КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 18-73-00133

НазваниеПрименение N-аминоазиниевых солей в дизайне материалов и биологически активных веществ

РуководительВоробьев Алексей Юрьевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2018 - 06.2020 

Конкурс№29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-101 - Синтез, строение и реакционная способность органических соединений

Ключевые словаN-аминоазиниевые соли, пиразоло[1,5-а]пиридины, триазоло[1,5-а]пиридины, 1,3-диполярное циклоприсоединение, фотокталитическая активция

Код ГРНТИ31.21.27


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект направлен на развитие химии N-аминоазиниевых солей, а также на изучение потенциальных путей приложения данных солей в дизайне биологически активных веществ и создании новых материалов. N-аминоазиниевые солеи легко доступны действием О-(мезитиленсульфонил)гидроксиламина и аналогичных аминирующих реагентов на соответствующие гетероароматические соединения. N-аминоазиниевые катионы в присутствии даже относительно слабого основания легко теряют протон и превращаются в N-имины, которые являются высокореакционноспособными частицами и вступают в реакции 1,3-диполярного присоединения с широким кругом диполярофилов, могут присоединять нуклеофильные частицы по гетероциклическому ядру, а также подвергаться электрофильной атаке как по иминной группе, так и по гетероциклическому остову. 1-Аминопроизводные пиридина и его замещенных применяются в дизайне биологически активных соединений для построения пиразоло[1,5-а]пиридинового остова, который представлен, например, среди антагонистов аденозиновых и дофаминовых рецепторов, агонистов мелатониновых рецепторов, веществ с противогерпесной активностью. Производные триазоло[1,5-a]пиридина, доступные по реакции солей 1-аминопиридия с нитрилами в присутствии основания или по реакции солей 1,2-диаминопиридия с альдегидами, также проявляют широкий спектр биологической активности. Триазоло[1,5-а]пиразиновое ядро, доступное реакцией солей 1,2-диаминопиразиния с альдегидами, часто встречается в антагонистах различных аденозиновых рецепторов. Было обнаружено, что кристаллы 1-аминопиридиний иодид проявляют ферроэластические свойства. Также известна кристаллическая структура 1-аминопиридиний трииодоплюмбата(II), подобные структуры могут представлять интерес для разработки металлорганических перовскитных солнечных батарей. Таким образом, исследования в области 1-аминопроизводных N-гетероароматических соединений создают фундаментальную базу для разработки новых высокоэффективных лекарственных препаратов, а кроме того представляют большой интерес для материаловедения. В рамках работы над проектом планируется решить ряд задач. Во-первых, изучить взаимодействие N-аминоазиниевых солей с RSO2-, PO(OEt)2- и CF3S-замещенными алкинами с целью получить соответствующие замещенные пиразолопиридины. Далее, разработать подходы к синтезу фторсодержащих пиразоло[1,5-а]пиридинов либо исходя из фторированных N-аминопиридиниевых солей, либо путем фторирования пиразолопиридинового остова. Разработать подходы к синтезу фторированных аналогов препарата Ибудиласт. Предполагается, исходя из N-аминоазиниевых солей, синтезировать нитронил-нитроксильные производные триазоло- и пиразоло[1,5-а]азинов. А также получить исходя из солей 1-амино-8-оксихинолиния ряд пиразоло- и триазоло[1,5-а]хинолин-9-олов, оптимизировать их структуру для улучшения хелатирующих своиств, оценить их потенциал в терапии нейродегенеративных заболеваний. И на завершающем этапе, изучить возможность фотокаталитической модификации пиразоло- и триазоло[1,5-а]пиридинов, например, алкилирование и полифторалкилирование с помощью фтальимидных эфиров карбоновых и аминокислот, ситемы окись пиридина/трифторуксусный ангидрид, полифториодалканов.

