Научная группа профессора М. А. Кузнецова (архив)

Научная группа профессора М. А. Кузнецова (архив)

“Азот” в переводе с греческого означает “безжизненный”, “не поддерживающий жизнь”. Однако, в противоположность этому, соединения азота играют в нашей жизни исключительно важную роль. Соединения азота – это лекарства и ракетные топлива, полимерные материалы и аналитические реагенты, красители, сельскохозяйственные препараты и многое, многое другое. Весьма необычными, часто уникальными свойствами обладают полиазотистые соединения, в том числе, гетероциклы, содержащие в своей структуре два и более связанных между собой атома азота. Разработка новых подходов к синтезу этих, как правило, труднодоступных соединений в последние несколько лет является основной областью исследований нашей научной группы.

Естественными “блоками” для построения полиазотистых структур можно считать аминонитрены, частицы, в которых секстетный, “нитренный” атом азота соединен с другим атомом азота, называемым “аминным”. Аминонитрены обычно представляют собой короткоживущие промежуточные частицы, основные методы их генерации приведены на схеме.

М. А. Кузнецовым был разработан метод генерирования диалкиламинонитренов путем нейтрализации 1,1-диалкилдиазениевых солей, получаемых окислением несимметричных диалкилгидразинов бромом в кислой среде.

С синтетической точки зрения наиболее интересны N-гетероариламинонитрены и ациламинонитрены, в которых неподеленная пара электронов “аминного” атома азота включена в π -электронную систему гетероцикла или сопряжена с соседней электроноакцепторной группировкой. Такие нитрены способны присоединяться по двойным углерод-углеродным связям с образованием разнообразнейших производных N-аминоазиридина. Типичный диациламинонитрен, фталимидонитрен, может быть генерирован действием окислителей, например, тетраацетата свинца на N-аминофталимид. В нашей лаборатории изучены реакции N-аминофталимида в присутствии тетраацетата свинца с различным образом замещенными алкенами: стиролами, диенами, енинами, халконами, производными непредельных карбоновых кислот и др.

При этом было отмечено, что реакция окислительного аминоазиридинирования всегда протекает стереоспецифично с сохранением геометрии исходного алкена.

Дальнейшие превращения производных N-аминоазиридина позволяют получать труднодоступные другими способами N-аминогетероциклы. Так, термическое или фотохимическое раскрытие напряженных азиридиновых циклов по связи C-C приводит к 1,3-диполям, так называемым азометинилидам, 1,3-диполярное циклоприсоединение которых по кратным связям диполярофилов дает разнообразные пятичленные азотистые гетероциклы.

В нашей лаборатории изучены термические реакции с диполярофилами для широкого ряда N-фталимидоазиридинов. При этом установлено, что циклоприсоединение 2,3-дизамещенных N-фталимидоазиридинов по двойной связи C-C протекает стереоспецифично, и стереохимический результат реакций можно трактовать как разрешенное в термических условиях правилами орбитальной симметрии конротаторное раскрытие трехчленного цикла с последующим согласованным 1,3-диполярным циклоприсоединением.

Один из путей синтеза гетероциклических соединений с двумя соседними атомами азота в составе цикла – реакции гидразинов с a , b -непредельными карбонильными соединениями. В нашей научной группе недавно был предложен способ получения ранее неописанных пиразолов с алкинильным заместителем в четвертом положении путем взаимодействия замещенных гидразинов с 2-арил-5-трметилсилил-1-этоксипентенинонами.

Параллельно был разработан метод синтеза неизвестных ранее (триметил­силил)этинилпиримидинов на основе реакций 2-арил-5-трметилсилил-1-этоксипентенинонов с амидинами.

