересы А.Е. Щекотихина лежат в области разработки целенаправленного синтеза и методов модификации гетероциклических соединений и производных антрахинона, медицинской химии и драг-дизайна противоопухолевых соединений, воздействующих на опухолевые клетки с активированными механизмами множественной лекарственной устойчивости.

Историческая справка по научной работе

Синтез природных соединений и их аналогов

Кафедра органической химии РХТУ им. Д.И. Менделеева традиционно связана с синтезом и изучением природных соединений. На кафедре были выполнены как работы, связанные с решением важных практических задач, так и научно значимые работы, в которых осуществлен направленный многостадийный синтез ценных биологически-активных соединений.

В 1931 году, по заказу промышленности П.П. Шорыгин и Я.Я. Макаров-Землянский разработали каталитический процесс получения камфоры из борнеола 31. При пропускании смеси паров борнеола, воды, бензола и воздуха над пятиокисью ванадия или мелкораздробленной медью при температуре 300оС камфора получается с выходом 80%.

Камфора имеет значительное практическое применение в медицине, как средство, усиливающее сердечную деятельность, а в промышленности пластмасс – как пластификатор. Еще один путь синтеза камфоры предложили П.П. Шорыгин и В.Н. Белов – нагреванием пиненхлоргидрата с водно-спиртовым раствором гексаметилентетрамина.

Также с целью последующего промышленного применения, Н.Н. Суворовым, В.Н. Шкильковой и Н.Я. Подхалюзиной на кафедре был разработан гетерогенно-каталитический метод получения индола, фрагмент которого входит в состав многочисленных природных соединений. В основе метода лежит циклизация арилгидразонов по Фишеру. Оптимальный выбор катализатора и других условий процесса позволил добиться выхода индола выше 80%.

Особое внимание в разные годы на кафедре уделялось синтезу и изучению аминокислот. Вряд ли необходимо комментировать важность a-аминокислот, из фрагментов которых образованы все природные белковые структуры. Один из методов получения a-аминокислот был разработан на кафедре под руководством профессора В.В. Феофилактова. По этому методу взаимодействием алкилацетоуксусных эфиров с ароматическими диазосоединениями сначала получают арилгидразоны a-кетокислот, а последующим их восстановлением - a-аминокислоты. По этой схеме, например, из н-бутилацетоуксусного эфира с промежуточным получением фенилгидразона н-валерилмуравьиной кислоты оказывается доступным н-лейцин.

Начиная с 1943 года на кафедре под руководством академика В.М. Родионова проводится систематическое изучение β-аминокислот. β–аминокислоты не участвуют в биосинтезе белков, однако ряд их производных являются важными природными соединениями. В частности, высокореакционные b-лактамные системы присутствуют в пенницилиновых и цефалоспориновых антибиотиках. В основе этих работ лежит реакция получения b-аминокислот, открытая В.М. Родионовым в 1925 году. Взаимодействие альдегидов с малоновой кислотой в присутствии спиртового раствора аммиака ведет к гладкому получению b-аминокислот; позднее вместо аммиака было предложено использовать уксуснокислый аммоний.

Были синтезированы многочисленные β–аминокислоты: β-арил- и β-гетарил- β-аланины (Н.Н. Суворов и В.П. Мамаев), β-аналоги тирозина и β-3,5-дийодтирозина – важных в физиологическом отношении a-аминокислот.

β-3,5-Дийодтирозин показал высокую антитиреоидную активность и под названием «бетазин» был разрешен для медицинского применения при лечении тиреотоксикозов (воспалительные заболевания щитовидной железы). Было выявлено сходство в физиологическом отношении аминокислот a- и β-ряда, поскольку и a-кислота также обладала физиологической активностью. В целом, однако, биологическая активность производных β-аминокислот оказалась, однако, существенно ниже, чем активность соответствующих a-аминокислот.

Н.Н. Суворов, Ю.И. Смушкевич и В.С. Рожков синтезировали a–(3-индолил)- β- аминопропионовую кислоту, один из β-аналогов природной a-аминокислоты, триптофана. Синтез осуществлен по следующей схеме.

3-Индолилацетонитрил при взаимодействии с диметилкарбонатом в присутствии гидрида натрия образует метиловый эфир N-(карбометокси)-3-индолил-циануксусной кислот. Последовательные реакции гидрирования циано-группы и гидролиза сложноэфирной функции переводят эфир в целевой изомер триптофана. Каких-либо испытаний биологической активности провести не удалось, однако потенциальный интерес этого изомера триптофана определяется тем, что в его структуре имеются элементы триптамина и гетероауксина – метаболитов триптофана.

