КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 17-73-20144

НазваниеСинтез новых гетероциклических фунгицидов с помощью каталитической реакции аннелирования производных ароматических кислот с алкенами и алкинами.

РуководительПерекалин Дмитрий Сергеевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук, г Москва

Срок выполнения при поддержке РНФ 07.2020 - 06.2022 

КонкурсКонкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-102 - Синтез, строение и реакционная способность металло- и элементоорганических соединений

Ключевые словаорганический синтез, гомогенный катализ, пи-комплексы металлов, аннелирование, гетероциклы, фунгициды

Код ГРНТИ31.21.27


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект направлен на создание селективных каталитических реакций, которые позволят получать потенциальные фунгициды и другие биологически активные соединения для замены классических препаратов, к которым патогенные организмы приобретают устойчивость. Наиболее значительным результатом Проекта 2017 года был синтез принципиально нового катализатора для энантиоселективной активации С-Н связи и аннелирования ароматических гидроксамовых кислот (E.A. Trifonova, D.S. Perekalin et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 7714). Этот катализатор представляет собой комплекс родия(III) [(Cp’)RhCl2]2 с объемным циклопентадиенильным лигандом собранным из трех молекул трет-бутилацетилена. Одной из ключевых стадий его синтеза является разделение энантиомеров через образование аддуктов с природной аминокислотой L-пролин. В рамках Проекта 2020 планируется развить этот результат в двух направлениях: Во-первых, предполагается на основе процесса разделения энантиомеров через аддукты с производными аминокислот получить катализаторы нового типа, а именно комплексы родия(I) с хиральными диенами [(диен)RhCl]2 (Схема 1). Такого рода соединения привлекают большое внимание исследователей (E.M. Carreira et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4482), однако их синтез часто трудоемок и требует применения препаративной хиральной хроматографии, что ограничивает структурное разнообразие комплексов. Во-вторых, предполагается использовать разработанные ранее и новые комплексы родия для проведения новых энантиоселективных реакций, в частности, внедрения диазосоединений в связи C-H, N−H и B-H (Схема 2). Ранее эффективность таких реакций была продемонстрирована на ряде примеров (M.-H. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5268; N. Cramer et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7896), однако для этого применялись значительно более сложные и труднодоступные катализаторы. Разработанные синтетические методы позволят получать широкий круг ценных соединений, в том числе аминокислоты и азотные гетероциклы, и исследовать их биологическую активность.

Ожидаемые результаты
Конкретно, в результате выполнения проекта запланировано: 1. Разработать новый подход к синтезу каталитически активных комплексов родия с хиральными диенами. Определить оптимальные структуры реагентов−индукторов хиральности (производных аминокислот) для селективной координации только одного энантиомера диенового лиганда из рацемической смеси. 2. Разработать эффективные синтетические методы, основанные на реакциях активации связей С−H, N−H и B−H, с использованием в качестве катализаторов хиральных комплексов родия с диеновыми и циклопентадиенильными лигандами. Результаты работы в рамках проекта будут опубликованы в ведущих международных журналах (Chem. Eur. J., Organometallics, Org. Lett.). Планируемые исследования соответствуют современному мировому уровню. В частности, задача № 1 насколько нам известно никем в мире не решена, а задача № 2 решается в основном с помощью труднодоступных катализаторов со сложной структурой. При этом востребованность хиральных диеновых и циклопентадиенильных комплексов родия научным сообществом можно проиллюстрировать цитированием обзоров на эти темы: Chiral Olefins as Steering Ligands in Asymmetric Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4482 – 388 ссылок. Chiral cyclopentadienyls: enabling ligands for asymmetric Rh (III)-catalyzed C–H functionalizations. Acc. Сhem. Res. 2015, 48, 1308 - 480 ссылок. Решение задач проекта сделает хиральные родиевые катализаторы значительно более доступными для широкого круга исследователей, что повлияет на развитие этой области в целом. Кроме того, разработка новых каталитических методов ускорит поиск новых соединений-кандидатов для медицинской химии и смежных областей.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Для создания ценных биологически активных веществ химикам необходимо иметь арсенал удобных синтетических методов, которые часто основаны на каталитических реакциях. Поэтому в рамках работы по настоящему проекту РНФ нами был предложен и реализован новых подход к родиевым катализаторам, содержащим хиральные диеновые лиганды. Этот подход основан на реакции рацемических катализаторов со вспомогательными хиральными лигандами-индукторами, которые связывают один энантиомер катализатора и оставляют незатронутым второй. Структура оптимального лиганда-индуктора была предсказана с помощью квантово-химических расчетов. С помощью этого подхода, нами были получены хиральные тетрафтор-барреленовые комплексы родия, которые катализируют внедрение диазосоединений по связям бор-водород и кремний-водород с образованием функционализированных боранов и силанов с высокими выходами (78−99%) и энантиомерной чистотой (87−98% ee). Примечательно, что эти соединения не могут быть получены классическими методами, такими как гидроборирование и гидросиллилирование. Разработанный подход будет в дальнейшем использован для получения новых хиральных комплексов и проведения других каталитических реакций, в частности, циклопропанирования алкенов.

 

Публикации

1. Анкудинов Н.М., Чусов Д.А., Нелюбина Ю.В., Перекалин Д.С. Synthesis of Rhodium Complexes with Chiral Diene Ligands via Diastereoselective Coordination and Their Application in the Asymmetric Insertion of Diazo Compounds into E-H Bonds Angewandte Chemie, - (год публикации - 2021).

2. Колос А.В., Перекалин Д.С. Synthesis of catalytically active diene and cyclopentadienyl rhodium halide complexes Mendeleev Communications, volume 31, pages 1-7 (год публикации - 2021).