Текущие научные проекты:

  • Синтез новых гетероциклических структур путем аминоазиридинирования пятичленных ароматических гетероциклов (грант 12.38.16.2011)
  • Синтез (триметилсилил)этинилпиразолов и пиримидинов
  • Раскрытие N-фталимидоазиридинов в условиях микроволновой активации

Основные публикации за последние 5 лет:

P.R. Golubev, A.S. Pankova, М.А. Кuznetsov. Novel general transition-metal-free approach to 4 ethynylpyrimidines. Eur.J.Org.Chem, 2014. DOI: 10.1002/ejoc.201402045

A.S. Pankova, М.А. Кuznetsov. Synthesis and Thermal Transformations of Spiro-Fused N phthalimidoaziridines. Tetrahedron Letters, 55 (2014), DOI 10.1016/j.tetlet.2014.03.014

М.А. Кузнецов, В.В. Воронин. Термические превращения алк-1-енил- N -фталимидо­азиридинов. ЖОрХ, 49 (1), (2013).

A.S. Pankova, P.R. Golubev, I.V. Ananyev, М.А. Кuznetsov. Synthesis of [(Trimethylsilyl)ethynyl)]­pyrazoles via Bis(trimethylsilyl)acetylene and Arylacetic Acids. Eur.J.Org.Chem, 2012 (30), 5965-5971.

P.V.Ilyin, A . S . Pankova , М . А . К uznetsov. Direct and efficient synthesis of pyrrole-3-carbaldehydes by Vilsmeier-Haack formylation of pyrroles with sterically crowded amides. Synthesis , 44 (9), 1353-1358 (2012)

A . S . Pankova , A.N.Blandov, M.K.Bulanova, S.I.Selivanov, I.V.Ananyev, М . А . К uznetsov. O xidative addition of N-aminophthalimide to thiophene and selenophene: the first example of a 5-thia(seleno)-3,7-diazatricyclo[4.1.0.0 2,4 ]heptane system. Tetrahedron Letters, 52 (31), 4048-4050 (2011)

М.А.Кузнецов, А.С.Панькова, В.В.Воронин, Н.А.Власенко. Внутримолекулярные термичес­кие превращения N-фталимидо­азиридинов: 1,3-диполярное циклоприсоединение и пере­группировки. ХГС , 2011 (11), 1632-1648

М.А.Кузнецов, В.В.Воронин. Внутри- и межмолекулярные термические превращения 2-ацил- и 2-алкоксикарбонил-N-фталимидо­азиридинов. ХГС, 2011 (2), 219-230

A.V.Ushkov, M.A.Kuznetsov, A.Linden, H.Heimgartner “Tri- and Tetra-Substituted N-Phthalimidoaziridines in 1,3-Dipolar Cycloaddition Reactions” Helv. Chim . Acta . 2010 , Vol . 93, N 5, p . 847-862

Е . В . Белецкий , О . А . Игнатенко , М . А . Кузнецов , С . И . Селиванов . Окислительное присоединение N- аминофталимида к стирил -1,2,4- оксадиазолам . ЖОрХ ,. 2010, T. 46, N5, С . 678-684

V.M.Zakharova, O.Brede, M.Gütschow, M.A.Kuznetsov, M.Zibinsky, J.Sieler, B.Schulze . N,N'-Linked 1,2-benzisothiazol-3(2H)-one 1,1-dioxides: synthesis, biological activity, and derived radicals. Tetrahedron. 2010, Vol. 66, N 1, p. 379-384

A.S.Pankova, V.V.Voronin, M.A.Kuznetsov. Intramolecular cyc­lo­addition of N-phthalimido­azi­ridines to double and triple carbon–carbon bonds. Tetrahedron Letters, 50 (44), 5990-5993 (2009)

M . Zibinsky , T . Stewart , G . K . S . Prakash , M . A . Kuznetsov . N-Amino-exo-3,6-epoxy-1,2,3,6-tetrahydrophthalimide as An Active Aminoaziridinating Agent. Eur.J.Org.Chem., 2009 (21), 3635-3642

Е.В.Белецкий, М.А.Кузнецов. Синтез оксазолов из a , b -непредельных карбонильных соединений через 2-ацилази­ридины. ЖОрХ, 45 (8), 1237-1248 (2009)

