Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В рамках настоящего Проекта обнаружен электрохимический процесс свободнорадикальной дифункционализации винил аренов и других алкенов под действием N-гидроксифталимида с образованием вицинальных диоксифталимидов. Реакция протекает с использованием перхлората пиридиния и пиридина в качестве фонового электролита и основания, соответственно. Настоящий подход основан на анодном генерировании стабилизированного фталимид-N-оксильного (PINO) радикала, который присоединяется к двойной связи углерод-углерод виниларенов и рекомбинирует с образующимся бензильным радикалом. Получен широкий ряд диоксифталимидов с выходами до 81%. Впервые осуществлено окислительное C-O сочетание β-дикарбонильных соединений с диацетилиминоксильным радикалом, который выполняет в данной реакции одновременно роль окислителя и O-компонента для сочетания. Изучена каталитическая активность кислот, оснований и солей переходных металлов в обнаруженном процессе. Значительные окислительные свойства диацетилиминоксильного радикала в сочетании с уникально высокой стабильностью делают его перспективным модельным реагентом для изучения радикальных процессов. Разработан электрохимический синтез фторированных кетонов из енолацетатов и RfSO2Na в неразделенной ячейке в условиях постоянного тока. Электросинтез протекает через образование перфторалкильного радикала из перфторалкилсульфината натрия с последующим присоединением к енолацетату и превращением образовавшегося С-радикала во фторированный кетон. Метод применим к широкому спектру енолацетатов и приводит к желаемым продуктам с выходами от 20 до 85%. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.joc.1c02367 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ob/d1ob01269j https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.1c01643

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В рамках настоящего Проекта обнаружено электрохимическое внутримолекулярное окислительное C(sp2)–H/N–H-сочетание α,β-ненасыщенных гидразонов с образованием замещенных пиразолов. Процесс катализируется соединениями гипервалентного иода, образующимися in situ в результате анодного окисления арилиодида в среде фторированных спиртов. Образование соединения гипервалентного иода и его ключевая роль в создании новой связи C–N подтверждены экспериментами ЦВА и ЯМР. Получен широкий ряд замещенных пиразолов с выходами от 46% до 88%. Разработан метод синтеза O-фталимидо оксимов с использованием системы N-гидроксифталимид/[бис(трифторацетокси)иод]бензол, применимый для оксиаминирования различных винилазидов, содержащих арильные, гетарильные и алкильные заместители. Основными особенностями обнаруженного превращения являются одностадийность экспериментальной процедуры, применение доступных винил азидов, NHPI и PIFA, а также простота выделения продуктов. Область свободнорадикальных реагентов в органической химии долгое время ассоциировалась с аминоксильными радикалами (главным образом ТЕМPО и его аналогами). Диацетилиминоксил — первый синтетически легкодоступный оксимный радикал, резко отличающийся от аминоксильных радикалов по строению и реакционной способности и обладающий выдающейся устойчивостью к самораспаду по сравнению с другими стерически незатрудненными оксимными радикалами. В настоящей работе мы предложили диацетилиминоксил в качестве нового радикального реагента для органического синтеза и демонстрировали его применение в окислительной функционализации субстратов с расщеплением связей ОН, СН, NH и SH и в процессах дегидрирования. Было обнаружено, что диацетилиминоксил является высокоселективным реагентом, избирательно отщепляющим атом водорода от активированных субстратов или функциональных групп. Также было показано, что диацетилиминоксил является исключительно эффективным перехватчиком стабилизированных и стерически затрудненных C-центрированных радикалов, которые не перехватываются типичным перехватчиком радикалов, такими как TEMPO. Проведен анализ литературы по новым направлениям применения продуктов C-О сочетания N-гидроксиимидов с органическими субстратами. Так, O-замещенные производные N-гидроксифталимида (NHPI) в последнее время привлекают большое внимание как синтетически доступные, стабильные и удобные реагенты для генерации свободных радикалов в мягких условиях. Одноэлектронное восстановление фоторедокс катализатором или другим реагентом приводит к разрыву N–O связи производного NHPI с образованием свободных радикалов, которые претерпевают селективные синтетические превращения. В то время как N-ацилоксифталимиды (сложные эфиры NHPI) хорошо известны как удобный источник C-центрированных радикалов из-за легкого одноэлектронного восстановления с последующим декарбоксилированием, N-алкоксифталимиды гораздо меньше изучены как предшественники О-центрированных радикалов. В