НАЦIОНАЛЬНА АКАДЕМIЯ НАУК УКРАiНИ
IНСТИТУТ БIООРГАНIЧНОi XIMIi ТА НАФТОХIМIi
ЗАТВЕРДЖЕНОВченою радоюIнституту бiоорганiчноi xiMii танафтохiмiТ НАН УкраiЪипротокол8Nsвiд<26> Г)а 20 l+poкyВченоТ радибiоорганiчноТ xiMii таEIAH Украiни
УкраiЪи

l q;;,rs*,

A.I. ВовкпрогрАмА

навчальноi дисциплiни(БIОАКТИВНI ЕЛЕМЕНТОРГАНIIIНI СПОЛУКИ>ГАЛУЗЬ ЗНАНЬСПЕЦIАЛЬНIСТЬ
СПЕЦIАЛIЗАЦШPIBEHь ОСВIТИ

10_ природниц нАуки
102 _ хIмLяБIООРГАНIЧНА ХIМIЯ
трЕтIЙ (освIтньо-нАуковиЙ)Киiв -2017 р.

РОЗРОБНИК ПРОГРАМИ:Завiдувач вiддiлу синтезу фiзiологiчно активних сполукфосфору
Iнституту бiоорганiчноi xiMii та нафтохiмiт НАн Украiъи, членкорреспондент НАН УкраiЪи, д.х.н. Колодяжний О. I.

---lтйпй)---,/.//И)/Попiльнiченко С.В.

ВСТУППрограмувибірковоїнавчальноїдисципліни«Біоактивніелементорганічні сполуки» складено відповідно до освітньо-професійноїпрограми підготовки докторів філософії в галузі природничих наук заспеціальністю 102 - «Хімія».
Предметом вивчення навчальної дисципліни є дослідження пріоритетнихнапрямів сучасної елементорганічної хімії; з сучасними методами синтезуприродних сполук та їхніх елементорганічних аналогів; з сучасною стратегією всинтезі природних сполук diverted total synthesis; структурою і функціями
природних сполук; амінокислот, пептидів, фосфонопептидів, білків, ферментів,нуклеїнових кислот, полісахаридів.
Міждисциплінарнізв’язки:Навчальнадисципліна«Біоактивніелементорганічні сполуки» згідно з навчальним планом належить до циклудисциплін професійної підготовки, яка викладається на 2 курсі аспірантури. Курсвідноситься до вибіркових курсів спеціалізації "Біоорганічна хімія". Для вивченнякурсу необхідні знання та вміння, набуті аспірантами з дисциплін «Основибіоорганічної хімії», «Фізико-хімічні методи доведення будови органічнихречовин».
Матеріал курсу слугує теоретичною основою для формування умінь танавичок, необхідних для продукування нових ідей, розв’язання комплексних
проблем у науково-дослідницькій діяльності, а також виконання оригінальних
наукових досліджень.

1. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИМетоювикладаннянавчальної
дисципліни
“Біоактивніелементорганічні сполуки” є формування базових знань про особливості
структури природних сполук, хімічні та біологічні властивості, шляхи біосинтезу,їх природні джерела та використання в практичній діяльності людини.
Основні завдання навчальної дисципліни «Біоактивні елементорганічнісполуки»:Формування знань про досягнення елементорганічної хімії та хімії
біологічно активних сполук, структурне різноманіття, специфічні хімічні табіологічні властивості природних сполук та фосфорних аналогів природних
сполук, які є теоретичною основою для розроблення нових біологічно активних
сполук та модифікованих аналогів природних сполук.
Формування вмінь та оволодіння експериментальними навиками врозроблені методів синтезу біологічно активних фосфорорганічних сполук татехнологій їх використання в різноманітних напрямках людської діяльності
Сприяння розширенню професійного світогляду, підвищення загальної
освіченості та культури фахівця зі спеціальності 102 - Хімія.
Значна увага буде приділена створенню принципово нових препаратів длямедицини, екобезпечних засобів побутового та промислового використання
лікарських препаратів, сільгоспхімії, матеріалів і хімреагентів для інтенсифікаціїрозвитку і використання біологічно активних фосфорорганічних сполук.
Аспіранти