М.А.Кузнецов, А.В.Ушков, С.И.Селива­нов, А.С.Панькова, A.Linden. Термолиз диметиловых эфиров цис- и транс-1-фтал­ими­доази­ридин-2,3-дикар­бо­новых кислот в присутствии диполярофилов. ЖОрХ, 45 (8), 1209-1216 (2009)

Е.В.Белецкий, М.А.Кузнецов. Окислительное присоединение N‑аминофталимида к фта­ло­ил­ги­дразону коричного альдегида. ЖОрХ, 45 (5), 804-805 (2009)

А.С.Панькова, А.В.Ушков, М.А.Кузнецов, С.И.Селива­нов. О структуре продуктов взаи­мо­действия 2,3-дизамещенных N‑фталимидоазиридинов с диме­тилацетилендикарбоксила­том. Вестн. С.-Петерб.ун-та. Сер. 4. 2009. вып. 1. С. 150-4 (Сер. физ. и хим.)

Учебно- справочные пособия:

Р.Р. Костиков, М.А. Кузнецов, М.С. Новиков, В.В. Соколов, А.Ф. Хлебников. Практикум по органическому синтезу. СПб.: ВВМ, 2009, 515 с.

Наши выпускники

Александр Ушков

Александр Ушков в 1997 году закончил лицей в г. Н.Тагил и поступил на Химический факультет СПбГУ. В 2000 году начал научную работу на кафедре органической химии в группе проф. М.А. Кузнецова. В 2002 году защитил дипломную работу, посвященную взаимодействию ядерно-замещенных моноарилгидразинов с ядернозамещенными дибензилиденацетонами. С 2003 по 2006 год учился в аспирантуре СПбГУ по кафедре органической химии (руководитель М.А.Кузнецов), где занимался синтезом и исследованиями термических и фотохимических превращений разнообразных производных 1-фталимидоазиридин-2-карбоновой кислоты в присутствии диполярофилов со связями С=С, C=N, C=S и N=N. В результате, в 2009 году он защитил кандидатскую диссертацию на тему "Производные 1-фталимидоазиридин-2-карбоновой кислоты в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения". 2006-2010гг - Инженер-химик в Испытательной Производственно-Технологической Лаборатории ООО "Русский Стандарт Водка". С 2011г - работает в ООО "МАРС" (Ступино, Моск. обл.).

В 2001 году А.В.Ушков в рамках программы "стипендиаты Эйлера" проходил месячную стажировку в лаборатории масс-спектрометрии университета г.Лейпциг (Германия) под руководством проф. Р.Херцшу. В 2005 году в течение трех месяцев работал в лаборатории органической химии Химического факультета университета г. Цюрих (Швейцария) под руководством проф. Х.Хаймгартнера ( Prof . Heinz Heimgartner ). В 2010-2011 г.г. был постдоком в лаборатории металлокомплексного катализа Каталонского Института Химических Исследований ( Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ), Tarragona , Spain ) под руководством проф. В.В.Грушина ( Prof. Vladimir V . Grushin ).

1) Синтез и фотолиз N-фталимидоазиридинов с электронакцепторными заместителями / А.В.Ушков, М.А.Кузнецов, С.И.Селиванов, Л.М.Кузнецова // Химия Гетероциклических Соединений. 2006. №9. С. 1320-1328 ; англ. 1143-1150 .

2) Термолиз нитрилов 1-фталимидоазиридинкарбоновых кислот в присутствии диполярофилов / А.С.Панькова, А.В.Ушков, М.А.Кузнецов, С.И.Селиванов // Журнал Органической Химии. 2008. Т 44. № 12. С.1807-1815 ; англ. перевод 1780-1788 .

3) Термолиз диметиловых эфиров цис- и транс-1-фталимидоазиридин-2,3-дикарбоновых кислот в присутствии диполярофилов / А.В.Ушков, М.А.Кузнецов, С.И.Селиванов, А.С. Панькова, A. Linden // Журнал Органической Химии. 2009. Т 45 № 8. С.1209-1216.

