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 21-13-00328

НазваниеМеталлокатализируемая C-H активация/аннелирование (гетеро)аренов с ацетиленами в синтезе фторсодержащих α-аминокислот, их производных и аналогов

РуководительОсипов Сергей Николаевич, Доктор химических наук

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

Период выполнения при поддержке РНФ 2021 г. - 2023 г. 

Конкурс№55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-101 - Синтез, строение и реакционная способность органических соединений

Ключевые словафторсодержащие аминокислоты, гетероциклические соединения, ацетилены, активация С-Н связей, аннелирование, металлокатализ

Код ГРНТИ31.21.29

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на разработку нового каталитического метода модификации разнообразных предшественников биоактивных молекул фторсодержащими функциональными группировками. Метод предусматривает каскадный процесс образования новых углерод-углерод и углерод-гетероатом связей, включающий селективную активацию С-Н связей (гетеро)аренов комплексами металлов переходной группы с последующим [n+2]-циклоприсоединением (аннелированием) функционального ацетилена, в состав которого входит фрагмент фторсодержащей α-аминокарбоновой или α-аминофосфоновой кислоты. Реализация данного проекта позволит разработать принципиально новую стратегию конструирования недоступных ранее циклических производных α-аминокислот и их фосфорных аналогов, обладающих высоким потенциалом использования в биоорганической и медицинской химии. В ходе проекта планируется проведение комплекса исследований на стыке таких областей, как элементоорганическая и металлорганическая химия, металлокомплексный катализ, а также химия биоактивных соединений.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта будут разработаны инновационные методы в области каталитической Сsp2-Н активации/аннелирования ароматических соединений с фторсодержащими функциональными ацетиленами, в состав которых входят биологически важные α-аминокислотые и α-аминофосфонатные фрагменты. При этом будут найдены наиболее активные каталитические системы на основе комплексов переходных металлов, таких как родий, иридий, рутений и кобальт. Реализация данного проекта позволит разработать принципиально новую стратегию конструирования недоступных ранее гетарилсодержащих циклических производных α-аминокислот и их фосфорных аналогов, обладающих высоким потенциалом использования в биоорганической и медицинской химии. Результаты исследований будут опубликованы в передовых отечественных и высокорейтинговых международных журналах.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Разработан новый эффективный метод синтеза недоступных ранее CF3-содержащих 2-хинолонов с помощью Rh(III)-катализируемой каскадной реакции C-H активации/перегруппировки Лоссена/[4+2]-аннелирования N-пивалоилоксиариламидов с интернальными ацетиленами, содержащими α-CF3-α-аминокислотный фрагмент у тройной связи. Обнаружено, что в реакции образуются не ожидаемые изохинолоны, а 2-хинолоны, как результат необычной перегруппировки Лоссена, которая реализуется в ходе каталитической трансформации. Исследована кинетика процесса и предложен механизм реакции. Полученные в работе результаты существенно расширяют круг ценных продуктов, которые могут быть получены из легко доступных ариламидов с помощью металлокатализируемой C-H активации. Разработанная стратегия представляет собой новый синтетический подход к ценным функционально замещенным CF3-содержащим производным α-аминокислот, обладающим большим потенциалом использования в биоорганической и медицинской химии.

 

Публикации

1. Петропавловских Д.А., Воробьева Д.В., Годовиков И.А., Нефедов С.Е., Филиппов О.А., Осипов С.Н. Lossen rearrangement by Rh(III)-catalyzed C–H activation/annulation of aryl hydroxamates with alkynes: access to quinolone-containing amino acid derivatives Organic and Biomolecular Chemistry, 19, 9421-9426 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1039/d1ob01711j

2. Воробьева Д.В., Бубнова А.С., Осипов С.Н. РОДИЙ (III)-КАТАЛИЗИРУЕМАЯ СН-АКТИВАЦИЯ/АННЕЛИРОВАНИЕ АРИЛГИДРОКСАМАТОВ С ДИАЗОСОЕДИНЕНИЯМИ KOST-2021 Всероссийский конгресс по химии гетероциклических соединений, Сочи, 184 (год публикации - 2021)

3. Воробьева Д.В., Осипов С.Н. RHODIUM(III)-CATALYZED TRIFLUOROMETHYL-CARBENOID FUNCTIONALIZATION OF HETEROAROMATIC COMPOUNDS VI International Symposium "The Chemistry of Diazo Compounds and Related Systems", Saint Petersburg, 99 (год публикации - 2021)

4. Осипов С.Н., Воробьева Д.В., Петропавловских Д.А. РОДИЙ-КАТАЛИЗИРУЕМАЯ АКТИВАЦИЯ C-H СВЯЗЕЙ (ГЕТЕРО)АРЕНОВ В СИНТЕЗЕ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ МОЛЕКУЛ KOST-2021 Всероссийский конгресс по химии гетероциклических соединений, Сочи, 57 (год публикации - 2021)

5. Петропавловских Д.А., Воробьева Д.В., Осипов С.Н. Rh(III)-CATALYSED C-H ACTIVATION/ANNULATION OF ARYL HYDROXAMATES WITH CF3-CONTAINING α-PROPAGYLE α-AMINO ACID DERIVATIVES Mendeleev 2021 XII International Conference on Chemistry for Young Scientists, Saint Petersburg, 606 (год публикации - 2021)