Ожидаемые результаты
1) Будут разработаны метода синтеза функционально-замещенных пиразоло[1,5-а]пиридинов, в частности моно- и полифторированных, фосфонатных, полифторалкильных и трифторметилсульфидных производных. Подобные соединения представляют интерес, как билдинг-блоки в дизайне лекарственных препаратов, например, противовоспалительных, противовирусных. Разработка таких билдинг-блоков является актуальной задачей в связи с высоким вниманием к пиразолопиридильному остову со стороны медико-химического сообщества и фармкомпаний. 2) Будут разработны подходы к модификации широкоиспользуемых гетероциклических лигандов путем N-аминирования и последующего циклоприсоединения ацетиленов и нитрилов. Полученные лиганды могут обладать интересными координирующими, фотофизическими и электрохимическими свойствами.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Разработан подход к получению широкого круга диэтил пиразоло[1,5-а]пиридин-3-фосфонатов путем взаимодействия PO(OEt)2-замещенных алкинов с N-аминоазиниевыми солями. Исходные алкины были получены окислительным фосфорилированием терминальных ацетиленов с помощью диэтилфосфита, воздуха и Cu2+, как катализатора, в DMSO. Показана принципиальная возможность получения 3-SCF3-пиразоло[1,5-а]пиридинов взаимодействием солей N-аминопиридиния с SCF3-алкинами. Было исследовано электрофильное фторирование пиразоло[1,5-а]пиридин-3-карбоксилатов, легко доступны реакцией CO2R-замещенных ацетиленов с солями N-аминопиридиния и его производных в присутствии основания, реагентом F-TEDA. Неожиданно, было обнаружено, что основным направлением является замещение атомом фтора карбоксильной группы. Строение продуктов подтверждается данными РСА. С помощью ЯМР был изучен механизм данной реакции. Первоначально при фторировании образуется σ-комплекс, который в растворе в MeCN сохраняется продолжительное время, не приводя к фторпиразолопиридинам. Были определены активационные параметры данной реакции. Показано, что при нанесении на силикагель и последующем элюировании образуются 3-фторпиразолопиридины. Разработаны эффективные методы синтеза пиразоло- и триазоло[1,5-а]хинолин-9-олов исходя из N-амино-8-оксихинолиний мезитиленсульфоната и акцепторных алкенов и нитрилов, соответсвенно. Разработаны подходы к получению 2-пиридил-азоло[1,5-а]азинов реакцией N-аминоазиниевых солей с цианопиридинами. С помощью квантов-химических расчетов объяснены закономерности данной реакции.

 

Публикации

1. Евтушок В. Е., Воробьев А. Ю. СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ ПИРАЗОЛО- И [1,2,4]ТРИАЗОЛО[1,5-а]ХИНОЛИН-9-ОЛОВ НА ОСНОВЕ РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ К N-ИМИДУ 8-ГИДРОКСИХИНОЛИНA Химия гетероциклических соединений, Том 55, № 3, Стр. 229-234 (год публикации - 2019)

2. Воробьев А. Ю. МЕТОДЫ СИНТЕЗА [1,2,4]ТРИАЗОЛО[1,5-a]ПИРИДИНОВ Химия гетероциклических соединений, - (год публикации - 2019)