4) О структуре продуктов взаимодействия 2,3-дизамещенных N-фталимидоазиридинов с диметилацетилендикарбоксилатом / А.С.Панькова, А.В.Ушков, М.А.Кузнецов, С.И.Селиванов // Вестник Санкт-Петербургского Университета Сер. 4. 2009. Вып . 1 С . 150-154 ( Сер . физ . и хим .); перевод в Russian Journal of General Chemistry, 2009. № 4. P. 858-861 .

5) Tri- and Tetrasubstituted N-Phthalimidoaziridines in 1,3-Dipolar Cycloaddition Reactions / A.V.Ushkov, M.A.Kuznetsov, A.Linden, H.Heimgartner // Helvetica Chimica Acta. 2010. Vol. 93. P. 847-862.

6) Rational Catalysis Design on the Basis of Mechanistic Understanding: Highly Efficient Pd-Catalyzed Cyanation of Aryl Bromides with NaCN in Recyclable Solvents / Alexander V. Ushkov and Vladimir V. Grushin // J. Am. Chem. Soc., 2011, 133 (28), pp 10999–11005.

Олег Игнатенко

Олег Игнатенко в 1996 году закончил Лицей № 1 г. Брянска и поступил на первый курс медицинского факультета СПбГУ. В 1999 году он перешел на химический факультет, который и закончил в 2003 году по кафедре органической химии. Осенью 2003 Олег поступил в аспирантуру химического факультета по кафедре органической химии, которую завершил в 2006 году защитой диссертации на тему “Окислительное аминоазиридинирование алкенилзамещенных пятичленных азотсодержащих гетероциклов” (научный руководитель: проф. Кузнецов M.A.).

Обучение в аспирантуре Олег совмещал с научной работой в группе профессора А. Де Майере ( Armin de Meijere , Georg - August Universit ä t , G ö ttingen , Germany ), где он занимался пептидным синтезом и работал над проектами BayerChem . С 2006 по 2011 г. в качестве химика-исследователя Олег работал в ряде химических предпреятий в Санкт-Петербурге (компания AsisChem, ЗАО «Невский Капитал», ЗАО «Активный компонент»). В настоящее время он является руководителем химико-технологического отдела ЗАО "ВАМ" ( http://pharmavam.ru ).

1. Belov V.N., Müller M., Ignatenko O., Hallier E., de Meijere A. Eur.J.Org.Chem., 2005 (23), 5094-5099.

2. О.А. Игнатенко, А.Н. Бландов, М.А. Кузнецов , ЖОрХ, 41 (12), 1830-1837 (2005); англ. 1793-1801.

3. О.А. Игнатенко, М.А. Кузнецов, С.И. Селива­нов, ЖОрХ, 43 (7), 1048-1053 (2007).

4. Е.В.Белецкий, О.А.Игнатенко, М.А. Кузнецов, С.И.Селива­нов, ЖОрХ, 46 (5), 678-684 (2010).

5. О.А. Игнатенко, С.В. Пирогов, А.С. Семенов; Патент RU 2433998 (от 16.03.2010). Способ получения периндоприла и его фармацевтически приемлемых солей.

Алексей Федоров

Алексей Федоров родился и вырос в г. Луга, Ленинградской области. В 2000 году он поступил на химический факультет СПбГУ и сразу же начал свою научную работу на кафедре органической химии. После двух стажировок в Цюрихском университете в группе Х. Хаймгартнера (Heinz Heimgartner) где он изучал реакции тиокетонов с оптически чистым винилоксираном, в 2005 году Алексей защитил дипломную работу под руководством проф. М. А. Кузнецова. В течение последующих 5 лет он изучал реакционноспособные интермедиаты в группе проф. Питера Чена в Швейцарской Высшей Технической Школе, Цюрих (Peter Chen, ETH Zürich), за что ему была присвоена степень PhD. С 2010 по 2012 год Алексей был пост-доком у проф. Роберта Граббса в Калифорнийском Технологическом Институте ( Caltech , Пасадина, США, Robert H. Grubbs, 2005 Nobel Pri z e in Chemistry), где, среди прочих проeктов, он разрабатывал подходы к расщеплению лигнинов. Осенью 2012 года он вернулся в Цюрих (ЕТН), где летом 2013 года получил место оберассистента в группе профессора Кристофа Копере (Christophe Copéret) с перспективой последующей хабилитацией (выполнение и защита работы, аналогичной нашей докторской диссертации).