оволодіють новими методами тонкого органічного синтезу;фотоініційованимитаселективнимирадикальнимипроцесами;стереоселективними методи формування нових зв’язків у біоактивних молекулахта вихідних реагентах; зможуть застосовувати ензими як природні біокаталізаториз метою стереоселективного синтезу органічних сполук; зможуть синтезувати
елементоорганічні аналоги природних біоактивних сполук, що містять атоми
фосфору, арсену, фтору, бору та ін..
Згідно з вимогами освітньо-наукової програми аспіранти повинні:Знати: цілеспрямований синтез низькомолекулярних синтетичних регуляторівмодельних біологічних процесів; механізми реакційної здатностібіомолекул в модельних системах.
 властивостібіологічноактивнихелементорганічнихречовин;елементорганічні інсектициди (хлорофос, карбофос, паратіон, фосдрін,лептофос та ін.), лікарські препарати (фосфакол, Фосфаміцин, Армін та ін.),бойові отруйні речовини (зарин, зоман, табун, VX); металоорганічнікомплекси білків у якості біокаталізаторів; залізо-сірчанні білки;цитохроми; хлорофіли.
 властивості та використання гідроксифосфонатів та гідроксифосфонових
кислот; гідроксифосфонові кислоти як антибактеріальні, противіруснізасоби; застосування ФОС на практиці (пестициди, металокомплекси та їхвикористання як каталізаторів в органічному синтезі, елементорганічніполімери); біологічну активність гідроксифосфонатів; фізіологічнуактивність гідроксифосфонатів; залежність біологічної активностіфосфонових кислот залежно від абсолютної конфігурації стереогенногоатомавуглецю;гідроксифосфоновікислотиякантагоністи
карбоксилвмісних кислот; гідроксифосфонові кислоти як інгібітори
ферментів, антибактеріальні агенти, нейротропні сполуки, протипухлинніпрепарати.
 біологічні властивості гідрофосфорильних сполук; фосфонові та фосфіновікислоти та їхні похідні (методи одержання та властивості. реакція Арбузоваі Перкова, механізм радикальні реакції з ССl4, СНСl3 та арилгалогенiдами,стереохімія реакцій); стереохімію гідроксифосфонатів; асиметричний синтез гідроксифосфоновихкислот (конфігураційна стабільність та епімерізація сполук фосфору,методи одержання, кінетично контрольовані та термодинамічноконтрольовані асиметричні перетворення).
 хімію біологічнихвластивостейтапрактичноговикористанняамінофосфонових кислот; методи одержання амінофосфонових кислот;стереохімію амінофосфонових кислот; асиметричне каталітичне гідрування;каталізатори та ліганди асиметричного гідрування.
 хімію біологічнихвластивостейтапрактичноговикористанняфосфонопептидів; фосфонопептиди як інгібітори протеолітичного ферментуреніну, ангіотензиногена дія; ангіотензин як потужний октапептиднийбіорегулятор, що проявляє судинозвужувальні властивості; протираковіпрепарати, антибіотики, інгібітори ферментів, міметики амінокислот,пестициди.

 біологічнівластивостітапрактичневикористанняприродних
гідроксифосфонових і амінофосфонових кислот. Біологічно активні
гідроксифосфонові i амінофосфонові кислоти. Практичне застосування.
 властивості хіральних фторфосфонатів та естерів кислот фосфору та їхбіологічне значення; застосування ФОС на практиці (пестициди,металокомплекси та їх використання як каталізаторів в органічномусинтезі).
 біологічні властивості та практичні використання бісфосфонатів;бісфосфонати як клас препаратів, що запобігають втраті кісткової маси, якзасоби лікування остеопорозу й аналогічних захворювань; специфіку діїпрепаратів на основі бісфосфонатів; золедронову кислоту; здатністьпригнічуватиактивністьостеокластів,лікуванняостеопорозу;протипухлинні властивості; ібандронова кислота; алендронова кислота;клодронова кислота як засіб селективного руйнування макрофагів; медичнезастосування; азотвмісні та безазотні бісфосфонати;представники
Етидронат, Клодронат, Тилудронат, Ібадронат.
 механізм дії, шо ґрунтується на структурній аналогії бісфосфонатів зпірофосфатами; структуру і функції пептидів і білків; механізми
ферментативного каталізу та регуляції активності ферментів та іншихбіополімерів;принципипошукупотенційнихбіорегуляторів
іфармацевтичних препаратів, молекулярні мішені для визначеннябіоактивності.
Вміти:
 Визначати належність елементорганічного аналогу природної сполуки допевного класу чи групи на основі класифікаційних ознак.
 Виділяти структурні особливості, які визначають хімічні та біологічні
властивості сполуки.
 Оцінювати стереохімічні особливості молекул, визначати хіральні атоми таїх конфігурації у різних класах природних сполук.
 Використовувати знання номенклатури природних сполук (тривіальної тасистематичної), давати назву сполуці у відповідності з правилами
номенклатури ІЮПАК за структурною формулою.
 Орієнтуватися в способах виділення та в синтетичних методах одержання
природних сполук.
 Описувати хімічну та структурну різноманітність основних класівприродних сполук.