настоящем обзоре показано, что N-алкоксифталимиды являются эффективными реагентами для свободнорадикальных превращений, начинающихся с образования свободных алкоксирадикалов. В первую очередь обсуждаются реакции, индуцированные видимым светом, эти процессы классифицируются по способу превращения промежуточных алкоксирадикалов в С-центрированные радикалы: через перенос атома водорода на атом кислорода (HAT, в том числе 1,5-HAT, 1,2-HAT, и межмолекулярный HAT) или через β-распад. Другие фотохимические радикальные реакции алкоксифталимидов и процессы с участием производных олова обсуждаются отдельно. Разработан электрохимический синтез производных тетрагидрохинолина из иминов и циклических простых эфиров в неразделенной ячейке в условиях постоянного тока. Электросинтез протекает через образование эфира енола из простого эфира с последующим [4+2] аза-циклоприсоединением. Неочевидность обнаруженного процесса связана с тем, что циклические простые эфиры, обычные растворители для электрохимии, окисляются до эфиров енола, а электрохимически лабильные имины остаются неизменными, дожидаясь партнера для последующего процесса циклоприсоединения. Синтезированные тетрагидрохинолины проявляют высокую фунгицидную активность, которая превосходит коммерческий фунгицид Триадимефон. Показано, что нуклеофильное замещение на атоме кислорода циклических диацилпероксидов енолацетатами с последующим деацилированием приводит к α-ацилоксикетонам с выходом 28-87%. Экспериментальными и расчётными методами изучено влияние фторированных спиртов на окислительную функционализацию енолацетатов циклическими диацилпероксидами. Квантово-химический расчёт показывает, что ключевая стадия протекает как прямая реакция SN2 на кислороде (SN2@O). Установлено, что трифторэтанол играет двойную роль в содействии на обеих стадиях реакции: снижает энергию активации на стадии SN2@O за счет водородной связи и способствует деацилированию образовавшегося интермедиата. Впервые был синтезирован двойной циклический диацилпероксид 4,4'-(бутан-1,4-диил)бис(4-метил-1,2-диоксолан-3,5-дион). Разработан метод синтеза стабильных трициклических аминопероксидов на основе трехкомпонентной конденсации β,δ'-трикетона, ацетата аммония и пероксида водорода. Метод является масштабируемым и можно синтезировать аминопероксиды в граммовом масштабе. Удивительно, что такие сложные молекулы, которые в своем составе содержат пероксидный, азотный и кислородный циклы, селективно образуются, несмотря на множество альтернативных путей реакции.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Исследована селективная функционализация алкенов N-оксильными радикалами в присутствии других высокореакционноспособных частиц – азидных радикалов. Показано селективное последовательное присоединение азидных (•N3) и N-оксильных радикалов к алкенам несмотря на то, что каждый из двух радикалов способен присоединяться по связям C=C и можно было бы ожидать образования смеси радикальных аддуктов. Предложенный радикальный механизм был подтвержден расчетами с использованием теории функционала плотности, ЭПР-мониторингом реакции и экспериментами по перехвату радикальных интермедиатов. Реакция протекает при комнатной температуре с использованием доступных реагентов: NaN3, N-гидроксисоединений и PhI(OAc)2 в качестве окислителя. Метод применим для N-гидроксиимидов, N-гидроксиамидов, N-гидроксибензотриазола и оксимов как предшественников N-оксильных радикалов. С использованием разработанного метода были успешно функционализированы виниларены, алифатические алкены и даже электронодефицитный метилметакрилат. Впервые получены рентгеноструктурные данные для диацетилиминоксильного радикала – одного из ключевых реагентов, используемых в настоящем проекте для создания связи C-O. С этой целью впервые получен кристаллический комплекс диацетилиминоксильного радикала, а конкретно его комплекс с гексафторацетилацетонатом меди (II). Следует отметить, что для иминоксилов, представляющих целый класс важных интермедиатов в химии свободных радикалов, данные рентгеноструктурного анализа до настоящего момента отсутствовали. Достоверное установление пространственного строения диацетилиминоксильного радикала принципиально важно для выявления закономерностей, влияющих на стабильность и реакционную способность оксимных радикалов. Разработан метод синтеза α-бром-, α-хлор- и α-иод-δ-кетоэфиров или δ-дикетонов из мостиковых озонидов под действием FeBr2, FeCl2 и генерируемого in situ FeI2. Соответствующие пероксиды легко могут быть получены из ди- и трикарбонильных соединений. Обнаруженное превращение иллюстрирует возможность замены карбонильной группы на галоген через стадию образования циклического пероксида посредством радикального разрыва C-C связи. Был получен широкий ряд продуктов, который демонстрирует широту применения разработанного метода.