Публикации А.Федорова можно найти в открытом доступе, пройдя по ссылке:

Михаил Зибинский

Михаил Зибинский закончил химический факультет СПбГУ в 2004 году. Его дипломная работа, выполненная в нашей группе, была посвящена синтезу новых аминоазиридини­рующих агентов и химии N -ами­ноазиридинов. Осенью 2004 года Михаил начал свою работу в группе профессора Дьердя Ола ( George A . Olah , 1994 Nobel Prize in Chemistry ) в университете Южной Калифорнии ( University of Southern Califronia , Los Angeles ), где в 2009 году получил степень доктора философии. В своей диссертации, выполненной под руководством профессоров Дж.Ола и Г.К. Сурья Пракаша ( G . K . Surya Prakash ), он разрабатывал новые методы введения фторсодержащих заместителей и синтезы аналогов нуклеотидов стабильных к энзиматическому гидролизу. С 2009 года Михаил работает в исследовательском институте Скриппса ( Scripps Research Institute ) в группе профессоров В.В. Фокина ( Valery V . Fokin ) и К.Б. Шарплесса ( K . B . Sharpless , 2001 Nobel Prize in Chemistry ) , где занимается химией азавинилкарбенов.

Евгений Белецкий

Работал в нашей группе с 2004 по 2008 год. Занимался синтезом азиридинил-1,2,4-оксадиазолов (ЖОрХ, 46 (5), 678-684 (2010)), иминоазиридинов (ЖОрХ, 45 (5), 804-805 (2009)) и выполнил дипломную работу по перегруппировке 2-ацилазиридинов в оксазолы (ЖОрХ, 45 (8), 1237-1248 (2009)). В настоящее время обучается в аспирантуре университета Миннесоты (University of Minnesota, Minneapolis, MN, США) в группе проф. Стивена Касса ( Prof . Steven Kass, синтетическая и физико-органическая химия). 15 января 2014 года успешно защитил диссертацию и получил степень PhD.

Никита Власенко

Никита Власенко пришел в нашу группу на третьем курсе. И вот его впечатления:

«Проект, над которым я работал, выглядел очень изящно и красиво на бумаге. В дейст­ви­тельности всё оказалось довольно сложно, но в итоге мы всё равно добились, чего хотели (итоги опубликованы в статье ХГС, 2011 (11), 1632-1648. Chemistry of Heterocyclic Compounds: 47 (11), 1353-1366 (2011)) . Работая в лаборатории, я узнал, что существует большой разрыв между теорией и практикой, и что, чтобы хоть что-то получилось, нужно много трудиться»

В 2010 году Никита защитил свою дипломную работу и сейчас он работает над своей диссертацией в группе Никоса Петасиса ( Prof . Nicos A. Petasis) в Университете Южной Калифорнии ( University-Southern C alifornia , Los Angeles, CA, USA ) , где занимается синтезом жирных кислот для исследования биохимии воспалительных процессов (совместно с Гарвардским университетом ( Harvard University , Cambridge, MА, USА – старейший университет США)) .

И опять его слова: «Мне очень нравится то, чем я занимаюсь: планировать схему синтеза определённого соединения и осуществлять её на практике. При этом я не ограничен теми реакциями, которые привыкли использовать в этой группе, а всегда могу посмотреть в литературе что-нибудь новое, и попробовать, будет ли это работать для моих соединений. В будущем я бы хотел заниматься синтезом сложных гетероциклических соединений с большим количеством стереоцентров, поскольку это кажется мне очень сложным и интересным»

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