Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе выполнения первого этапа проекта в соответствии с общим планом работы были проведены исследования по следующим направлениям: – Получение полифункциональных азотсодержащих лигандов; – Синтез новых изоцианидных комплексов палладия и платины, содержащих в своем составе полифункциональные азотсодержащие лиганды; – Изучение влияния нековалентных взаимодействий в синтезированных комплексах на их структуру и свойства. При этом был решен ряд конкретных задач: Задача 1. Получение бис-(изоцианидных) лигандов. Задача 2. Получение бис-гидразидных лигандов. Задача 3. Синтез новых полифункциональных азотсодержащих лигандов с фармацевтически привилегированной периферией – N-пиридинилмочевин, содержащих оксадиазольный фрагмент – и палладиевых карбеновых комплексов на их основе. Задача 4. Синтез и исследование особенностей структуры комплекса палладия(II) с замещенным терпиридиновым лигандом как прекурсора в реакции получения биядерных комплексов с бис-(изоцианидными) линкерами. Задача 5. Получение С,N-хелатных карбеновых комплексов палладия(II) c 2-аминобензо[d]тиазольным фрагментом и изучение их каталитических свойств и биологической активности. В ходе работы были получены следующие научные результаты: – Проведена экспериментальная апробация возможных подходов к получению мостиковых бис-изоцианидных лигандов. Показано, что наилучшим является подход, основанный на функциональном превращении ароматических диаминов в диизоцианиды. Наработан образец 1,4-диизоцианобензола для проведения дальнейших исследований; – Отработана методика синтеза бис-карбогидразидов и наработаны образцы 5 различных бис-карбогидразидов для использования их в качестве полинуклеофилов в получении мостиковых бис-карбеновых лигандов. – Показано, что пиридин-N-оксиды, несущие фармакофорную оксадиазольную группу, могут быть C–H функционализированы кислотно-катализируемой реакцией с диалкилцианамидами, позволяя синтезировать к ранее не описанные ранее производные 2-аминопиридинов: N-(пиридин-2-ил)мочевин, содержащих оксадиазольный фрагмент. Атом-зкономность, экологичность, простота обработки, а также масштабируемость являются основными преимуществами применяемой процедуры. Продемонстрирована возможность использования таких соединений в качестве полинуклеофилов для синтеза хелатных депротонированных карбеновых комплексов палладия. – На примере модельного соединения – комплекса палладия(II) с замещенным терпиридиновым лигандом – была отработана методика получения моноядерных комплексов платиновых металлов с тридентатным лигандом. К сожалению, данный комплекс не проявил люминесцентных свойств. Однако исследование его кристаллической структуры позволило обнаружить ряд интересных закономерностей. По данным монокристалльного рентгеноструктурного анализа [4'-(4-метоксифенил)-2,2':6',2''-терпиридин]хлоропалладий(II) хлорид кристаллизуется в виде двойных колонн. Внутри колонн плоские частицы комплекса упакованы в слои, расположенные на расстоянии 3,332(6) Å друг от друга и связанные взаимодействиями lp−π и π−π. Водородные связи не участвуют в межслойных взаимодействиях, а отвечают только за горизонтальное связывание колонн. Расчеты DFT и топологический анализ распределения электронной плотности в рамках формализма теории Бейдера (метод QTAIM) подтвердили, что слои связаны друг с другом взаимодействиями lp−π и π−π. Атомы Pd, O и Cl предоставляют свои пары электронов для образования lp−π-контактов, энергия которых лежит в диапазоне 0,9–1,6 ккал/моль. Короткие контакты между некоторыми атомами углерода и азота являются результатом π−π-взаимодействий. Энергия каждого из этих контактов (0,6 ккал/моль) немного ниже, чем у lp−π-взаимодействий, но их большее количество приводит к значительному вкладу π−π-взаимодействий в общую энергию связывания. Тот факт, что атомы металла в слоях смещены относительно друг друга, указывает на то, что нековалентные связи dz2−π более предпочтительны, чем взаимодействия металл-металл Pd•••Pd для этой сложной структуры. – Показано, что взаимодействие бис(циклогексил-изоцианидного) комплекса Pd(II) с замещенными бензо[d]тиазол-2-аминами в присутствии триэтаноламина в качестве основания приводит к образованию депротонированных С,N-хелатных карбеновых комплексов со структурой, подобной описанной ранее для реакции c незамещенным бензо[d]тиазол-2-амином. Полученные комплексы проявляют некоторую каталитическую активность в реакции Сузуки (TON лежит в интервале 103–104 для взаимодействия 4-броманизола и фенилбороновой кислоты в кипящем