3. - Новосибирские ученые создают аналог японского лекарства от астмы, склероза и зависимостей Наука в Сибири, публикация он-лайн (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе работы над проектом было исследовано взаимодействие ацетиленов, содержащих донорный заместитель (OR или NR2) у связи С≡С, с пиридиний-N-иминами, которые генерировались in situ действием основания на соответствующие N-аминопиридиниевые соли. Было обнаружено, что эфиры инолов вступают в реакцию циклоприсоединения с пиридиний-N-имином только в присутствии кислот Льюиса, однако реакция сопровождается потерей OR-группы. В аналогичных условиях N,N-дизамещенные 1-аминоацетилены не вступают в реакцию циклоприсоединения с пиридиний-N-имином даже в присутствии кислот Льюиса. Однако N,N,N,N-тетраэтил-1,2-диаминоацетилен относительно легко вступает в реакцию с пиридиний-N-иминами и их аннелированными аналогами с образованием N,N,N,N-тетраэтил пиразоло[1,5-а]пиридин-2,3-диаминов. SO2R-Замещенные ацетилены, как и другие акцепторные ацетилены, активно реагируют с пиридиний-N-иминами и их аннелироваными аналогами с образованием 3-SO2R-змаещенных пиразоло[1,5-а]пиридинов с хорошими выходами. Поскольку SF5-группа на сегодняшний день представляет большой интерес дл дизайна новых лекарственных препаратов, мы исследовали возможность получения SF5-пиразолопиридинов с использованием реакции циклоприсоединеня. Путем взаимодействия 1-триметилсилил-2-пентафторсульфанилацетилена с пиридиний-N-иминами и их аннелироваными аналогами получен ряд 3-пентафторсульфанилпиразоло[1,5-а]пиридинов с выходами от умеренных до хороших. Также в рамках работы над проектом нами было изучено циклоприсоединение акцепторно-замещенных алкенов к 1,10-фенантролиний-N-имину с целью получения производных ранее не описанного гетероциклического остова - пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролина. В целом, данный подход позволяет получать широкий круг производных пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролина. В ходе работы над проектом нами были получены фторированные аналоги препарата ибудиласт (2-изопропил-3-изобутирилпиразоло[1,5-а]пиридина). Исходя из 2-амино-6-метилпиридина нами были получены 2-метил-3-фторпиридин и 2-метил-5-фторпиридин, N-аминирование которых О-мезитиленсульфанилгидроксиламином, и последующая конденсация с изомасляным ангидридом позволила получить 4-фтор- и 6-фторибудиласт. Аналогичным образом получить 7-фторзамещенное производное не удалось из-за неустойчивости промежуточной 1-амино-2-метил-6-фторпиридиниевой соли. Однако литиирование ибудиласта, защищенного диоксолановой группой, происходит по положению 7, последующее фторирование N-фтор(фенилсульфон)имидом и снятие защитной группы позволило получить 7-фторибудиласт. Также нами был получен фосфорсодержащий аналог этого препарата путем циклоприсоединения диэтил (3-гидрокси-3-метилбут-1-ил-1-ил)фосфоната с пиридиний-N-имином был получен диэтил 2-(2-гидроксипроп-2-ил)пиразоло[1,5-a]пиридин-3-фосфонат, дегидратирование которого с последующим восстановлением привело к диэтил 2-изопропилпиразоло[1,5-a]пиридин-3-фосфонату. В рамках проекта нами изучалась возможность фотокаталитического алкилирования и трифторметилирования полученных пиразоло[1,5-a]пиридинов. Было показано, что фотокаталитическое алкилирование пиразоло[1,5-а]пиридинов с помощью N-гидроксифталимидных эфиров карбоновых кислот, а также трифторметилирование с использованием трифторуксусного ангидрида и N,N-диметилпиридин-N-окисда происходит неселективно и приводит к смесям алкил- и трифторметил-замещенных по пиридиновому фрагменту пиразоло[1,5-а]пиридинов.

 

Публикации

1. Воробьев А. Ю., Алиева С. В. Синтез 3-фторпиразоло[1,5-а]пиридинов фторированием метиловых эфиров пиразоло[1,5-а]пиридинов-3-карбоновых кислот Химия гетероциклических соединений, - (год публикации - 2020)

2. Сабина В. Алиева, Алексей Ю. Воробьев СИНТЕЗ 3-ФТОРПИРАЗОЛО[1,5-a]ПИРИДИНОВ ФТОРИРОВАНИЕМ МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ ПИРАЗОЛО[1,5-a]ПИРИДИН-3-КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ Химия гетероциклических соединений, №7, том 56, стр.957-960 (год публикации - 2020)

3. Санникова В. А.,Филиппов И. Р., Кармацких О. Ю., Панфилов М. А., Воробьев А. Ю. Синтез 2- и 2,3-замещенных пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролинов Химия гетероциклических соединений, - (год публикации - 2020)

4. Воробьев А.Ю., Филиппов И.Р., Алиева С.В. Cycloaddition of alkynes and nitriles to heterocyclic N-imines as a tool for functionalized pyrazolo[1,5-a]pyridines and 1,2,4-triazolo[1,5-a]pyridines synthesis 27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (27-ISHC). Kyoto, Japan, 1-6 september 2019. Book of Abstracts., - (год публикации - 2020)

5. Воробьев А.Ю., Бородкин Г.И., Андреев Р.В., 1,3-Dipolar cycloaddition of cyanopyridines to heterocyclic N-imines – combined experimental and theoretical studies Beilstein Archives, 2020, N 202022 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.3762/bxiv.2020.22.v1


Возможность практического использования результатов
Проект в целом носит фундаментальный характер и направлен на изучение синтетических приложений N-аминоазиневых солей, из которых основное - получение новых производных пиразоло- и 1,2,4-триазоло[1,5-а]пиридинов. Данные гетероциклические остовы в последние годы привлекают повышенное внимание со стороны исследователей, занимающихся как медицинской химией, так и химией материалов. В рамках проекта были получены фторированные производные препарата ибудиласт, который используется в странах Юго-Восточной Азии, как противовспалительный препарат. В последнее время данный препарат проходил клинические испытания для терапии разного рода нейродегенеративных заболеваний. Данные молекулярного докинга позволяют предположить, что введение атома фтора позволит повысить сродство молекулы к фосфодиестеразам PDE4, основной мишени препарата, что может усилить противовспалительные свойства.