 Оцінювати взаємозв’язок між будовою та властивостями фосфорної
біоактивної або фосфорного аналогу природної сполуки, вміти
прогнозувати властивості сполук за їх структурою.
 Самостійно працювати з учбовою, довідковою та науковою хімічноюлітературою, проводити літературний пошук в області хімії природнихсполук, робити узагальнюючі висновки.
 Експериментально визначати наявність певних функціональних груп таспецифічних фрагментів в молекулі за допомогою якісних реакцій.
 Ставити навчально-дослідні експерименти на основі оволодіння основними
прийомами техніки лабораторних робіт, складати звіт по роботі,користуватись довідковими матеріалами.
 Застосовувати одержані теоретичні знання хімічних та біологічнихвластивостей
елементорганічнихбіоактивнихсполук
абоелементорганічних аналогів природних сполук в подальшій професійнійдіяльності.
Мати навички: Проведення експериментів та спостережень, висування гіпотез тавстановлення меж їх застосування.
 Прогнозування спектру біологічної дії різних класів природних сполук.
 Практичного застосування теоретичних знань з хімії природних сполук длярозробки нових біологічно активних сполук.
В рамках даної дисципліни поглиблюються і розвиваються такі компетенції: Універсальні компетенції:здатність проектувати і здійснювати комплексні дослідження, в тому числіміждисциплінарні, на основі цілісного системного наукового світогляду звикористанням знань в області історії і філософії науки;Загальнопрофесійні компетенції:здатність самостійно здійснювати науково-дослідницьку діяльність вбіоорганічній

хіміїзвикористаннямсучаснихметодівдослідженнятаінформаційно-комунікаційних технологій.
Професійні компетенції:здатністьорганізовуватипроведення

експериментівівипробувань,проводити їх обробку, аналізувати їх результати та узагальнювати у виглядінаукових статей для провідних профільних журналів; готовність до розробки
навчально-методичної документації для проведення навчального процесу.

2. СТРУКТУРА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИНа вивчення навчальної дисципліни відводиться 120 годин / 4 кредита ECTS.

2345678Ферментативний
синтез
біологічно
активних
таприродних сполук.
Асиметричнийсинтез
біологічно
активних
таприродних сполук.
Амінокислоти, пептиди, білки та їхні елементорганічні
аналоги: гідроксифосфонати,амінофосфонові кислоти.
Елементорганічніфізіологічно
активні
сполуки,біорегулятори, хімотерапевтичні препарати.
Елементорганічніфармпрепарати, біс-фосфонати.
Елементорганічні пестициди.
Індивідуальнезавдання(реферат)РазомСемінарськіВступ.
Методи сучасного синтезубіологічно активних сполук.
Diverted total synthesis.

Практичні1Лекції

Розділ дисципліниВсього аудиторних№Кількість
кредитів
ECTSЗагальний обсягОбсяг навчальноїроботи, годСамостійна
робота

21041042124212421222Видпідсумкового
контролю

12210124120

3022890екзамен

Зміст дисципліни:Тема 1. Біологічна активність.
Терміни і визначення. Активність і токсичність. Шкала токсичності.
Фітотоксичність.
Тема 2. Хіміотерапевтичні елементорганічні препарати.
Хіміотерапія. Хімічна варіація. Хіміотерапевтичний індекс. Діяелементорганічних
елементорганічнихсполуксполук

наяк

живі

організми.

Особливостіпестицидів.

Естерази.

Холінестераза.

Ацетилсерин. Ацетилхоліновий обмін. Гідроліз ацетилхоліну.
Тема 3. Пестициди.
Класифікація пестицидів. Біоциди. Зооциди. Фунгіциди. Бактерициди.
Дефоліанти. Гербіциди. Інсектициди. Акарициди. Нематоциди. Репеленти.
Атрактанти.
Тема 4. Похідні елементорганічних сполук як пестициди.
Фалон. Мерфос. Пірокатехинхлорфосфіт. Діаллилфосфіт. Трис(2, 4діхлорфеноксиетил)фосфіт. Циклічні фосфіти зі змішаними замісниками.
Інсектицидна, акарицидна і гербицидна активність похідних фосфористоїкислоти.
Тема 5. Естери фосфорної кислоти.
Інсектицидна і акарицидна активність естерів фосфорної кислоти.
Диметилфосфати. Токсичність О,О-Діетилфосфатів, О-Диметилфосфатів. 4заміщені арилфосфати. Дихлорофос. Руелен. Стерилізатори комах. Амідифосфорної кислоти. Тіотефа. Метиотефа. Афолат. Гексаметапол. Біциклічніестери фосфорної кислоти.
Тема 6. Пестициди на основі естерів монотіофосфорних кислот.
Метафос. Тіофос. Трихлорметафос. Метилмерпаптофос. Ацетофос.
Метасистокс. Основні типи пестицидів на основі дітиофосфорних кислот.
Карбофос. Фосфамід. Тіометон. Морфотіон. Пестициди на основі естерів
пирофосфорної,тіопирофосфорної,фосфонових,тіофосфоновихі

дітифосфонових кислот. Пестициди на основі естерів пірофосфорних ітіопірофосфорних кислот. Арилфосфонові кислоти. О, О-Діалкилові діестери
алкілфосфонових і алкилтіонофосфонових кислот. S, S-Диалкилові естериалкілфосфонових

кислот.