этаноле в присутствии поташа) и умеренную антибактериальную активность в отношении следующих микроорганизмов: бактерий Е. coli, S. aureus, P. fluorescens, B. subtillis и грибов C. albicans. Одно из соединений (R1/R2 = бензо, Схема 7) проявило избирательную способность угнетать рост исследованных штаммов грамположительных бактерий, в особенности S. aureus (МПК 25 мкг/мл), и может быть рекомендовано для дальнейшего изучения и проведения медицинско-химической модификации. Таким образом, запланированные на этап работы выполнены, и получен ряд дополнительных результатов. По результатам выполненной работы опубликовано 3 научные статьи в изданиях, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science Core Collection), РИНЦ и «Скопус» (Scopus) и сделаны один устный и один стендовый доклады на международной конференции. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2019.126957 https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2019.151108 https://link.springer.com/article/10.1134/S1070363219100128 http://mendeleev2019.ru/index.php/ru/

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В ходе выполнения второго этапа проекта в соответствии с общим планом работы были проведены исследования по следующим направлениям: – Получение полифункциональных азотсодержащих лигандов; – Синтез новых изоцианидных комплексов палладия и платины, содержащих в своем составе полифункциональные азотсодержащие лиганды; – Исследование влияния нековалентных взаимодействий в полифункциональных азотсодержащих лигандах и синтезированных комплексах на их структуру и свойства. При этом был решен ряд конкретных задач: Задача 1. Изучение методов синтеза бис-(изоцианидных) лигандов; Задача 2. Получение комплексов палладия(II) и платины(II) c новыми полифункциональными азотсодержащими лигандами – N-пиридинилмочевинами; Задача 3. Синтез комплексов палладия(II) и платины(II) c диаминокарбеновыми лигандами на основе N-пиридинилмочевин; Задача 4. Исследование механизма изомеризации биядерных комплексов палладия(II); Задача 5. Исследование взаимодействия изоцианидных комплексов палладия(II) и платины(II) с меркаптоазолами; Задача 6. Синтез новых полифункциональных лигандов на основе дитиоамидов щавелевой кислоты; Задача 7. Исследование влияния нековалентных взаимодействий в изоцианидах на их свойства и структуру кристаллов. В ходе работы были получены следующие научные результаты: – Продолжено исследование возможных подходов к получению мостиковых бисизоцианидных лигандов. Изучена возможность получения бис(изоцианида), содержащего 1,2,4-оксадиазольный мостик. Обнаружено, что для успешного проведения последней стадии синтеза требуется разработка новой синтетической методики дегидратации бис(формамида); – Успешно опробована методика синтеза комплексов палладия(II) c новыми полифункциональными азотсодержащими лигандами – N-пиридинилмочевинами и наработан образец одного из таких комплексов для дальнейших исследований; – Показана принципиальная возможность получения люминесцирующих циклометаллированных комплексов платины(II), содержащих N,N-диалкил N’-(6-фенилпиридин-2-ил)мочевиновый фрагмент; – Разработана методика синтеза карбеновых комплексов платины(II) c диаминокарбенами лигандами на основе N-хинолинилмочевин и наработан образец одного из таких комплексов для дальнейших исследований; – Изучен механизм региоизомеризации биядерных диаминокарбеновых комплексов Pd(II). Показано, что региоизомеризация является реакцией первого порядка, то есть протекает внутримолекулярно. На основании кинетических исследований, изучения полярного эффекта заместителей, влияния растворителя, определения активационных параметров и теоретического расчета сделан вывод, что стадией, определяющей скорость изомеризации, является разрыв связи углерод–азот в карбеновом фрагменте биядерного комплекса. Таким образом, обнаружен редкий пример диссоциативно активированного процесса изомеризации плоскоквадратных комплексов; – На примере Pd(II)- и Pt(II)-промотируемой реакции ксилил- и мезитилизоцианидов с N-метилимидазол- и N-метилтриазол-2-тионами впервые было обнаружено присоединение эндоциклического центра амбидентного нуклеофила к координированному изоцианиду. Такая реакционная способность N-гетероциклических тионов открывают удобный путь к получению ациклических карбеновых и депротонированных карбеновых лигандов с дополнительным хелатированием тиолятным атомом серы; – Оптимизированы условия модифицированной реакции Вильгеродта–Киндлера. С использованием разработанной методики синтезированы полифункциональные