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 19-13-00273

НазваниеКонденсированные производные 1,7-нафтиридина.

РуководительФисюк Александр Семенович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет", Омская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2019 г. - 2021 г. 

Конкурс№35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

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

Ключевые слова1,7-нафтиридин, 3-аминопиридин-2 (1Н) -оны, внутримолекулярная циклизация, реакция Хоффмана, люминофоры, флуоресцентные зонды, электронные спектры, перегруппировка, органическая электроника

Код ГРНТИ31.21.00


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Будет изучена новая перегруппировка 7-арилоксазоло[5,4-b]пиридинов приводящая к ранее неизвестным конденсированным производным 1,7-нафтиридин-8(7H)-онов. Разработанные методы позволят синтезировать азотистые аналоги коронена и другие конденсированные гетероциклические системы для которых будут охарактеризованы спектральным и электрохимическими методами. Оптические электронные свойства предварительно будут рассчитываться методами теории функционала плотности (DFT), а затем сравниваться с экспериментальными значениями. На основе полученных данных будет установлена зависимость «структура-свойство». Полученные материалы будут использованы в качестве компонентов для органических электронных устройств. Синтезированные соединения будут испытаны как люминесцентные красители и зонды для биологического и медицинского применения. Будут изучены их антиоксидантые свойства полученных соединений.

Ожидаемые результаты
Изучена новая перегруппировка 7-арилоксазоло [5,4-b] пиридинов, протекающая под действием кислот Льюиса; Разработан способ получения ранее неизвестных конденсированных производных [1,7] нафтиридин-4 (3H) -зонов и их предшественников. Изучены свойства этих соединений (химические, фотофизические, биологические); Новые оригинальные органические полупроводники, люминесцентные красители и зонды для биологического и / или медицинского применения будут получены на основе разработанных методов.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Разработан синтез оксазоло[5,4-b]пиридин-2(1H)-онов, взаимодействием дихлоризоцианурата натрия и 2-оксо-1,2-дигидропиридин-3-карбоксамидов, полученных из доступных 3-цианопиридин-2(1Н)-онов. Найдены пути синтеза 2-алкил(арил)оксазоло[5,4-b]пиридинов исходя из 3-аминопиридин-2(1Н)-онов. Найден простой способ получения 4-арил-3-аминопиридин-2(1Н)-онов путем гидролиза оксазоло[5,4-b]пиридин-2(1H)-онов. Изучена перегруппировка оксазоло[5,4-b]пиридин-2(1H)-онов, а также 7-фенилоксазоло[5,4-b]пиридинов в бензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-оны и 3,5-дигидробензо[c][1,7]нафтиридин-4,6-дионоы, найдены оптимальные условия этой реакции Изучены химические свойства бензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-онов в реакциях с POCl3, алкилирования, галогенирования, окисления перекисью водорода, восстановления болгидридом натрия в кислой среде. Осуществлено замещение хлора в 4-хлорбензо[c][1,7]нафтиридине на атомы азота, серы, водород. Спектральными методами было показано, что 2-(пиридин-2-ил)бензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-он и 2-метил-6-(пиридин-2-ил)бензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-он образуют комплексы с такими металлами как Cu(II), Ni(II) и Co(II) Методом FRAP установлено, что антиоксидантная активность 4-арил-3 аминопиридин-2(1Н)-онов сопоставимы с аскорбиновой кислотой, а в ряде случаев превышают ее. Лучшие значения показали соединения, содержащие донорные заместители (1.16-1.45 моль-экв). Впервые изучены электронные спектры 4-арил-3 аминопиридонов; 7-фенилоксазоло[5,4-b]пиридинов; бензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-онов и некоторых их производных. Найдены квантовые выходы люминесценции, сдвиги Стокса, коэффициенты светопоглощения. Установлено влияние заместителей на фотофизические свойства. В ряду синтезированных соединений найдены эффективные люминофоры с высоким квантовым выходом люминесценции. Изучено поведение 4-арил-3-аминопиридин-2(1Н)-онов а также 5,6-дигидробензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-она в биохимических системах и показано, что эти соединения могут использоваться в качестве зондов в условиях in vitro. для количественной оценки активных форм кислорода. Исследованные соединения дозо-зависимо окисляются в присутствии пероксидазы хрена и эквивалентного количества пероксида водорода, тогда как под действием пероксида водорода или супероксид-аниона (генерированного в системе ксантин-ксантин-оксидаза) окисление идет медленно. Осуществлен синтез конденсированных производных оксазолопиридина и изучены их фотофизические свойства. Установлено, что пики абсорбции и люминесценции у этих соединений очень узкие, квантовый выход люминесценции достигает 0.96 при аномально малом сдвиге Стокса (2 нм). Такие фотофизические характеристики позволяю предполагать наличие у этого соединений нелинейнооптических свойств третьего порядка. Строение всех синтезированных соединений установлено методами ЯМР, ИК- спектроскопии, элементным анализом, масс-спектрометрией, РСА.

