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 19-73-00203

НазваниеРазработка методов синтеза 6-членных и 7-членных азотсодержащих гетероциклов на основе производных фурана.

РуководительЧаликиди Петракис Николаевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова", Республика Северная Осетия - Алания

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2019 - 06.2021

Конкурс№40 - Конкурс 2019 года «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 словарастительная биомасса, фурфурол, фуран, фурфурилфосфониевые соли, азидоакрилаты, олефинирование, 2-фурилиндолы, β-карболины, изонеокриптолепин, кантинон, алкалоиды.

Код ГРНТИ31.21.17, 31.21.19, 31.21.27

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Известно, что фуран обладает низкой энергией ароматичности, что позволяет производным фурана выступать в качестве синтетических эквивалентов алкенов, диенов, 1,4-дикетонов и т.д. Учитывая эти синтетические особенности и склонность фурана к деароматизации цикла, особый интерес представляют реакции рециклизации производных фурана с образованием новых гетероциклов, в частности 6-членных, 7-членных азотсодержащих гетероциклов. С другой стороны, важным аспектом является разработка новых методов функционализации относительно простых фуранов, которые в дальнейшем могут служить субстратами в реакциях рециклизации. Настоящий проект направлен на изучение взаимодействия азидной группы с фурановым циклом, протекающее по пути электрофильного раскрытия фуранового цикла, с образованием 6- членных, 7-членных азотсодержащих гетероциклов, что является малоизученной областью. На основе данной методологии будет разработан полный синтез природного противомалярийного алкалоида – кантинона и его производных, а также синтез производных изонеокриптолепина. Долгосрочные исследования в области химии фурана, проводимые нашей исследовательской группой под руководством профессора Абаева В.Т., направлены на исследование реакционной способности фурановых субстратов с целью получения гетероциклических соединений, в первую очередь кислород-, азотсодержащих гетероциклов. Так, нами было проведено предварительное исследование термического разложения азидной группы 2-(2-азидобензил)фуранов, приводящий к генерации нитрена, атака которого по ипсо-положению фурана с последующим раскрытием фуранового цикла приводит к формированию индольного каркаса. В целом, разработка новых подходов к получению 6- членных, 7-членных азотсодержащих гетероциклов на основе замещенных фуранов несет фундаментальный характер и поможет в дальнейшем решить такую прикладную задачу, как рациональное использование растительной биомассы.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения Проекта будет разработан новый общий метод синтеза производных 2-фурилиндола; метод синтеза β-карболинов; метод синтеза производных бензо[6,7]азепино[3,4-b]индола; метод синтеза производных хинолин(3Н)4-она; полный метод синтез природного алкалоида – кантинона и метод синтеза производных изонеокриптолепина. Предлагаемые методы синтеза 6-членных и 7-членных азотсодержащих гетероциклических систем будут основаны на общей методологии: электрофильном раскрытии фуранового цикла азидной группой. Во всех случаях будет изучено влияние реакционных условий и строения исходных соединений на эффективность, хемо- и стереоселективность реакций рециклизации. Кроме того, планируется провести скрининг соединений, синтезированных в ходе выполнения Проекта, на их цитотоксическую, антибактериальную и противогрибковую активность. Результаты, полученные в ходе выполнения Проекта, будут полностью соответствовать мировому уровню исследований в этой области, что подтверждается публикацией наших предыдущих исследований в ведущих международных журналах. Это существенно расширит имеющиеся в настоящее время сведения о реакционной способности фуранов и возможности использования продуктов глубокой переработки биомассы, содержащих фурановое ядро. Полученные в процессе выполнения Проекта данные будут полезны специалистам, работающим в области органической и медицинской химии, фармакологии, химии материалов, полимеров и органических полупроводников.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе выполнения первого этапа проекта нами был разработан одностадийный метод синтеза четвертичных фосфониевых солей из гетарил- и арилкарбинолов под действием триметилбромсилана или триметилхлорсилана в присутствии трифенилфосфина. Разработанные процедуры в зависимости от пути протекания реакции подразумевают: генерирование бензилгалогенида in situ с последующим взаимодействием трифенилфосфином или генерирование in situ трифенилфосфингидробромида и дальнейшее взаимодействие с гетарил- и арилкарбинолами. Преимуществом разработанного метода по сравнению с известными процедурами является одностадийность процесса, простые реакционные условия, разработанный метод исключает выделение и очистку промежуточных соединений. Важно отметить, что разработанный метод легко масштабируется без потери эффективности. Мы разработали метод синтеза 2-азидостиролов, содержащих фурановое ядро, основанный на взаимодействии 2-азидобензальдегидов с полученной фурфурилтрифенилфосфониевой солью. Реакция протекает с высокими выходами и приводит к образованию смеси Z/E-изомеров. Дальнейший кратковременный термолиз полученной смеси изомеров приводит к образованию смеси 2-фурилиндолов и 2-(2-ацилвинил)хинолинов с примерно равным соотношением и высоким суммарным выходом. Изомеризация смеси 2-азидостироловпод действием молекулярного иода с последующим кратковременным термолизом приводят к образованию исключительно 2-фурилиндолов с высокими выходами.

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В ходе выполнения второго этапа проекта нами был разработан одностадийный метод функциоализированных олефионов на основе карбинолов, метод исключает выделение и очистку промежуточных фосфониевых солей. Преимуществом разработанного метода по сравнению с известными процедурами является одностадийность процесса и простые реакционные условия. Разработанный метод легко масштабируется без потери эффективности. Нами был разработан метод синтеза замещенных хинолин(3Н)4-она, основанный на окислительном раскрытии фуранового цикла. Был получен ряд производных хинолин(3Н)4-она реакция протекает гладко с хорошими выходами. На заключительном этапе исследований был разработан метод арилирования 2-фурил-3-йодиндолов 2-нитрофенилбороной кислотой по реакции Сузуки. Было показано, что термолиз 2-фурил-3-арилиндолов, содержащих азидную группу приводит к образованию индолохинолина с хорошим выходом. Планируется детально исследовать область применимости найденной реакции и расширить ряд целевых соединений.

Публикации

1. - One-Step Synthesis of Triphenylphosphonium Salts from (Het)arylmethyl Alcohols -, - (год публикации - )

2. Чаликиди П.Н., Магкоев Т.Т., Гутнов А.В., Демидов О.П., Учускин М.Г., Трушков И.В., Абаев В.Т. Synthesis of Quaternary Triphenylphosphonium Salts from (Het)arylmethyl Alcohols The Journal of Organic Chemistry, - (год публикации - 2021)

3. П.Н. Чаликиди, А.А. Татров, М.Г. Учускин, В.Т. Абаев «One-pot» метод синтеза бензил(гетарил)фосфониевых солей на основе арил(гетерил)карбинолов Международная конференция «Актуальные вопросы органической химии и биотехнологии» (OrgChemBioTech2020), Екатеринбург 2020, - (год публикации - 2020)

4. Чаликиди П.Н., Магкоев Т.Т., Гутнов А.В., Учускин М.Г., Абаев В.Т. Способ получения (гет)арилфосфониевых солей Патент, - (год публикации - 2021)

Возможность практического использования результатов
не указано