Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Разработан удобный и легко масштабируемый метод синтеза эфиров, тиоэфиров и амидов 2-галоген-2H-азирин-2-карбоновых кислот металл-катализируемой изомеризацией 5-гетероатомнозамещенных 4-галогенизоксазолов. Образование эфиров и амидов эффективно катализируется тетрапивалоатом диродия, в то время как тетрагидрат дихлорида железа является оптимальным катализатором в синтезе тиоэфиров. Кроме того, родиевый катализатор был успешно применен для синтеза ряда азирин-2-карбоксилатов из негалогенированных по положению 4 5-алкоксиизоксазолов (https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/abstract/10.1055/s-0036-1590822). Предложен эффективный метод синтеза N,N-диалкиламидов и эфиров 2-хлор(бром/иод)-2H-азирин-2-карбоновых кислот изомеризацией 4-галоген-5-(N,N-диалкиламино/алкокси)изоксазолов в присутствии каталитических количеств FeSO4·7H2O. Показано, что важным преимуществом использования в качестве катализатора сульфата железа(II), по сравнению с его хлоридом, является отсутствие продуктов обмена галогена в процессе изомеризации 5-бром- и 5-иодизоксазолов, а по сравнению с карбоксилатами родия(II), – это отсутствие дезактивации катализатора 5-аминозаместителем в изоксазоле. Синтезированные «изоксазольным» методом 4-хлоразирин-2-карбоксилаты являются удобными предшественниками 4-хлор-2-азабута-1,3-диенов. С помощью Rh(II)-катализируемой реакции этих соединений с диметилдиазомалонатом был синтезирован широкий ряд 4-хлор-2-азабута-1,3-диенов с различными заместителями при атоме С3. Показано, что метил-2-диазо-3-(4-метоксифенил)-3-оксопропаноат не может быть использован для синтеза 2-азабута-1,3-диенов, поскольку в условиях родиевого катализа он быстро генерирует метоксикарбонил(4-метоксифенил)кетен через перегруппировку Вольфа родиевого карбеноида, необходимого для основной реакции. 2Н-Азирины легко присоединяются к кетену с раскрытием трехчленного цикла по связи N-C(2). В зависимости от структуры образовавшийся замещенный 3,4-дигидро-2Н-пиррол-2-он может изомеризоваться в более стабильное производное 1Н-пиррол-2(3H)-она или подвергаться обратимой гидратации по двойной связи углерод-азот. Обнаруженная реакция может использоваться для синтеза некоторых пирролин-2-онов из 2,3-ди и 2,2,3-тризамещенных азиринов. (https://link.springer.com/article/10.1007/s10593-017-2160-3). Разработана эффективная двухстадийная процедура «образование азирин-2-карбальдимина - азирин-карбеноидное сочетание» для синтеза 1,2-дигидропиримидинов из азирин-2-карбальдегидов, первичных аминов и диазокарбонильных соединений в условиях родиевого катализа. Образование 1,2-дигидропиримидинов протекает со 100%-ной региоселективностью через присоединение родиевого карбеноида исключительно по эндоциклическому атому азота 2H-азирин-2-карбальдимина. Согласно DFT расчетам реакция реализуется через диссоциацию металл-связанного илидного комплекса в свободный азириниевый илид, который далее претерпевает раскрытие трехчленного цикла с образованием 1,5-диазагекса-1,3,5-триена и последующую 1,6-циклизацию. В работе представлено первое убедительное доказательство участия свободных азириниевых илидов в подобных реакциях. 1,2-Дигидропиримидины с двумя электроноакцепторными заместителями при атоме С2 являются таутомерно лабильными системами и в растворе претерпевают инверсию конфигурации стереогенного центра C2 через последовательность превращений “расщепление связи N-C2 – вращение вокруг простой связи N-C - 1,6-циклизация”. Синтетическая последовательность «циклопропанирование 1,2-дигидропиримидинов - раскрытие циклопропанового кольца" может служить уникальным методом введения альфа-карбонилметильных заместителей в положение 5 1,2-дигидропиримидиновой системы (http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.joc.7b02484).