 

Публикации

1. Шацаускас А.Л. , Абрамов А.А. , Черненко С.А., Костюченко А.С., Фисюк А.С. Synthesis and Photophysical Properties of 3-Amino-4-arylpyridin-2(1Н)-ones. Thieme, Synthesis, 2019, 51 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1055/s-0039-1690231

2. Шацаускас А.Л., Сайбулина Э.Р. , Гатилов Ю.В., Костюченко А.С., Фисюк А.С. Synthesis of benzo[c][1,7]naphthyridine derivatives Springer US, Chemistry of Heterocyclic Compounds 2019, 55(11), 1080–1086 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1007/s10593-019-02581-8


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В отчетный период была обнаружена ранее неизвестная перегруппировка 4-арилоксазоло[5,4-b]пиридинов и 4-арилоксазоло[5,4-b]пиридин-2(1H)-онов в бензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-оны и 3,5-дигидробензо[c][1,7]нафтиридин-4,6-дионы протекающая при нагревании с хлоридом алюминия. Показано, что в аналогичных условиях 7-(тиофен-2-ил)оксазоло[5,4-b]пиридины и 7-(тиофен-2-ил)оксазоло[5,4-b]пиридин-2(1H)-оны превращаются в тиено[3,2-c][1,7]нафтиридин-6(7H)-оны и 5,7-дигидротиено[3,2-c][1,7]нафтиридин-4,6-дионы. Проведены квантово-химические расчеты энергетического профиля реакции. Изучены фотофизические свойства синтезированных соединений. На основе коммерчески доступных пигментов – аминоантрахинонов, разработан и реализован синтез ранее неизвестных циркуленов – производных тетраазакоронена и 6H-антра[1,9,8-cdef][1,7]нафтиридина. Изучены свойства оксазоло[5,4-b]пиридин-2(1H)-онов в реакциях алкилирования, восстановления, взаимодействия с аминами, спиртами, аминокислотами. Разработан способ получения замещенных по экзоциклическому атому азота 3-амин-4-арилопиридин-2(1Н)-онов. Разработан способ получения N-этилзамещенных 5,6-дигидробензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-онов основанный на взаимодействии бензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-онов с боргидридом натрия в среде уксусной кислоты. Изучено взаимодействие 3,4-дигидроизохинолинов с азлактоном, полученным из гиппуровой кислоты и фталевого ангидрида. Разработан способ получения 2-(3-ароиламидо-4-оксо-6,7-дигидро-4H-пиридо[2,1-a]изохинолин-2-ил)бензойных кислот. Реакцией N-(3-оксоалкенил)хлорацетамидов с 1,3-бензотиазол-2(3H)-тионом, 1,3-бензоксазол-2(3H)-тионом и 1-метил-1,3-дигидро-2H-бензимидазол-2-тионом получены 2-(гетероарилсульфанил)-N-(3-оксоалкенил)ацетамиды. Эти соединения при действии основания превращены в пиридин-2(1Н)-оны, содержащие в положении С-3 атом двухвалентной серы, связанный с гетероциклом. Изучено бромирование, нитрование, алкилирование 3-(1,3-бензотиазол-2-илсульфанил)пиридин-2(1H)-онов. Действием цинка в уксусной кислоте на эти соединения получены 3-сульфанилпиридин-2(1Н)-оны. Показано, что 3-аминопиридин-2(1Н)-оны активными формами кислорода и перекисью водорода в отсутствии пероксидазы хрена не окисляются. Поэтому использование этих соединений в качестве зондов оказалось не целесообразным. Лучшие результаты показали N-этилзамещенные 5,6-дигидробензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-оны, работа с которыми будет продолжена. Показано, что полученные 3-амино-4-арилпиридин-2(1Н)-оны легко окисляются H2O2 в присутствии пероксидазы хрена (HRP) и могут использоваться как для определения пероксида водорода, так и для иммуноферментного анализа с пределами обнаружения в диапазоне наномолярных концентраций. Изучены антиоксидантные и фотофизические свойства синтезированных соединений. Выявлены эффективные люминофоры с оптическим выходом люминесценции до 0.95 и вещества, проявляющие антиоксидантную активность превышающую активность аскорбиновой кислоты в полтора раза. Среди синтезированных соединений обнаружены вещества, проявляющие слабую и умеренную активность относительно вируса гриппа и оспы.

