Smoothing of the time structure of slowly extracted beam from synchrotron by RF-knock-out method

Results of the study are presented in work on smoothing of the time structure of the bunch, slowly extracted from synchrotron. The numerical algorithm has been designed for study of the influence of the radio-frequency field of the resonator on time structure of the bunch. The numerical algorithm is based on method Monte-Carlo, where particles in the beam have been extracted by means a slow moving to the third-order resonance conditions. Characteristics of the time structure are vastly smoothed when synchrotron oscillations have been used as first experiments showed. Theoretical motivation of the reasons, influencing upon time structure of the slowly extracted beam, is explained in given work.Подано результати дослідження по згладжуванню часової структури пучка, повільно виведеного з синхротрону. Розроблено числовий алгоритм для вивчення впливу високочастотного поля резонатора на характеристики часової структури пучка. Числовий алгоритм базується на методі Монте-Карло, де бетатронні коливання частинок в прискорювачі розглядаються з урахуванням того, що повільний вивід пучка відбувається за резонансним методом третього порядку. Як показують перші експерименти з повільним виводом пучка, часова структура значно згладжується завдяки виникненню повздовжніх синхротронних коливань. Теоретичне обґрунтування причин, що впливають на часову структуру повільно виведеного пучка, наведено в даній роботі.Представлены результаты исследования по сглаживанию временной структуры пучка, медленно выводимого из синхротрона. Разработан численный алгоритм для изучения влияния высокочастотного поля резонатора на временную структуру пучка. Численный алгоритм основан на методе Монте-Карло, где бетатронные колебания частиц в ускорителе рассматриваются с учетом того, что пучок медленно выводится резонансным методом третьего порядка. Как показывают первые эксперименты по медленному выводу пучка, подверженному синхротронным колебаниям, временная структура значительно сглаживается. Теоретическое обоснование причин, влияющих на временную структуру медленно выводимого пучка, приведено в данной работе

Гетероциклізація або реакції каплінгу: випадок ДНК-кодованих бібліотек

Aim. DNA-encoded libraries technologies (DELT) are gradually becoming an important part of standard drug discovery toolbox. DELT is looking to find its place between classic low-molecular-weight drug candidates on the one hand, and high-molecular-weight antibodies and peptides on the other hand. On its natural path to overcoming the “childhood diseases” typical for every novel technology, DELT has reached a point where the chemical diversity of DNA-encoded libraries (DELs) becomes an important factor to look out for. In this paper, we aim to take a closer look at the chemical diversity of DELs in their present state and find the ways to improve it.Results and discussion. We have identified the DEL-viable building blocks from the Enamine Ltd. stock collection, as well as from Chemspace Ltd. virtual collection, using the SMARTS set, which takes into account all the necessary structural restrictions. Using modern cheminformatics tools, such as Synt-On, we have analyzed the scaffold diversity of both stock and virtual core bi- and tri-functional building blocks (BBs) suitable for DNA-tolerant reactions. The identification of scaffolds from the most recently published on-DNA heterocyclization reactions and analysis of their inclusion into the existing BBs space have shown that novel DNA-tolerant heterocyclizations are extremely useful for expanding chemical diversity in DEL technologies.Conclusions. The analysis performed allowed us to recognize which functional groups should be prioritized as the most impactful when the new BBs are designed. It is also made clear that the development of new DNA-tolerant reactions, including heterocyclizations, have a significant potential to further expand DEL molecular diversity.Мета. Технології ДНК-кодованих бібліотек (DELT) поступово стають важливою частиною стандартного набору інструментів для пошуку нових лікарських субстанцій. Наразі DELT прагне знайти своє місце у просторі між класичними низькомолекулярними кандидатами у ліки з одного боку та високомолекулярними антитілами й пептидами з іншого. На своєму шляху до подолання «дитячих хвороб», характерних для кожної нової технології, DELT досягли того моменту, коли хімічна різноманітність ДНК-кодованих бібліотек (DEL) стає важливим фактором, на який варто звернути увагу. У цій статті ми прагнемо ближче розглянути хімічне різноманіття ДНК-кодованих бібліотек у їхньому поточному стані та знайти можливості для його покращення.Результати та їх обговорення. Ми визначили DEL-життєздатні будівельні блоки з наявної колекції Enamine Ltd., а також із віртуальної колекції Chemspace Ltd., використовуючи набір SMARTS, який враховує всі необхідні структурні обмеження. За допомогою таких сучасних інструментів хемоінформатики, як Synt-On, ми проаналізували різноманітність каркасів як уже синтезованих, так і віртуальних бі- та трифункціональних білдинг-блоків (BB), придатних для реакцій, у яких ДНК залишається інтактною. Ідентифікація молекулярних скафолдів, використовуваних у нещодавно опублікованих «on-DNA» реакціях гетероциклізації, та аналіз їх внесення до простору BB, який існує, засвідчили, що нові толерантні до ДНК гетероциклізації є надзвичайно корисними для розширення хімічної різноманітності в технологіях DEL.Висновки. Виконаний аналіз дозволив нам визначити, яким функціональним групам варто віддати пріоритет як найбільш впливовим у процесі дизайну нових BB. Також стало зрозуміло, що розвиток нових толерантних до ДНК реакцій, включаючи гетероциклізації, має значний потенціал для подальшого розширення молекулярного різноманіття DEL