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Разработан эффективный и технически очень простой метод синтеза 2-ацилокси-, арилокси- и алкенилоксизамещенные 2H-азирин-2-карбоксилатов, -тиокарбоксилатов и -амидов из производных 2-галоген-2H-азирин-2-карбоновых кислот. Метод позволяет легко вводить O-заместители к атому C2 азиринового цикла с использованием OH-реагентов с pKa в диапазоне 310. Этим методом было синтезировано 40 новых азиринов. С помощью контрольных экспериментов и DFT расчетов установлено, что замещение галогена реализуется по необычному SN2-SN2 каскадному механизму, в котором первая стадия сопряженного замещения является скорость-определяющей. Этот подход применим к синтезу азирин-азириновых ансамблей как с идентичными азириновыми фрагментами (использование дикарбоновых кислот), так и с различными азириновыми фрагментами (использование азиринкарбоновых кислот). По этим материалам опубликована статья в журнале Org. Biomol. Chem., 2018, 16, 3248-3257 (https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ob/c8ob00553b#!divAbstract). Показано, что азолы в реакции с алкил-2-галоген-2H-азирин-2-карбоксилатами в зависимости от их кислотно-основных свойств могут реагировать как в нейтральной, так и в ионизированной форме. На основе этой реакции разработан эффективный и простой метод получения 3-арил-2-(азол-1-ил)-2H-азирин-2-карбоксилатов, позволяющий широко варьировать арильные и гетарильные заместители в положении 3 азиринового цикла. С помощью экспериментальных и расчетных методов установлен механизм этой реакции, реализующийся не по обычному механизму SN2, а через каскад стадий SN2' замещений. В случае 1,2-диазолов возможна конкуренция второй стадии сопряженного замещения с внутримолекулярными прототропными сдвигами, приводящими к диазолилзамещенным азиридинам. Термодинамические параметры этих побочных реакций были рассчитаны методом DFT, а экспериментальное подтверждение их протекания получено для пиразола. По результатам этой части работы опубликована статья в журнале J. Org. Chem., 2018, 83, 13473–13480 (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.joc.8b02295). Разработан эффективный метод получения 1,2-дигидропиримидинов из 1,4-ди- и 1,4,5-тризамещенных пиразолов и диазокарбонильных соединений в условиях катализа соединениями Rh(II). Реакция дает превосходные результаты с C3-незамещенными пиразолами и позволяет вводить разнообразные заместители в положения 1, 2, 5 и 6 1,2-дигидропиримидинового цикла. Этим методом было синтезировано 32 новых 1,2-дигидропиримидина. Согласно DFT расчетам реакция через последовательное образование родиевого илидного комплекса, свободного от металла пиразолиевого илида и 1,5-диазагексатриена, который на последней стадии претерпевает 1,6-циклизацию. Эта реакция одноатомного расширения пиразольного цикла является первым примером внедрения карбеноида в связь N-N. По результатам это части работы была опубликована статья в журнале J. Org. Chem., 2018, 83, 9210–9219 (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.joc.8b01228). Обнаружена новая реакция 1,4-диарилпиразолов с 1-сульфонил-1,2,3-триазолами, протекающая при катализе тетрапивалоатом диродия, в результате которой образуются производные 2,6,8-триазабицикло[3.2.1]октадиена. Это первые представители ряда соединений, имеющие скелет неконденсированного 2,6,8-триазабицикло[3.2.1]октана. Установлен механизм восстановительной циклизации 2-хлор-2-азабута-1,3-диенов (5-хлор-3-азамуконоатов) в 3-гидроксипирролы под действием трибутилстаннана (TBTH), которая инициируется ионной атакой TBTH по связи C=N субстрата. Полученные экспериментальные данные по этой реакции хорошо согласуются с результатами DFT расчетов. Эта реакция является первым примером ионной циклизации, инициируемой трибутилстаннаном. По результатам это части работы была опубликована статья в журнале Org. Chem. Front., 2018, 16, 3248-3257 (https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/qo/c8qo00982a#!divAbstract).