 

Публикации

1. Савченко О.А., Мусияк В.В., Гончаров Д.С., Богза Ю.П., Шацаускас А.Л., Талзи В.П., Евдокимов С.Н.,Ульянкин Е.Б., Фисюк А.С. Intramolecular cyclization of 2-(heteroarylsulfanyl)- N-(3-oxoalkenyl)acetamides: synthesis of 3-(heteroarylsulfanyl)- and 3-sulfanylpyridin-2(1H)-ones Chemistry of Heterocyclic Compounds, 56(9), 1180–1186 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1007/s10593-020-02795-1

2. Шацаускас А.Л., Мамонова Т.Е., Стасюк А.Я., Черненко С.А., Слепухин П.А., Костюченко А.С., Фисюк А.С. Rearrangement of 7-Aryloxazolo[5,4 b]pyridines to Benzo[c][1,7]naphthyridine-4(3H)-ones and Thieno[3,2 c][1,7]naphthyridine-6(7H)-ones The Journal of Organic Chemistry, 85, 15, 10072-10082 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1021/acs.joc.0c01299

3. Шацаускас А.Л., Шаталин Ю.В., Шубина В.С., Забродский Ю.А., Черненко С.А., Самсоненко А.Л., Костюченко А.С., Фисюк А.С. Synthesis and application of new 3-amino-2-pyridone based luminescent dyes for ELISA Dyes and Pigments, - (год публикации - 2020)

4. Заблоцкий Ю.А. , Шацаускас А.Л. , Фисюк А.С. Синтез 1,3-замещенных имидазолидиндионов. Материалы конф. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 10-й международной научно-технической конференции, Омск, 26-29 февраля 2020 г., с.56-57 (год публикации - 2020)

5. Мамонова Т.Е, Шацаускас А.Л, Фисюк А.С. Перегруппировка 5-метил-7-фенил[1,3]оксозоло[5,4-b]пиридина в 2-метилбензо[c][1,7]нафтеридин-4(3Н)-он в присутствии кислот Льюиса. Материалы конф. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 10-й международной научно-технической конференции, Омск, 26-29 февраля 2020 г., с.53-54 (год публикации - 2020)

6. Фисюк А.С. N-(3-Оксоалкил)- и N-(3-оксоалкенил)амиды в синтезе пиридин-2(1Н)-онов и их гидрированных производных. Материалы конф. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 10-й международной научно-технической конференции, Омск, 26-29 февраля 2020 г., c.48 (год публикации - 2020)

7. Шацускас А. Л., Мамонова Т. Ю., Заблоцский Ю. А., Костюченко А. С., ФисюкА. С. Перегруппировка 7-фенил[1,3]оксазоло[5,4-b]пиридинов в бензо[c][1,7]нифтиридин-4(3Н)-оны Международная научная конференция. Актуальные вопросы органической химии и биотехнологии (18–21 ноября 2020 года, Екатеринбург, Россия), т.1, с.468 (год публикации - 2020)

8. Шувалов В. Ю, Цыбукова Т. А., Фисюк А. С. Синтез хинолизидинонов взаимодействием 1,3,3-триметил-3,4-дигидроизохинолинов с азлактонами. Материалы конф. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 10-й международной научно-технической конференции, Омск, 26-29 февраля 2020 г., с.49. (год публикации - 2020)

9. Шувалов В. Ю., Фисюк А. С. Синтез 2-(трифторметил)-6,7-дигидро-4H-пиридо[2,1-a]изохинолин-4-онов. Материалы международной научной конференции. Актуальные вопросы органической химии и биотехнологии (18–21 ноября 2020 года, Екатеринбург, Россия), т.1, с. 473 (год публикации - 2020)


