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 19-73-00258
НазваниеНовые реакции алкен-1-илмалонатов с непредельными соединениями в присутствии кислот Льюиса, отличающие их от изомерных донорно-акцепторных циклопропанов
РуководительБорисов Денис Дмитриевич, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук, г Москва
| 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 словаβ-стирилмалонаты, трихлорид галлия, гетероциклические соединения, 1,4-дикарбонильные соединения, фурфуролы, кислоты Льюиса, альдегиды
Код ГРНТИ31.21.00
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Настоящая работа посвящена развитию нового раздела органической химии – химии β-стирилмалонатов и, прежде всего, их превращениям, протекающим под действием кислот Льюиса. В ходе выполнения исследования планируется изучить взаимодействие стирилмалонатов с гетероароматическими альдегидами, в частности с фурфуролом и его производными в присутствии трихлорида галлия. Также планируется изучить взаимодействие как ароматических, так и гетероароматических альдегидов со стирилмалонатами в присутствии других кислот Льюиса (трибромид бора, тетрахлорид титана и др.). Следует отметить, что наряду с альдегидами планируется исследовать в вышеописанных процессах различные алкены и алкины. После наработки представительной библиотеки соединений планируется осуществить ряд модификаций по карбонильным группам и применить полученные соединения для поиска новых биологически активных веществ. По результатам выполненных работ планируется публикация 3 статей в отечественных и международных журналах.
Ожидаемые результаты
В рамках проекта ожидается получить представительную серию замещенных ацетонилциклопентенонов, а также провести ряд их химических модификаций, в результате которых будут получены замещенные конденсированные пирролы, пиперазины, оксазины и др. Из полученных соединений будут определены молекулы-лидеры, обладающие полезной биологической активностью (антибактериальной, противогрибковой и др.). Будут также получены знания о химических свойствах β-стирилмалонатов как изомерных аналогах широко используемых 2-арилциклопропандикарбоксилатов, что позволит выявить их принципиальное отличие от соответствующих донорно-акцепторных циклопропанов (ДАЦ) в процессах, протекающих под действием различных кислот Льюиса, и применять их направленно в органическом синтезе, в том числе в полном синтезе природных соединений. Таким образом, ожидаемые результаты настоящего проекта представляют как значительный теоретический, так и практический интерес.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2019 году
За данный отчетный период был разработан универсальный метод синтеза β-стирилмалонатов, содержащих как электроно-акцепторные, так и электроно-донорные группы в ароматическом фрагменте. Метод основан на изомеризации исходных донорно-акцепторных циклопропанов (ДАЦ) в присутствии трихлорида галлия и пиридина. Следует отметить, что процесс протекает с высокой селективностью и выходами конечных продуктов. Данный метод расширяет круг β-стирилмалонатов, которые являются билдинг-блоками в различных каскадных превращениях и позволяет в одну стадию собирать сложные молекулярные ансамбли. Было подробно изучено взаимодействие β-стирилмалоната с 5-метилфурфуролом в присутствии кислот Льюиса. Отмечено, что при варьировании катализаторов можно управлять селективностью процесса, что позволяет селективно получать замещенные циклопентеноны, фурилзамещенные диены и циклопентенофураны из одних и тех же исходных соединений. Также за отчетный период были выполнены фундаментальные изыскания. Нам удалось провести систематизацию данных о реакционной способности β-стирилмалонатов и изомерных 2-арилциклопропандикарбоксилатов в реакциях с альдегидами в присутствии кислот Льюиса и Бренстеда. В ходе исследования удалось разработать селективные методы синтеза моно- и диэфиров замещенных инденов и диенов. Показана хорошая управляемость селективностью процесса за счет комбинирования кислот Льюиса и температуры реакции.