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
На основе новой реакции 3,4,5-тризамещенных изоксазолов с 1-сульфонил-1,2,3-триазолами разработан метод синтеза сполна замещенных пиримидинов. Методами ЯМР и DFT установлен механизм этой реакции, которая протекает через внутримолекулярную реакцию Дильса-Альдера 1,3-оксазинового интермедиата. Это первый пример внутримолекулярного (4+2)-циклоприсоединения в сопряженных гетерополиенах. Разработан общий метода синтеза 2-галогеназиринкарбоксилатов на основе Halex реакции. Показано, что производные 2-фтор-, 2-иод- и 2-хлорзамещенных азирин-2-карбоновых кислот целесообразнее получать не из соответствующих изоксазолов или галогенвинилазидов, как это делалось ранее, а из доступного производного 2-бром-2Н-азирин-2-карбоновой кислоты путем обмена галогена (Synthesis 2019, 51; DOI:10.1055/s-0039-1690200; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29664105). На основе родий-катализируемой реакции диазоэфиров с 3-арил-2-(пиридин-2-ил)-2Н-азиринами разработан однореакторный метод синтеза 3-(пиридин-2-ил)-2,3-дигидроазетов. Для предотвращения дезактивации катализатора пиридин-содержащим азириновым субстратом впервые использовалась TMS-защита пиридинового азота, постановка которой с помощью триметилсилилхлорида и снятие с помощью тетрабутиламмоний фторида проводились в однореакторном режиме. Обнаружена первая свободнорадикальная реакция с участием 2Н-азиринового цикла, представляющая собой синтез 5-гидрокси-6H-1,3-оксазин-6-онов из 2-ацилокси-2Н-азирин-2-карбоксилатов в системе трибутилстаннан/инициатор. Предложенная схема механизма реакции, хорошо согласующаяся с результатами DFT расчетов, подразумевает наличие стадии сдвига ацильной группы в первичном продукте раскрытия азиринильного радикала как условие необратимости раскрытия трехчленного цикла. Полученные этим методом 5-гидрокси-6H-1,3-оксазин-6-онов, как установлено, могут успешно модифицироваться по положению С5 через реакции кросс-сочетания соответствующего трифлата, а также использоваться для синтеза производных бензо[d][1,3,6]триазоцина. На основании результатов DFT расчетов предложен 10-стадийный механизм термической изомеризации 2,2-диакцепторнозамещенных 1,2-дигидропиримидинов, из которого следует, что эта изомеризация являет вторым в литературе примером, в котором построение новой гетероциклической системы осуществляется через [1,5]-H-сигматропный сдвиг в сопряженном азаполиене. Показано, что 3-гидроксипирролы, получаемые TBTH-инициируемой циклизацией 5-хлор-3-азамуконоатов (Tetrahedron 2019, 75, 2555-2624; DOI: 10.1016/j.tet.2019.03.040; https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0040402019303370), являются удобными субстратами для синтеза 2,2’-би(пирролин-3-онов) и 2-аминопирролин-3-онов. Найден переключатель стереоселективности в синтезе бипирролинонов, которым служит основание, используемое в сочетании с трифлилхлоридом (Chemistry of Heterocyclic Compounds 2019, 55, N12). На основе разработанных методик синтеза дигидрофуро- и фуро[3,2-c]хинолоновых производных Cu(II)-катализируемого аннелирования 4-гидроксихинолон-3-онов азиринами расширен ряд этих соединений и исследованы физико-химические свойства новых представителей фуро[3,2-c]хинолин-4-она. Выявлено соединение, имеющее квантовый выход люминесценции 86%. Предложен свободнорадикальный механизм Cu(II) катализа в реакции фуроаннелирования хинолонов азиринами, подтвержденный химическими превращениями родственных соединений (Organic Letters 2019, 21, 3615−3619; DOI: 10.1021/acs.orglett.9b01043; https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.orglett.9b01043).