Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В ходе работы по проекту в 2020 отчетном году были получены следующие научные результаты: 1) Апробован новый подход к получению функционализированных фуранов дегидратацией С6 тозильного или иодидного производного глюкозы в среде имидазолиевых ионных жидкостей. Обнаружено, что вместо образования целевых фурановых соединений протекает побочный процесс внутримолекулярного нуклеофильного замещения с образованием бициклического продукта с мостиковой структурой. 2) Осуществлено арилирование ряда С6 фурановых субстратов, которое показало ключевое влияние на эффективность реакции CH-функционализации наличия в исходном субстрате хотя бы одной альдегидной группы. Установлено, что арилированные производные 2,5-диформилфурана (DFF) проявляют химические свойства, характерные для его неарилированного аналога. Проведен ряд механистических исследований (экспериментальных и квантовохимических) с целью установления возможного механизма реакции арилирования. Установлено, что наиболее вероятным является арилирование по уникальному варианту реакции Хека, включающий енолизацию альдегидной группы фурана с последующей син-анти изомеризацией. Результаты данной работы были опубликованы в высокорейтинговом журнале ACS Catal. (IF 12,35). Поскольку разработанный метод арилирования показал хорошие результаты только для ограниченного круга фурановых субстратов, мы продолжили поиски новых подходов к получению С3,4-функционализированных производных 5-(гидроксиметил)фурфурола (HMF). Для этого мы апробовали новую синтетическую схему с участием ацетальных производных 5-метилфурфурола (MF) и HMF с использованием реакции Дильса-Альдера (ДА). На первом этапе была проведена оптимизация условий реакции ДА ацеталей с диметилацетилендикарбоксилатом, в результате была достигнута полная (100%) конверсия исходных субстратов. Далее было проведено селективное восстановление одной из двойных связей в аддуктах ДА, также с полной конверсией. Нагревание полученных трициклов в толуоле в присутствии кислотных катализаторов (Amberlyst или конц. HCl) приводило к снятию ацетальной защиты с последующей реакцией ретро-ДА, приводящей к образованию целевых полифункционализированных фуранов и этилена. 3) Разработан новый метод органокаталитического pH-зависимого дейтерирования с использованием имидазолиевых солей и дейтерированного ацетона. Успешно осуществлено дейтерирование ряда модельных соединений и лекарственных препаратов. Установлено, что разработанный метод имеет высокую эффективность и селективность в случае дейтерирования слабокислых субстратов. На основании проведенных механистических экспериментов предложен механизм реакции дейтерирования, в котором H/D перенос осуществляется с участием имидазолиевых спиртов, образованных в результате нуклеофильного присоединения имидазолиевых катионов к дейтерированному ацетону через генерацию дикарбеновых интермедиатов. 4) В журнале ChemistryOpen (IF = 2,5) опубликован миниобзор под названием «The Increasing Value of Biomass: Moving From C6 Carbohydrates to Multifunctionalized Building Blocks via 5‐(hydroxymethyl)furfural», отражающий основные методы получения полифункционализированных производных из 5-(гидроксиметил)фурфурола.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В 2021 году в рамках работы по проекту был проведен ряд фундаментальных научных исследований, в результате которых были получены следующие результаты: 1) Разработка нового метода синтеза полизамещенных фуранов из фурановых ацеталей и ацетиленов тандемной реакцией Дильса-Альдера (ДА)/гидрирование/ретро-ДА. Было показано, что, в отличие от 5-(гидроксиметил)фурфурола (HMF), не вступающего в реакцию с диметил ацетилендикарбоксилатом (DMAD), диметилацеталь HMF практически количественно реагирует с DMAD, а образующийся аддукт может быть селективно гидрирован по одной из двойных связей с образованием соответствующего оксанорборненового производного. Данные результаты были использованы для разработки нового метода синтеза полизамещенных фуранов с использованием фурановых ацеталей, которые могут быть получены из соединения-платформы HMF и других С6 фурановых производных. В результате были получены полифунционализированные фурановые производные с хорошим общим выходом. Благодаря наличию нескольких функциональных групп, такие соединения имеют большой потенциал использования в качестве полифункциональных билдинг-блоков и мономеров. 2) При действии кислотных катализаторов на оксанорборнадиены могут происходить различные перегруппировки, ведущие к образованию фенолов. На основании данных свойств оксанорборненов, был разработан новый метод получения полизамещенных фенолов из С2,С6-дизамещенных фуранов и DMAD с использованием последовательных реакций ДА/ароматизация. В случае использования некоторых производных HMF и кислотного катализа образуются фенольные продукты сложного строения. При использовании же сера-замещенных ацетальных производных фурфурола образование фенолов может протекать спонтанно без катализатора, приводя к фенолам в результате тандемных превращений ДА/ароматизация/элиминирование ацетальной группы. 3) Важным аспектом реакции ДА фуранов с малеимидами, приводящая к аналогам норкантаримида, является диастереоселективность, поскольку хорошо известно, что пространственная конфигурация молекул вещества может существенно влиять на его биологическую активность. На первом этапе данного исследования мы провели литературный обзор, посвященный реакции ДА возобновляемых фуранов с алкенами с целью установить наиболее подходящие для исследования субстраты, который был опубликован в высокорейтинговом издании IJMS. На основании данного обзора было установлено, что наибольший интерес представляют акцептор-замещенные фураны, поскольку их реакции с циклическими акцепторными аленами характеризуются наибольшей диастереоселективностью. На основании данных, полученных в ходе проведенного литературного исследования, мы далее исследовали возможность получения аддуктов ДА малеимидов с рядом донорных и акцепторных С2,С5-дизамещенных фуранов и сравнили селективность циклоприсоединения. В результате было установлено, что некоторые фурановые производные (что важно, как донор-, так и акцептор-замещенные), могут вступать в реакцию ДА с малеимидами, приводя к образованию полифункционализированных полициклических или ароматических производных, в зависимости от строения фуранового субстрата.