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Изучена возможность перегруппировки 4-арилоксазоло[5,4-b]пиридинов в ионной жидкость (1-этил-3-метилимидазолий тетрахлоралюминат). Показано, что в присутствии 3-5 эквивалентов хлорида алюминия реакция протекает при комнатной температуре с хорошим выходом; Осуществлен синтез 7-арилоксазоло[5,4-d]пиримидинов на основе азлактонов и амидинов. Впервые показано, что при нагревании с хлоридом алюминия в условиях микроволнового излучения эти соединения превращаются в пиримидо[5,4-c]изохинолин-4(3H)-оны; Синтезирована серия 4-арилбензо[d]оксазолов. Установлено, что эти соединения при действии хлорида алюминия подвергаются перегруппировке в фенантридин-4-олы в микроволновом реакторе. Показан общий характер перегруппировки оксазолов, протекающей с расщеплением оксазольного цикла и формированием изохинолиновой системы. На основе коммерчески доступных аминоантрахинонов синтезированы растворимые производные бис-оксазолохинолина, изучены их фотофизические и электронные свойства. Показано, что эти соединения представляют интерес в качестве материалов для органической электроники. Осуществлена перегруппировка этих соединений в присутствии хлорида алюминия. Получены ранее неизвестные производные тетроазокоронена. Разработан новый простой метод получения производных 3-амино-6,7-дигидро-4H-пиридо[2,1-a]изохинолин-4-она и 3-амино-6,7-дигидроферроцено[a]хинолизин-4-она, основанный на конденсации легкодоступных 1-алкил-3,4-дигидроизохинолинов и 3,4-дигидроферроцено[c]пиридинов с азлактонами. Изучено влияние заместителей и условий реакции на ее выход и состав продуктов. Выделены промежуточные продукты взаимодействия исходных соединений. Показано, что при реакции 1-метил-3,4-дигидроизохинолинов с 4-(3-оксоизобензофуран-1(3H)-илиден)-2-фенилоксазол-5(4H)-оном образуются 2-(3-бензамидо-4-оксо-6,7-дигидро-4H-пиридо[2,1-a]изохинолин-2-ил)бензойные кислоты, которые при действии гидразин гидрата превращаются в производные бензонафтиридинов - 9,10-дигидро-6H-бензо[c]изохинолино[1,2-g][1,7]нафтиридин-5,7-дионы. Восстановлением бензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-оном боргидридом натрия в среде уксусной кислоты была получена серия 5-этил-5,6-дигидробензо[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-онов - фотостабильных люминофоров, излучающих в зелёной области видимого спектра с квантовым выходом флуоресценции до 0.43. Изучено использование этих соединений для визуализации биологических объектов. Синтезированные красители локализуются в отдельных внутриклеточных структурах, предположительно, в мультивезикулярных эндосомах нейтрофилов. Нейтрофилы, окрашенные этими соединениями, в условиях окислительного стресса теряют приобретённую окраску. Некоторые из соединений ингибирует фагоцитоз латексных шариков, опсонизированных IgG и снижает хемотаксис нейтрофилов. Несмотря на это, 5,6-дигидронафтиридины могут быть использованы в качестве основы для разработки зондов для мониторинга внутриклеточного окислительного стресса. Изучено окрашивание криосрезов кожи крыс синтезированными люминесцентными красителями. Показано, что они локализуются во всех слоях эпидермиса, некоторых неклеточных структурах дермы, отдельных структурах волосяного фолликула, кровеносных сосудах, сальных железах, в том числе накапливаются в области ядер этих клеток. Скорость фотовыгорания 5-этил-5,6-дигидро[c][1,7]нафтиридин-4(3H)-онов в криосрезах сопоставима с выгоранием флуоресцеина. Полученные соединения представляют интерес как основа новых флуоресцентных гистологических красителей и клеточных зондов. Строение всех синтезированных соединений установлено методами ЯМР (включая корреляционную спектроскопию), ИК- спектроскопии, элементного анализа, масс-спектрометрии, РСА.