лиганды, содержащие одновременно N- и S-нуклеофильные центры – дитиооксамиды; – Впервые обнаружены галогенные связи с участием атома углерода изоцианидной группы, который выступает в качестве акцептора ГС в твердом состоянии в сокристаллизатах с перфториодаренами. Проведенные DFT-расчеты в сочетании с топологическим анализом распределения электронной плотности в рамках теории Бейдера (метод QTAIM) показали почти линейную зависимость между расстоянием I•••C и энергией ГС с изоцианидами, которая находится в диапазоне от 1.3–2.5 ккал/моль до 2.8–5.5 ккал/моль. Согласно экспериментальным и теоретическим результатам образование ГС с изоцианидами во многом похоже на координацию изоцианида к металлоцентру, что может быть проиллюстрировано сдвигом полосы (C≡N) в ИК-спектрах, сдвигом в сильное поле сигнала изоцианоуглерода в спектрах 13C CP/MAS и наличием обратного донирования электронов к изоцианидному фрагменту. Важно отметить, что совместная кристаллизация или измельчение мезитилизоцианида с донорами ГС приводит к сильному уменьшению его специфического запаха. Таким образом, запланированные на этап работы выполнены, и получен ряд дополнительных результатов. По результатам выполненной работы опубликовано 5 научных статей в изданиях, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science Core Collection), РИНЦ и «Скопус» (Scopus), из них 2 – в журналах Q1. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16748-x https://link.springer.com/article/10.1007/s10593-020-02737-x https://doi.org/10.1021/acs.cgd.9b01334 https://doi.org/10.1016/j.ica.2020.120012 https://doi.org/10.1134/S1070428020050097

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В ходе выполнения заключительного этапа проекта в соответствии с общим планом работы были проведены исследования по следующим направлениям: – Получение полифункциональных азотсодержащих лигандов; – Синтез новых изоцианидных комплексов палладия и платины, содержащих в своем составе полифункциональные азотсодержащие лиганды; – Исследование влияния нековалентных взаимодействий в полифункциональных азотсодержащих лигандах и синтезированных комплексах на их структуру и свойства. При этом был решен ряд конкретных задач: – Синтез новых полифункциональных азотсодержащих лигандов – N-пиридинилкарбаматов и карбеновых/изоцианидных комплексов Pd(II) и Pt(II) на их основе. – Определение влияния природы галогенидного лиганда в биядерных комплексах палладия на строение комплекса. – Расширение линейки циклометаллированных комплексов палладия(II) и платины(II) c депротонированными диаминокарбеновыми лигандами на основе N-гетарилмочевин. – Изучение супрамолекулярной олигмеризации диаминокарбеновых/изоцианидных комплексов платины(II). – Синтез биядерных диаминокарбеновых/изоцианидных комплексов платины(II). – Оценка каталитической активности синтезированных в ходе выполнения проекта комплексов палладия(II). – Оценка каталитической активности синтезированных в ходе выполнения проекта комплексов платины(II). В ходе работы были получены следующие научные результаты: – Разработан безопасный и экологически чистый синтез пиридин-2-ил- и хинолин-2-ил-замещенных алкилкарбаматов, основанный на алкоголизе различных пиридин-2-ил- и хинолин-2-ил-замещенных мочевин широким спектром первичных, вторичных и третичных спиртов. Этот метод выгодно отличается от существующих протоколов получения гетарилкарбаматов тем, что не требует добавления комплексов переходных металлов, избегает использования хлорформиатов или газообразного CO, а также использует относительно легко доступные диалкилгетарилмочевины. Дополнительным важным преимуществом разработанного метода является то, что реакция протекает без катализатора. В этой реакции спирты одновременно являются реагентами и растворителями. Как правило, в реакции не образуются побочные продукты; селективность получения большинства изученных карбаматов составляет более 99%. Предлагаемый метод подходит для синтеза с хорошим или высоким выходом широкого спектра замещенных пиридин-2-ил- и хинолин-2-ил- алкилкарбаматов с электронодонорными или электроноакцепторными группами в любом положении гетарильного кольца и содержащие различные первичные, вторичные и даже третичные алкильные заместители при атоме кислорода.. Расчет методом DFT и экспериментальное исследование показали, что реакция протекает через промежуточное образование гетарилизоцианатов. Полученные данные позволяют рассматривать исследованные в данной работе гетарилмочевины как «замаскированные» изоцианаты. – Продемонстрировано, что полученные