Публикации
1. Борисов Д.Д., Чермашенцев Г.Р. , Новиков Р.А., Томилов Ю.В. Реакции β-стирилмалонатов с пятичленными гетероароматическими альдегидами под действием GaCl3 Сборник тезисов Всероссийской научной конференции МАРКОВНИКОВСКИЕ ЧТЕНИЯ: ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ОТ МАРКОВНИКОВА ДО НАШИХ ДНЕЙ, - (год публикации - 2020)
Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В рамках настоящей работы за текущий отчетный период был разработан простой и достаточно эффективный способ получения замещенных (4-оксоциклопент-2-енил)малонатов, которые являются высоко реакционно способными 1,4-дикарбонильными соединениями. На примере 5-ацетонилциклопентенона изучены некоторые химические превращения, протекающие, как правило, по карбонильным группам. Было подробно изучено взаимодействие β-стирилмалоната с 5-метилфурфуролом в присутствии кислот Льюиса. Отмечено, что при варьировании катализаторов можно управлять селективностью процесса, что позволяет селективно получать замещенные циклопентеноны, фурилзамещенные диены и циклопентенофураны из одних и тех же исходных соединений. Также за отчетный период были выполнены фундаментальные изыскания. Нам удалось дополнить данные о реакционной способности β-стирилмалонатов в присутствии тетрахлорида титана. Так, был открыт новый тип димеризации β-стирилмалонатов в присутствии TiCl4, причем нам удалось добиться протекания процессов димеризации с высокой селективностью, изменяя соотношение реагентов и условия реакции. В открытый процесс также удалось вовлечь аддукты Кневенагеля. В рамках проекта были проведены предварительные биологические испытания и определены молекулы-лидеры, которые проявляли достаточно высокую активность против сенной палочки «Bacillus subtilis АТСС 6633» (модельный штамм для грамположительных бактерий), возбудителя молочницы «Candida albicans CBS 8836», кишечной палочки «Escherichia coli ATCC 25922» (модельный штамм для грамотрицательных бактерий), плесневых грибов «Aspergillus niger ИНА 00760» (стандартный штамм для грибов, микромицет), а также некоторых других.
Публикации
1. Борисов Д. Д., Чермашенцев Г. Р., Новиков Р. А., Томилов Ю. В. Synthesis of substituted β-styrylmalonates by sequential isomerization of 2-arylcyclopropane-1,1-dicarboxylates and (2-arylethylidene)malonates Synthesis, 53, A-G (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1055/a-1348-4311
2. Борисов Д. Д., Чермашенцев Г. Р., Новиков Р. А., Томилов Ю. В. Coupling of Styrylmalonates with Furan and Benzofuran Carbaldehydes: Synthesis and Chemistry of Substituted (4-Oxocyclopent-2-enyl)malonates Journal of Organic Chemistry, - (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1021/acs.joc.1c00536
3. Борисов Д.Д., Новиков Р.А., Томилов Ю.В. Reactions of Styrylmalonates with Aromatic Aldehydes: A Detailed Study of Regularities and Mechanism Journal of Organic Chemistry, 86, 6, 4457–4471 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1021/acs.joc.0c02891
4. Чермашенцев Г. Р., Борисов Д. Д. Четырехкомпонентный синтез полиароматических 4H-циклопентатиофенов на основе стирилмалонатов и фенилтиофен-2-карбальдегидов в присутствии GaCl3 Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2020», - (год публикации - 2020)
5. - В ИОХ РАН продолжаются исследования в области химии β-стирилмалонатов -, - (год публикации - 2021)
Возможность практического использования результатов
Проведенная работа вносит значительный вклад в создание новых методов органического синтеза, а также химию стирилмалонатов. Разработаны регио- и диастереоселективные методы синтеза разных классов замещенных карбо- и гетеро-, моно- и полициклических соединений на основе реакций стирилмалонатов с альдегидами и непредельными субстратами под действием как GaCl3, так и других кислот Льюиса, позволяющие путем изменения условий реакции в одну синтетическую стадию формировать сложные функционально замещенные структуры. Другим практическим аспектом может быть выборка нескольких структур из числа полученных соединений, по результатам предварительных испытаний проявивших биологическую активность против сенной палочки «Bacillus subtilis АТСС 6633» (грамположительная бактерия), резистентного к пенициллинам штамма золотистого стафилококка «Staphylococcus aureus ИНА 00761 (MRSA)», возбудителя молочницы «Candida albicans CBS 8836», кишечной палочки «Escherichia coli ATCC 25922» (грамотрицательная бактерия), плесневых грибов «Aspergillus niger ИНА 00760» (микромицет), и представляют значительный интерес для дальнейших исследований в области медицинской химии.