Багатогранне відновлення, каталізоване комерційно доступним паладієм: погляд на реакцію із практичного досвіду

Aim. To share our experience when working with the Pd-catalyzed hydrogenation and discuss reactions occurred contrary to our expectations, as well as express our vision of the causes for such an unusual reactivity.Results and discussion. Catalysis is a key technology and among the central themes of both petrochemical and fine chemical industries. Although extremely useful and reliable, it can sometimes astonish researchers. The paper discusses 17 intriguing cases of the catalytic hydrogenation and hydrogenolysis reactions from our practice in the High-pressure Synthesis Laboratory (Enamine Ltd.). All examples presented are characterized by peculiar performance of commercially sourced heterogeneous palladium-containing catalysts (Pd/C or Pd(OH)2). Thus, some cases were characterized by reduced activity of the catalyst (or even its complete loss), meaning that reaction conditions found before to be suitable for reduction appeared to be “broken”, and we had to search for a new, often harsher reaction setup. Curiously, it is a matter of classical Pd-catalyzed hydrogenations of N+–O– and C=C fragments. Apparently, these results indicate the heterogeneity of commercially available catalysts and are related to their fine internal structure, in particular the surface morphology. Another interesting issue the article deals with is chemoselectivity of the catalytic hydrogenation. Sometimes some reactions led to astonishing results going across theoretical views and expectations. Saturation of benzene rings instead of (or accompanying) debenzylation, breaking of the common order of hydrogenation for compounds containing several aromatic parts with different resonance energies, irreproducible experiment, obtaining of different products under the same conditions, uncommon results of Pd-catalyzed reactions is the list of interesting results, which we observed and discussed in the article. Analyzing the information available in the literature and considering all the results gathered we tend to believe that the presence of impurities of noble metals (Rh, Ru, Pt) in the catalysts used to be a possible reason for these strange findings. The study supports the general idea that commercial palladium catalysts differ in efficiency, resulting in significant differences in selectivity, reaction time, and yields. Elucidating the regularities behind such empirical results is undoubtedly an interesting area of research in the field of catalysis.Experimental part. All starting compounds exposed to hydrogenation were synthesized in Enamine Ltd. and had purity of not less than 95 %. The palladium-containing catalysts used in the experiment were purchased from 6 commercial sources within 2011 – 2022. The structure and purity of the compounds synthesized were characterized by 1H NMR spectroscopy, liquid chromatography coupled with the mass spectrometry method, elemental analysis. Chromatographic experiments revealed the purity of all compounds obtained being not less than 95 %.Conclusions. In the paper we have summarized our experience with the Pd-catalyzed hydrogenation and presented cases of unusual reactivity or unexpected outcomes of the reactions encountered in our practice. In general, complications we faced were of three types: (1) irreproducibility of the procedures most likely as the result of a changeable activity of the catalysts; (2) chemoselectivity issues when two or multireducible functional groups were present in the substrate; (3) undesirable Pd-catalyzed defunctionalization reactions. In turn, these complications led to increase in production costs, loss of time and resources. Therefore, because of this variability in the efficiency of Pd catalysts, far more efforts are required to find out the key differences between commercial sources of Pd catalysts, as well as to create protocols clearly defining the catalytic activity of each batch of the catalyst allowing to identify high-quality catalysts immediately prior to the use without wasting precious time and synthetic materials.