О,О-Діалкіл(арил)тіонофосфонати. Алкілтіоалкілфосфонати. Дітіофосфонові
кислоти. ТЕПФ.
Тема 7. Елементорганічні фармацевтичні препарати.
Лікарські елементорганічні засоби природного походження. Армін.
Афолат. Циклофосфамід. Фосфономіцин. Фосфестрол. Армін. Атрифос.
Бензотеф. Димефосфон. Калькуіт. Міон. Нітранол. Пірофос. Фосфакол.
Фосфоглив. Фруктозодіфосфат натрію. Хінамін. Циклофосфан. Складніестери фосфорних кислот. Високоенергетичні фосфати, АТФ, АДФ, АМФ,фосфорильовані вуглеводи, нуклеотіди, коферменти, фосфорутримуючивітаміни і їх роль у метаболізмі. Фосфоліпіди. Природні фосфорильованніізопреноїди. Синтетичні фосфорильовані похідні ізопреноідів. Фосфор унуклеінових кислотах.

3. РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
Базова:Авторпідручника
(навчальногопосібника тощо)2Ю.А.Овчиннико
вНайменування
підручника
(навчальногопосібника тощо)3Найменуваннявидавництва, ріквидання

прим.

4

5

Біоорганічна хімія.

М., Освіта, 1987

2O. I.
Kolodiazhnyi

Asymmetric synthesis
in organophosphorus
chemistry.

О.И.Колодяжны
йХимия илидовJohn Wiley. Weinheim.
2016, Р. 1-400.
(monograph)Киев: «Наукова
думка», 1994. C.1-560
Wiley-VCH.
Weinheim-New YorkChichester. 1999, P.1565
Advances ofAsymmetric Synthesis
JAI Press Inc.
Stamford-London 1998.
Vol. 3, P. 273ВPhosphorus
Ylides.
ChemistryandO.I.Kolodiazhnyi
Application in OrganicSynthesis
New achievements inasymmetric Synthesis ofO.I.Kolodiazhnyi
Organophosphorus
Compounds

К-ть,2521

О.И.
КолодяжныйФерментативный
синтез
фосфорорганических
соединенийУспехи химии 2011, Т
80 N 9, c 921-946

1Kukhar, V. P.;
Hudson, H. R.,
Eds.

Aminophosphonic andAminophosphinic Acids

Wiley: Chichester,
2000; 634 p2

Допоміжна:S. M. Colegate,
Bioactive natural
CRS Press Taylor &Russell J. M.
products: Detection,Francis Group,Isolation, and Structural
2000, 622p
Determination
Stephen J. Cutler,
CRC Press
Biologically active natural
Horace G. Cutler.
LLC2000, 268 p
products: pharmaceuticals
Boca Raton-London
Pawel Kafarski andCurr. Med. Chem. –Barbara Lejczak
Aminophosphonic Acids Anti-Cancer Agents,of Potential Medical
2001, 1, 301-312
Importance
Bentham Science
Publishers Ltd

Electronversion
Electronversion

Electronversion

Колодяжный О ИХиральные гидроксифосфонаты: Синтез,конфигурация, биологические свойстваХимия отравляющихвеществ

Франке ЗF. Orsini, G. Sello
and M. Sisti

4.

ФОРМАAminophosphonic Acidsand Derivatives.
Synthesis and BiologicalApplicationsПІДСУМКОВОГОУспехи химии,2006, 75 (3) 254282

1

М Химия 1973

2

Current Medicinal
Chemistry, 2010, 17,264-289
Bentham Science
Publishers Ltd.

Electronversion

КОНТРОЛЮ

УСПІШНОСТІ

НАВЧАННЯ: Екзамен.
5. ЗАСОБИ ДІАГНОСТИКИ УСПІШНОСТІ НАВЧАННЯ:Діагностика успішності навчання аспірантів під час проведення
лекційних занять: відповіді на питання за лекційним курсом; усні завдання.
Діагностика успішності навчання аспірантів під час проведення
семінарських та індивідуальних занять: усне опитування; участь в обговоренні дискусійних питань.