Работы в области бензофенантридиновых алкалоидов и их аналогов заняли на кафедре особое место. Алкалоиды чрезвычайно распространены в природе. Они обладают, как правило, высокой биологической активностью и неизменно привлекают внимание химиков-органиков. Среди бензофенантридиновых алкалоидов практическое применение получили алкалоиды чистотела большого (хелидонин, хелеритрин и сангвинарин). Алкалоиды нитидин и фагаронин, выделенные из растений Zanthoxylum nitidum и Fagara zanthoxyloides, привлекли особое внимание из-за проявленной ими высокой активности против лейкемии.

На кафедре выполнено значительное число работ по синтезу фагаронина и его аналогов. Эти работы были начаты еще под руководством В.М. Родионова, но лишь в 1991 году Н.Н. Суворову, Н.М. Сазоновой, В.И. Сладкову и И.И. Левиной удалось завершить синтез (см. схему) одного из алкалоидов этой группы О-метилфагаронина 1.

Особенностью этой схемы явилось то, что в ней с высоким выходом реализован биогенетический путь на основе протоберберинового алкалоида 13 a-гидроксиксилопинина 2 через карбинол 3 и фенантридон 4. Как показали фармакологические испытания, О-метилфагаронин 1 обладает высокой антилейкемической активностью.

Н.Н. Суворовым, В.Н. Буяновым, Е.П. Фроловой, Е.П. Баберкиной, М.Е. Жуковой синтезирован ряд пиррольных аналогов фагаронина. В частности, реакцией Ленгрубера-Баччо были получены пирролофенантридины 5-8.

Йодметилаты и метосульфаты полученных пирролофенантридинов проявили достаточно высокую противоопухолевую и антилейкемическую активность, причем их токсичность оказалась ниже, чем у фагаронина.

На кафедре синтезированы аналоги антрациклиновых антибиотиков.

Антибиотики этой группы весьма распространены в природе. Их пиррольные аналоги, производные нафто[2,3-f]индол-5,10-диона были получены Н.Н. Суворовым, В.Н. Буяновым, А.Е. Щекотихиным, Е.П. Баберкиной на основе 2-метил-1,4-диметоксиантрахинона 9, который подвергали последовательно нитрованию 10, алкилированию 11, конденсации с диэтилацеталем N,N-диметилформамида 12 и на заключительной стадии – восстановительной циклизации железом в уксусной кислоте.

Как и предполагалось, некоторые производные нафтоиндолдиона 13 проявили противоопухолевую активность.

К числу природных производных индола относится и (3-индолил)уксусная кислота (гетероауксин). Она является основным гормоном из группы ауксинов. Активируя обмен веществ в клетках, она способствует их росту, замедляет опадение листьев и т.д. В сельскохозяйственной практике применяется, например, для обработки черенков, что облегчает их укоренение. На кафедре значительное внимание было уделено синтезу и изучению ближайших аналогов гетероауксина -g-(3-индолил)масляной кислоты и ее производных. Эта кислота оказалась активным синтетическим стимулятором роста ( в 2-2,5 раза активнее гетероауксина).

Н.Н. Суворов, В.К. Антонов, В.П. Мамаев и Л.Б. Шагалов синтезировали группу замещенных g-(3-индолил)масляных кислот. Были получены g–[3-(5-метокси-, 5-фенокси- и 5-бензилокси-индолил)]масляные кислоты 15.

В 1989-1995 гг. на кафедре были выполнены работы по синтезу принципиальной новой группы гормонов растений – брассиностероидов.

В 1970 году появились первые сообщения о выделении из пыльцы рапса и ольхи липидной фракции, обладающей ярковыраженной росторегулирующей спсобностью. Активные компоненты этой фракции были названы брассинами. Оказалось, что обработка проростков фасоли брассинами увеличивает урожайность семян на 40%. Молекулярная структура активного начала новой группы гормонов растений была установлена в 1979 году. Им оказался брассинолид 16.

Уникальность брассинолида и его аналогов – брассиностероидов в отличие от других стероидов заключается в том.ю что брассиностероиды содержат лактонное кольцо В.

К настоящему времени твердо установлено, что брассиностероиды выступают как гормоны повышения урожайности подавляющего большинства сельскохозяйственных культур: риса, пшеницы, бобов, кукурузы, причем они действуют исключительно в малых дозах (10-40 мг/га).

Брассиностероиды придают растениям стойкость к неблагоприятным условиям окружающей среды: низкие температуры, засоление, засушливость, холодные ветры, ядохимикаты и т.д. Полагают, что найденные благоприятные воздействия этой группы стероидов объясняются тем, что они, соразмерно тому или иному стрессу, корректируют уровень соответствующих фитогормонов в организме данного растения.