Мета. Метою статті було поділитися нашим досвідом роботи з Pd-каталізованим гідруванням і обговорити реакції, що відбувалися всупереч нашим очікуванням, а також висловити своє бачення причин такої незвичайної реакційної здатності.Результати та їх обговорення. Каталіз є ключовою технологією та однією з центральних тем як нафтохімічної, так і тонкої хімічної промисловості. Хоча він є надзвичайно корисним і надійним підходом, іноді він може дивувати дослідників. У пропонованій статті розглянуто 17 цікавих випадків реакції каталітичного гідрування з нашої практики в Лабораторії синтезів під високим тиском (НВП «Єнамін»). Усі наведені приклади характеризуються своєрідною поведінкою комерційно доступних гетерогенних паладієвмісних каталізаторів (Pd/C або Pd(OH)2). Так, деякі випадки характеризувалися зниженою активністю каталізатора (або навіть повною її втратою). Іншими словами, умови реакції, які ми раніше вважали придатними для відновлення, виявилися «зламаними», і нам довелося шукати нові, часто жорсткіші умови для проведення реакції. Цікаво, що мова йде про класичне Pd каталізоване гідрування N+–O– і C=C фрагментів. Певно, ці результати свідчать про різнорідність комерційно доступних каталізаторів і пов’язані з їхньою тонкою внутрішньою структурою, зокрема морфологією поверхні. Іншим цікавим питанням, висвітленим у статті, є хемоселективність каталітичного гідрування. Так, іноді реакція призводила до вражаючих результатів, що суперечили теоретичним поглядам і очікуванням. Насичення бензольних кілець замість дебензилювання (або разом із ним), порушення загального порядку гідрування для сполук, які містять кілька ароматичних частин з різною енергією резонансу, невідтворюваний експеримент, отримання різних продуктів за використання однакових умов, нетипові результати реакцій, каталізованих Pd, – це список тих результатів, які ми спостерігали та обговорюємо в статті. Аналізуючи наявну в літературі інформацію та враховуючи всі зібрані результати, ми схильні вважати причиною цих дивних знахідок наявність у використаних каталізаторах домішок благородних металів (Rh, Ru, Pt). Дослідження несе загальну ідею про те, що комерційні паладієві каталізатори відрізняються за ефективністю, що призводить до значних відмінностей у селективності, часі реакції та виході. З’ясування закономірностей, що стоять за такими емпіричними результатами, безсумнівно, є важливим напрямом досліджень у царині каталізу.Експериментальна частина. Усі вихідні сполуки, піддавані гідруванню, було синтезовано в ТОВ «Єнамін». Вони мали чистоту не менше 95 %. Використовувані в експерименті каталізатори з паладієм було закуплено у 6 комерційних джерел упродовж 2011 – 2022 років. Структуру та чистоту синтезованих сполук схарактеризовано методами 1Н ЯМР-спектроскопії, рідинної хроматографії в поєднанні з мас-спектрометричним методом, елементного аналізу. Хроматографічні досліди засвідчили, що чистота всіх одержаних сполук становить не менше 95 %.Висновки. У статті узагальнено досвід роботи з Pd-каталізованим гідруванням і розглянуто випадки незвичайної реактивності або неочікуваних результатів реакцій, які зустрічалися в нашій практиці. Загалом ускладнення, з якими ми зіткнулися, були трьох типів: (1) невідтворюваність процедур, найпевніше, у результаті варіативної активності каталізаторів; (2) проблеми хемоселективності, у випадку присутності в субстраті кількох функціональних груп, здатних до відновлення; (3) небажані реакції дефункціоналізації, каталізовані Pd. Своєю чергою ці ускладнення призвели до збільшення витрат на виробництво, втрати часу та ресурсів. Саме через таку варіабельність ефективності паладієвих каталізаторів потрібно значно більше зусиль, щоб з’ясувати ключові відмінності між комерційними джерелами Pd каталізаторів, а також створити протоколи, які чітко визначають каталітичну активність кожної партії каталізатора, що дозволяє ідентифікувати високоактивні Pd каталізатори безпосередньо перед використанням і не втрачати дорогоцінний час та синтетичні матеріали

Difluorocarbene Generation from TMSCF3: Kinetics and Mechanism of NaI-Mediated and Si-Induced Anionic Chain Reactions