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Разработан новый эффективный синтетический подход к недоступным ранее α-трифторметилзамещенным производным α-аминокислот, несущим в боковой цепи фармакофорное изохинолоновое или пиримидо[1,6-a]индолоновое ядро. Метод основан на родий(III)-катализируемой реакции C-H активации/[4+2]-аннелирования N-(пивалоилокси) ариламидов или, соответственно, индол-1-карбоксамидов с ортогонально защищенными α-CF3-α-аминокислотами, содержащими в α-положении как интернальную, так и терминальную пропаргильную группу. Образующиеся с высокой региоселективностью соответствующие продукты аннелирования, модифицированные аминокислотным остатком, оказались подходящими субстратами для дальнейших трансформаций в полифункциональные изохинолины с помощью ароматизации и последующим кросс-сочетанием в условиях реакций Сузуки и Соногаширы, а также могут быть использованы в синтезе гетарилсодержащих пептидов. Разработанная стратегия представляет собой новый синтетический подход к ценным функционально замещенным фторсодержащим производным α-аминокислот, обладающим большим потенциалом использования в биоорганической и медицинской химии.

 

Публикации

1. Воробьева Д.В., Бубнова А.С., Буяновская А.Г., Осипов С.Н. Synthesis of CF3-substituted isoindolones via rhodium(iii)-catalyzed carbenoid C–H functionalization of aryl hydroxamates Mendeleev Communications, 33, 1-3 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.01.010

2. Воробьева Д.В., Бубнова А.С., Годовиков И.А., Даньшина А.А., Осипов С.Н. Rh(III)-Catalyzed [4+2]-Annulation of Indoles: Access to Functionalized Pyrimidoindolones Containing α-Amino Acid Framework Asian Journal of Organic Chemistry, e202200485 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1002/ajoc.202200485

3. Воробьева Д.В., Петропавловских Д.А., Годовиков И.А., Долгушин Ф.М., Осипов С.Н. Synthesis of Functionalized Isoquinolone Derivatives via Rh(III)-Catalyzed [4+2]-Annulation of Benzamides with Internal Acetylene-Containing α-CF3-α-Amino Carboxylates Molecules, 27, 23, 8488-8511 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/molecules27238488

4. Воробьева Д.В., Бубнова А.С., Осипов С.Н. Rhodium(III)-catalyzed CH-activation/cyclization of indoles with CF3-containing alfa-propargyl alfa-amino carboxylic and alfa-amino phosphonic derivatives Moscow, RUDN University, 268 (год публикации - 2022)

5. Осипов С.Н., Воробьева Д.В., Петропавловских Д.А. Rhodium(III)-catalyzed C-H activation/ annulation of (hetero)arenes with acetylene-containing amino acid derivatives Stavropol, NCFU, 43 (год публикации - 2022)

6. Петропавловских Д.А., Воробьева Д.В., Осипов С.Н. Rh(III)-Catalysed C-H activation/annulation for the synthesis of isoquinolone- and isoquinoline-containing alfa-trifluoromethyl-alfa-amino acids Moscow, RUDN University, 111 (год публикации - 2022)

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Разработан эффективный синтетический подход к новым трифторметилсодержащим производным спиро-пролина, основанный на Rh(III)-катализируемой тандемной реакции C-H активации/[3+2]-аннелирования легкодоступных 5-арил-2-(трифторметил)-3,4-дигидро-2Н-пиррол-2-карбоксилатов с интернальными ацетиленами. Установлено, что реакции гладко осуществляются при нагревание (80°C) в дихлорэтане в присутствии каталитических количеств родиевого комплекса [Cp*RhCl2]2 (5 мол.%) с добавлением солей серебра и меди [30 мол.% AgOTf и 50 мол.% Cu(OAc)2] и завершаются в течение 16 часов селективным образованием продуктов спироциклизации – соответствующим CF3-замещенным спиро-инденопролинам с хорошими выходами. Природа заместителей в обоих компонентах сочетания существенно не влияет на исход циклизации. Важно отметить, что разработанная стратегия впервые демонстрирует способность дегидропролинового цикла выступать в роле направляющей группы в каталитическом процессе С-Н активации и, таким образом, может быть успешно использована в химии аминокислот и пептидов, открывая путь к новым предшественникам биоактивных молекул.

 

Публикации

1. Бубнова А.С., Воробьева Д.В., Годовиков И.А., Смольяков А.Ф., Осипов С.Н. Synthesis of CF3-Containing Spiro-[Indene-Proline] Derivatives via Rh(III)-Catalyzed C-H Activation/Annulation Molecules, 28, 7809 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/molecules28237809

2. Бубнова А.С., Воробьева Д.В., Осипов С.Н. Rh(III)-катализируемая С-Н функционализация α-CF3-содержащих производных дегидропролина ацетиленами с получением спиро[инден-1,2'-пирролидинов] СПбГУ, Санкт-Петербург, 80 (год публикации - 2023)

3. Воробьева Д.В., Бубнова А.С., Осипов С.Н. CF3-содержащие аллены и ацетилены в Rh(III)-катализируемой C-H активации/аннелировании (гетеро)аренов СПбГУ, Санкт-Петербург, 43 (год публикации - 2023)

4. Воробьева Д.В., Осипов С.Н. Rh(III)-катализируемая C-H активация/аннелирование (гетеро)аренов с CF3-содержащими производными альфа-алленил-альфа-амино карбоновых кислот НИОХ СО РАН, Новосибирск, 104 (год публикации - 2023)

5. Осипов С.Н., Воробьева Д.В., Бубнова А.С. Родий (III) катализируемая С-Н активация/аннелирование в синтезе полифункциональных гетероароматических соединений ИрИХ СО РАН, Иркутск, 128 (год публикации - 2023)

Возможность практического использования результатов
не указано