У цьому ж році його обирають дійсним членом АН УРСР. Л. М. Литвиненко був першим головою Донецького наукового центра АН УРСР У 1965 р. Литвиненко Л. М. відкриває й очолює (1965—1968 р.) кафедру органічної хімії, професором якої він залишався до кінця свого життя.