The mechanism of CF2 transfer from TMSCF3 ( 1 ), mediated by TBAT (2–12 mol %) or by NaI (5–20 mol %), has been investigated by in situ/stopped-flow 19F NMR spectroscopic analysis of the kinetics of alkene difluorocyclopropanation and competing TFE/c-C3F6/homologous perfluoroanion generation, 13C/2H KIEs, LFERs, CF2 transfer efficiency and selectivity, the effect of inhibitors, and density functional theory (DFT) calculations. The reactions evolve with profoundly different kinetics, undergoing autoinhibition (TBAT) or quasi-stochastic autoacceleration (NaI) and cogenerating perfluoroalkene side products. An overarching mechanism involving direct and indirect fluoride transfer from a CF3 anionoid to TMSCF3 ( 1 ) has been elucidated. It allows rationalization of why the NaI-mediated process is more effective for less-reactive alkenes and alkynes, why a large excess of TMSCF3 ( 1 ) is required in all cases, and why slow-addition protocols can be of benefit. Issues relating to exothermicity, toxicity, and scale-up are also noted.PostprintPeer reviewe

ПОЄДНАНА ДІЯ ПІРАЗОЛОВМІСНИХ БІСФОСФОНАТІВ І ВІТАМІНУ D3 У КОРЕКЦІЇ ПОРУШЕНЬ МІНЕРАЛЬНОГО ОБМІНУ ЗА АЛІМЕНТАРНОГО ОСТЕОПОРОЗУ В ЩУРІВ