В 1991 году В.Ф. Травень и Н.А. Кузнецова на основе доступного сырья – эргостерина – разработали наиболее короткую схему синтеза эпибрассинолида 17 – ближайшего аналога природного брассинолида 16, отличающегося конфигурацией атома С24.

В 1994-1996 г.г. В.Ф. Травень, Э.Э. Левинсон, Н.А. Кузнецова, Н.Я. Подхалюзина впервые синтезировали 2,24 – диэпикастастерон 18 и 3,24 – диэпикастастерон 19, ранее выделявшиеся в ничтожных количествах из пыльцы растений.

Начиная с 1991 года на кафедре изучаются методы синтеза и свойства природных производных кумарина и их аналогов. Разработан ряд методов синтеза фурокумаринов, производных ангелицина и псоралена, отличающихся выдающимися фототерапевтическими свойствами и применяемых в медицинской практике. Некоторые фурокумарины содержатся в листьях субтропических растений, вследствие чего различные мази на их основе в сочетании с облучением солнечным светом успешно применялись еще в древние времена для лечения ряда кожных заболеваний: витилиго, псориаз, грибовидный микоз, гнездная плешивость. В настоящее время псоралены и ангелицины широко применяются также для лечения кожной лимфомы, красной волчанки. В последние годы интенсивно изучаются возможности обеззараживания крови методом фотофереза. Обнаруженные терапевтические эффекты основаны на фотоиндуцируемой реакции циклоприсоединения между фурокумарином и пиримидиновыми основаниями ДНК вирусов и микроорганизмов.

В.Ф. Травень, Д.В. Кравченко и Т.А. Чибисова установили, что перегруппировка Фриса хлорацетатов гидроксикумаринов протекает необычно. В частности, нагревание 4-метил-7-хлорацетоксикумарина 20 не останавливается на стадии образования 4-метил-8-хлорацетил-7-гидроксикумарина 21, а ведет к образованию 4-метил-дигидрофуро[2,3-h]кумарин-9-она 22. Восстановление кето-группы и последующая дегидратация спирта 23 дают 4-метилангелицин 24.

При наличии заместителя в положении 8 перегруппировка протекает в положение 6, что приводит по аналогичной схеме к получению соответствующих производных псоралена 25.

Ряд полезных синтетических подходов разработан В.Ф. Травенем, А.Ю. Толмачевым , Н.Я. Подхалюзиной, Н.А. Кузнецовой. В ходе этих работ обнаружен ряд новых превращений кумаринов, включающих стадию рециклизации лактонного кольца. В частности, установлено, что взаимодействие 4-метил-a-бромацетофенона с 7-гидрокси-3-карбоэтоксикумарином в присутствии основания вместо алкилирования ОН- группы ведет к получению производного бензофурана 26 и производного кумарина, конденсированного с циклопропановым кольцом 27.

М.П. Немерюк. В.Ф. Травень и др. изучили “замещение” карбонилсодержащих функций в положении 3 кумаринов на циано-группу., протекающих при комнатной температуре. В частности, взаимодействие 3-карбоэтоксикумарина 28 с гидразидом циануксусной кислоты начинается как присоединение по Михаэлю, после чего лактоновое кольцо раскрывается и вновь замыкается с заменой заместителя в положении 3 и образованием 3-цианокумарина 29. Методом хромато-масс-спектрометрии с химической ионизацией показано, что реакция протекает с образованием, по крайней мере 4 промежуточных частиц.

Интерес к указанным превращениям объяснятся тем, что они протекают в присутствии слабых оснований (K2CO3/ацетонитрил и пиперидин соответственно), при невысоких температурах и могут рассматриваться как потенциальные модели биохимических реакций производных кумарина.

В настоящее время научная работа кафедры направлена на поиск:

  • биологически активных поликонденсированных гетероциклических соединений,
  • противоопухолевых веществ,
  • лигандов G-квадруплексных структур нуклеиновых кислот, ингибиторов протеинкиназ,
  • разработка флуоресцентных меток и материалов
  • поиск новых сольватохромных и фотохромных соединений,
  • разработка сенсорных материалов на основе флуорофоров, фотохромов.
  • углубленные доклинические исследования в рамках ФЦП «ФАРМА-2020» ряда разработанных на кафедре оригинальных противоопухолевых соединений-кандидатов, способных преодолевать резистентность опухолевых клеток.

Сайт кафедры: http://organic.distant.ru