Jednocześnie, od 1954 do 1960 kierował wydziałem syntezy organicznej Instytutu Farmakologii i Chemioterapii Akademii Nauk Medycznych ZSRR, w 1960 został kierownikiem laboratorium Instytutu Chemii Związków Naturalnych Akademii Nauk ZSRR, jednocześnie 1965-1969 był kierownikiem grupy Instytutu Hematologii i Transfuzji Krwi Ministerstwa Zdrowia ZSRR. W 1966 objął funkcję dyrektora i kierownika laboratorium Instytutu Chemii Organicznej Akademii Nauk ZSRR, gdzie prowadził badania w dziedzinie syntetycznej chemii organicznej, chemii węglowodanów i rozwoju chemicznej modyfikacji kwasów nukleinowych. W 1953 odkrył tautomerię enamino-iminową. Pracował nad rozwojem nowoczesnych metod analizy strukturalnej i syntezy chemicznej złożonych pochodnych węglowodanów, syntezując nowe rodzaje leków, zwłaszcza przeciwgruźliczych, przeciwdrgawkowych i przeciwalergicznych. Opracował nowe metody syntezy wiązań glikozydowych umożliwiających po raz pierwszy syntezę serologicznych aktywnych polisacharydów bakteryjnych o złożonej strukturze. W 1960 został członkiem korespondentem, a w 1979 akademikiem Akademii Nauk ZSRR, poza tym od 1957 był członkiem korespondentem Akademii Nauk Medycznych. Od 1988 do końca życia był dyrektorem honorowym i kierownikiem naukowym Instytutu Chemii Organicznej im. Zielinskiego.