Introduction. According to the WHO, osteoporosis ranks central position among all known diseases as a cause of premature disability and mortality, and therefore the development of effective treatment strategies for this disease is one of the priority research areas for scientific and medical institutions. One of these areas is the development of new modern bisphosphonates and the study of their therapeutic effects in animal models. The aim of the study – to explore the effectiveness of combined action of synthesized nitrogen-containing bisphosphonates (pyrazole-containing analogs), which inhibit osteoclast activity and bone resorption, and vitamin D3 – the main regulator of bone remodeling and osteogenesis, in the correction of mineral metabolism disturbances accompanying the development of osteoporosis. Research Methods. The study of the biological effectiveness of the synthesized pyrazole-containing bisphosphonates was carried out on female Wistar rats (1 month old, initial weight (90±5) g). Alimentary osteoporosis was induced by keeping the rats for 30 days on a D-hypovitaminosis diet according to GOST 11222-65, balanced in calcium and phosphorus. Pyrazole-containing bisphosphonates (1.7 mg/kg) and cholecalciferol (400 IU/kg body weight) were used per os as corrective compounds. Serum 25OHD was tested by ELISA. The quantitative analysis of the components of mineral metabolism in the blood serum and bone tissue was determined by routine biochemical methods. Results and Discussion. Our pyrazole-containing bisphosphonates inhibited the process of bone tissue demineralization (resorption) and enhanced mineral metabolism in rats with alimentary osteoporosis with various efficiency. After bisphosphonate supplementation, the content of calcium and inorganic phosphate increased, while the activity of alkaline phosphatase and its isoenzymes in blood serum decreased. The ash content and the levels of calcium and phosphorus in the ash of the tibia have been increased. The combination of pyrazole-containing bisphosphonates with vitamin D3, which normalizes the serum 25OHD content and provides the synthesis of biologically active hydroxylated forms of cholecalciferol, has been effective in the correction of mineral metabolism abnormalities in osteoporotic rats. Conclusions. The study of the combined action of vitamin D3 and bisphosphonate I-12, as the substance with the highest biological efficiency in enhancing the bone remodeling through a balanced combination of bone resorption and formation, is most promising for further research.Вступление. По данным ВОЗ, остеопороз занимает ведущее место среди всех известных заболеваний как причина преждевременной инвалидности и смертности в мире, а поэтому разработка эффективной стратегии лечения этого заболевания является одним из приоритетных направлений исследований для научных и медицинских учреждений. К таким подходам относятся разработка новых современных азотсодержащих бисфосфонатов и исследование их терапевтических эффектов на животных моделях. Цель исследования – изучить эффективность сочетанного действия синтезированных азотсодержащих бисфосфонатов (пиразолсодержащих аналогов), которые подавляют активность остеокластов и уменьшают резорбцию костной ткани, и витамина D3, который является основным регулятором процесса ремоделирования костной ткани и активатором остеогенеза, в коррекции нарушений минерального обмена при остеопорозе. Методы исследования. Биологическую эффективность синтезированных пиразолсодержащих бисфосфонатов исследовали на крысах-самках линии Вистар (возраст – 1 месяц, исходная масса – (90±5) г). Алиментарный остеопороз вызывали путем содержания животных в течение 30-ти дней на D-гиповитаминозном рационе согласно ГОСТу 11222-65, сбалансированном по содержанию кальция и фосфора. В качестве корректирующих соединений использовали per os пиразолсодержащие бисфосфонаты (1,7 мг/кг) и холекальциферол (400 МЕ/кг массы тела). 25-Гидроксивитамин D в сыворотке крови исследовали методом ELISA. Количественный анализ компонентов минерального обмена в сыворотке крови и костной ткани проводили с помощью общепринятых биохимических  ­методов. Результаты и обсуждение. Исследуемые пиразолсодержащие бисфосфонаты с разной эффективностью ингибировали процесс деминерализации (резорбции) костной ткани и интенсифицировали минеральный обмен у крыс с алиментарной формой остеопороза. При действии препаратов возрастало содержание кальция, неорганического фосфата и снижалась активность щелочной фосфатазы и ее изоэнзимов в сыворотке крови. Повышались зольность и содержание кальция и фосфора в золе большеберцовой кости. Наиболее эффективным в коррекции нарушений минерального обмена при остеопорозе оказалось сочетание пиразолсодержащих бисфосфонатов и витамина D3, который нормализует содержание 25-гидроксивитамина D в сыворотке крови и обеспечивает синтез биологически активных, гидроксилированных форм холекальциферола. Вывод. Перспективным для дальнейших исследований является изучение совместного действия витамина D3 и бисфосфоната I-12 как препарата с наиболее высокой биологической эффективностью по усилению процесса ремоделирования костной ткани благодаря согласованности процессов резорбции и формирования кости.Вступ. За даними ВООЗ, остеопороз займає чільне місце серед усіх відомих захворювань як причина передчасної інвалідності та смертності у світі, а тому розробка ефективної стратегії лікування цього захворювання є одним із пріоритетних напрямків досліджень для наукових та медичних інституцій. До таких підходів належать розробка нових сучасних нітрогеновмісних бісфосфонатів та дослідження їх терапевтичних ефектів на тваринних моделях. Мета дослідження – вивчити ефективність поєднаної дії синтезованих нітрогеновмісних бісфосфонатів (піразоловмісних аналогів), які пригнічують активність остеокластів та зменшують резорбцію кісткової тканини, і вітаміну D3, що є основним регулятором процесу ремоделювання кісткової тканини й активатором остеогенезу, в корекції порушень мінерального обміну за остеопорозу. Методи дослідження. Біологічну ефективність синтезованих піразоловмісних бісфосфонатів дослі­джували на щурах-самицях лінії Вістар (вік – 1 місяць, вихідна маса – (90±5) г). Аліментарний остеопороз викликали шляхом утримування тварин протягом 30-ти діб на D-гіповітамінозному раціоні відповідно до ДСТУ 11222-65, збалансованому за вмістом кальцію та фосфору. Як коригувальні сполуки ­використовували per os піразоловмісні бісфосфонати (1,7 мг/кг) та холекальциферол (400 МО/кг маси тіла). 25-Гідро­ксиві­тамін D у сироватці крові досліджували методом ELISA. Кількісний аналіз компонентів мінерального ­обміну в сироватці крові та кістковій тканині проводили за допомогою загальноприйнятих біохімічних методів. Результати й обговорення. Досліджувані піразоловмісні бісфосфонати з різною ефективністю гальмували процес демінералізації (резорбції) кісткової тканини та посилювали мінеральний обмін у щурів з аліментарною формою остеопорозу. За дії препаратів зростав вміст кальцію, неорганічного фосфату і знижувалась активність лужної фосфатази та її ізоензимів у сироватці крові. Підвищувались зольність і вміст кальцію та фосфору в золі великогомілкової кістки. Найефективнішим у корекції порушень мінерального обміну за остеопорозу виявилось поєднання піразоловмісних бісфосфонатів і вітаміну D3, який нормалізує вміст 25-гідроксивітаміну D у сироватці крові та забезпечує синтез біологічно активних, гід­ро­ксильованих форм холекальциферолу. Висновок. Перспективним для подальших досліджень є вивчення сумісної дії вітаміну D3 і бісфосфонату І-12 як препарату з найвищою біологічною ефективністю щодо посилення процесу ремоделювання кісткової тканини завдяки поєднанню процесів резорбції та формування кістки