азин-2-ил-замещенные алкилкарбаматы могут выступать в качестве нуклеофилов в металлопромотируемой реакции с координированными изоцианидами. В результате в зависимости от металлоцентра и условий реакции способны образовываться как моно-, так и биядерные комплексы палладия(II) и платины(II) с карбеновыми и депротонированными карбеновыми лигандами. – Установлено, что изменение природы галогена сильно сказывается на положении региоизомерного равновесия в биядерных комплексах палладия B’/A’ с аннелированными металлациклами, в состав которых включен диаминокарбеновый фрагмент. Иодидный лиганд, являющийся в ряду хлор/бром/иод наиболее слабым акцептором халькогенной связи, обуславливает наибольший сдвиг равновесия в сторону образования формы, в которой эта связь заменяется халькогенной связью с атомом азота. Таким образом, получены дополнительные доказательства того, что положение данного равновесия определяется именно энергией халькогенной связи. – Определены границы разработанного в ходе предыдущего этапа проекта метода синтеза циклометалированных комплексов платиновых металлов, содержащих конденсированный азагетероцикл в составе депротонированного диаминокарбенового фрагмента. Синтезирован комплекс платины, проявляющий интересные фотофизические свойства. Это свидетельствует о том, что депротонированный диаминокарбеновый линкер не препятствует возможности переноса заряда от металла к лиганду (MLCT), а значит, может быть применен для получения нового вида люминесцентных комплексов платины(II). – Обнаружена возможность образования макроциклических тетраядерных металлациклов в результате ассоциации в растворе в присутствии основания моноядерных C,S-хелатных депротонированных диаминокарбеновых комплексов платины. – Показано, что взаимодействие бис-(ксилилизоцианидного) комплекса Pt(II) с замещенными 1,3-тиазол- и 1,3,4-тиадиазол-2-аминами приводит к образованию биядерные комплексов платины, в которых содержатся два аннелированных металлацикла. Аннелирование осуществляетс путем образования общего для металлациклов диаминокрбенового фрагмента. Данные комплексы образуются в виде региомерных смесей, причем кинетический продукт изомеризуется в термодинамический с незначительной скоростью, позволяющей в некоторых случаях изучать региоизомеры по отдельности. Относительная термодинамическая стабильность региоизомеров, как и в случае палладиевых аналогов, обусловлена различными энергиями халькогенных связей. – Продемонстрировано, что синтезированные в ходе выполнения этапа комплексы палладия(II) 4(M = Pd) и 5(M = Pd) проявляют определенную каталитическую активность в реакции Сузуки. Примечательно то, что для обоих комплексов TON почти одинаков и составляет 102 для взаимодействия 4-броманизола (2·102 для 4-бромтолуола) и фенилбороновой кислоты в кипящем этаноле в присутствии поташа. Одинаковая каталитическая активность этих двух разных по структуре комплексов заставляет предполагать, что в условиях реакции комплекс 4(M = Pd) быстро переходит в 5(M = Pd), или оба они являются предшественниками одного и того же истинного катализатора. В то же время в безмедной реакции Соногаширы оба исследованных комплекса практически неактивны. – Установлено, что все изученные C,N-хелатные депротонированные диаминокарбеновые комплексы платины с азиновым фрагментом (комплекс 7 и его аналоги) катализируют гидросилилирование ПДМС-v и ПДМС-со-ПМГС при температуре более 80 °C и проявляют сходную каталитическую активность. Оптимальный диапазон концентраций катализаторов составляет при этом 10–3–10–4 моль/л. Использование комплекса 7 при этом приводит к получению силиконовых резин, обладающих значительной люминесценцией (λem = 534 и 574 нм, квантовый выход 4%), связанной, очевидно, с наличием в их составе частиц платинового катализатора. Нагревание этих силиконовых каучуков до 120 °C приводит к исчезновению этой люминесценции. Это означает, что комплекс 7 может быть использован для получения силиконовых материалов с необратимой терморегулируемой люминесценцией. Таким образом, запланированные на этап работы выполнены, и получен ряд дополнительных результатов. По результатам выполненной работы опубликовано 4 научных статьи в изданиях, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science Core Collection), РИНЦ и «Скопус» (Scopus), из них 2 – в журналах Q1. Также сделаны 2 устных и 2 стендовых доклада на международных и Всероссийских конференциях. https://dx.doi.org/10.1021/acsapm.0c01190 https://doi.org/10.1039/D1OB00783A https://doi.org/10.1039/d0nj05386d https://doi.org/10.1039/D1DT02823E