 

Публикации

1. Шацаускас А.Л., Заблоцкий Ю.А., Черненко С.А., Железнова Т.Ю., Шувалов В.Ю., Костюченко А.С., Фисюк А.С. Синтез и фотофизические свойства продуктов взаимодействия 5-метил-7-фенил[1,3]оксазоло[5,4-b]пиридин-2(1H)-она с аминокислотами Химия гетероциклических соединений (Chemistry of Heterocyclic Compounds), 57(12), 000–000 (год публикации - 2021)

2. Шувалов В.Ю., Рожкова Ю.С., Плеханова И.В., Костюченко А.С., Шкляев Ю.В., Фисюк А.С. Синтез производных 3-амино-6,7-дигидроферроцено[a]хинолизин-4-она реакцией 3,4-дигидроферроцено[c]пиридинов с азлактонами Химия гетероциклических соединений (Chemistry of Heterocyclic Compounds), 57(12), 000–000 (год публикации - 2021)

3. Шувалов В.Ю., Самсоненко А.Л., Рожкова Ю.С., Морозов В.В., Шкляев Ю.В., Фисюк А.С. Synthesis of 3-Aminopyrido[2,1-a]isoquinolin-4-one Derivatives via Condensation of Azlactones with 1-Alkyl-3,4-dihydroisoquinolines ChemistrySelect, Vol 6, Issue 41, Pages 11265-11269 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1002/slct.202103028

4. Заблоцкий Ю.А., Шацаускас А.Л., Черненко С.А., Фисюк А.С. Синтез канъюгатов 3-амино-4-арилпиридин-2(1H)-онов с аминокислотами. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: Материалы 11-й международной научно-технической конференции, Омск, 24-27 февраля 2021 г., Стр. 221-222 (год публикации - 2021)

5. Костюченко А.С., Абайдулина Д. Р., Шацаускас А.Л., Ульянкин Е.Б.,Самсоненко А.Л., Фисюк А.С. Синтез конденсированных производных 1,5-диаминоантрацен-9,10-диона. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: Материалы 11-й международной научно-технической конференции, Омск, 24-27 февраля 2021 г., Стр. 217 (год публикации - 2021)

6. Фисюк А.С., Шацаускас А.Л., Костюченко А.С., Шувалов В.Ю. Новая перегруппировка 4-арилбенз[d]оксазолов и их аналогов Сборник тезисов. Всероссийский конгресс по химии гетероциклических соединений "KOST2021", 2021 г., 12.10 – 16.10, г. Сочи, Стр. 69 (год публикации - 2021)

7. Шацаускас А.Л, Мамонова Т.Е, Заблоцкий Ю. А, Черненко С.А, Фисюк А.С. Синтез и фотофизические свойства 5-этил-5,6-дигидробензо[c][1,7]нафтиридин-4(3Н)-онов Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: Материалы 11-й международной научно-технической конференции, Омск, 24-27 февраля 2021 г., Стр. 212 (год публикации - 2021)

8. Шацаускас А.Л., Шаталин Ю.В., Шубина В. С., Заблоцкий Ю. А.,Черненко С. А.,Самсоненко А. Л., Костюченко А.С., Фисюк А. С. 3‑Амино-4-фенилпиридин-2(1н)-оны – новые люминисцентные красители для иммуноферментного анализа Сборник тезисов. Всероссийский конгресс по химии гетероциклических соединений "KOST2021", 2021 г., 12.10 – 16.10, г. Сочи, Стр. 319 (год публикации - 2021)

9. Шувалов В. Ю., Фисюк А. С., Рожкова Ю. С. Взаимодействие rac-3,4-дигидроферроцено[c]пиридинов с азлактонами. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: Материалы 11-й международной научно-технической конференции, Омск, 24-27 февраля 2021 г., Стр. 219-220 (год публикации - 2021)

10. Шувалов В.Ю., Черненко С.А., Фисюк А.С. Синтез 9,10-дигидро-5Н-бензо[c]изохинолино[1,2-g][1,7]нафтиридин-5,7(6h)-дионов. Сборник тезисов. Всероссийский конгресс по химии гетероциклических соединений "KOST2021", 2021 г., 12.10 – 16.10, г. Сочи, Стр. 323 (год публикации - 2021)

11. - В России создали краситель для подсветки вирусов ИА ТАСС, ИА ТАСС, 10 июня (год публикации - )

12. - Вирус засветился Телеканал ОмскТВ, https://vk.com/wall-37674135_15534 (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
Разработанные в проекте люминесцентные красители после небольшой доработки могут быть использованы для иммуноферментного анализа и для гистохимических исследований срезов кожи.