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 21-73-20121

НазваниеРеакции радикального присоединения в синтезе фармакофорных соединений

РуководительЛевин Виталий Владимирович, Доктор 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 2021 г. - 2024 г. 

Конкурс№51 - Конкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Объект инфраструктуры Центр коллективного пользования Института органической химии РАН.

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

Ключевые словарадикальные реакции, фотокатализ, фторорганические соединения

Код ГРНТИ31.21.19


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Развитие синтетических методов, которые могут быть использованы для получения соединений, содержащих фармакофорные фрагменты, представляет важную научную задачу. В настоящем проекте для решения этой задачи предлагается новый подход к использованию нуклеофильных реагентов для проведения реакций образования углерод-углеродной связи. Основная идея проекта заключается в проведении процессов взаимодействия электрофила c нуклеофилом по радикальному механизму. Если два компонента (электрофил и нуклеофил) не могут реагировать между собой напрямую, то их реакцию можно осуществить в присутствии фотокатализатора (PC) при облучении видимым светом. Роль катализатора заключается в одноэлектронном окислении нуклеофильного компонента с последующим одноэлектронным восстановлением интермедиата, возникающего после стадии радикального присоединения. Настоящий проект соответствует текущим трендам в мировой науке – проведение фотокаталитических процессов представляет одно из наиболее динамично развивающихся направлений органической химии. В проекте будет реализован широкий круг фотокаталитических реакций. Будут получены различные фармакофорные фторорганические соединения, а также другие продукты, которые представляют интерес для медицинской химии.

Ожидаемые результаты
В проекте будет разработан широкий круг новых фотокаталитических реакций, в которых происходит образование углерод-углеродной связи. Будут получены различные фармакофорные фторорганические соединения, а также другие продукты, которые представляют интерес для медицинской химии. Планируется провести комплексное исследование, включающее развитие синтетических методов, изучение механизмов реакций, а также серию физико-химических исследований. В рамках проекта будут решены следующие задачи: проведение реакций присоединения с участием цинкорганических реагентов при действии света; изучение процессов, которые проходят в условиях генерации свободных радикалов из нуклеофильных реагентов и в условиях мезоионного расщепления связи углерод-элемент; развитие методов получения фторсодержащих соединений, содержащих дифторированный фрагмент.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Описан метод синтеза α-трифторметилстиролов из арилметилкетонов и триметил(трифторметил)силана. Это превращение представляет собой последовательность нуклеофильного трифторметилирования и элиминирования силанола, которая проводится в одном реакционном сосуде. Используя этот метод было получено тринадцать трифторметилстиролов с различными ароматическими заместителями. Некоторые из них были получены в количестве нескольких десятков грамм. Хорошо известно, что α-трифторметилстиролы – хорошие реагенты в реакциях с различными источниками свободных радикалов. По этой причине именно эти субстраты мы выбрали для изучения сочетания с органицинк галогенидами. Их взаимодействие было реализовано благодаря использованию нового типу активации цинкорганических соединений, основанному на использовании фоторедокс-катализа. В этих условиях органоцинковые раегенты окисляются органическим фотокатализатором при облучении синим светом, генерируя алкильные радикалы. Последние перехватываюся трифторметилстиролами, приводя после восстановления и элеминирования к гем-дифторированным алкенам. Это взаимодействие удобно проводить в условиях реакции Барбье, то есть при смешении алкилиодида или алкилбромида с металлическим цинком. Используя найденные оптимальные условия реакции было получено более тридцати продуктов различной структуры и функциональности, что иллюстрирует универсальность предложенного метода.

 

Публикации

1. Гладков А.А, Чернов Г. Н., Левин В.В., Кокорекин В. А., Дильман А. Д. Photoredox Activation of Organozinc Reagents: Barbier-Type Reaction of Alkyl Halides with α-(Trifluoromethyl)styrenes Organic Letters, - (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1021/acs.orglett.1c03917

2. Левин В. В., Дильман А. Д. One-pot synthesis of α-trifluoromethylstyrenes from aryl ketones and the Ruppert–Prakash reagent Mendeleev Communications, vol. 31, №5, 684-685 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.09.030


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Описано новое семейство дифторборильных хелатных комплексов, содержащих бензотиазолильный фрагмент. Комплексы получаются из легкодоступных N-бензотиазолилгидразонов. Полученные хелаты охарактеризованы методом рентгеноструктурного анализа. Также для них были проведены фотофизические измерения, показавшие, что эти соединения имеют большой Стоксов сдвиг, а также проявляют эффект эмиссии, вызванной агрегацией. Изучение реакционной способности этих хелатов показало, что при облучении видимым светом они присоединяют цинкорганические реагенты. Также была исследована реакция радикального присоединения алкилцинк иодидов к иминам. Было показано, что она ускоряется в присутствии фотокатализатора и облучении синим светом. Координация между иодидом цинка и имином является ключевым фактором, ответственным за эффективность реакции. Благодаря этому реакция может быть проведена не только с N-арил, но даже с менее активными N-алкилиминами. В качестве источника радикалов можно использовать алкилиодиды или гидроксифталимидные эфиры карбоновых кислот в присутствии металлического цинка.

 

Публикации

1. Рубанов З. М, Левин В. В., Кокорекин В. А., Дильман А. Д. Novel fluorescent difluoroboryl chelate complexes derived from N-benzothiazolyl hydrazones Tetrahedron Letters, том 108, статья 154154 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2022.154154


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Хелатные комплексы цинка, получаемые in situ из N-ацилгидразонов обработкой изопропилйодидом цинка, взаимодействуют с алкильными и фторированными радикалами в условиях фоторедокс-катализа. Алкильные радикалы были получены из цинкорганических галогенидов с использованием органического фотокатализатора и в результате восстановителения интермедиата образуют гидразиды. Фторированные радикалы генерировались из перфторированных алкилиодидов в ходе их фотокаталитического посстановления. После их присоединения промежуточный N-центрированный радикал окисляется, что приводит ко фторалкилированным гидразонам. Дифторборильные комплексы N-ацилгидразонов также хорошо реагируют с различными предшественниками радикалов, включая трифторбораты калия, бис(катехолато)силиконаты, 4-алкилзамещенные эфиры Ханча, дигидрохиназолиноны, эфиры N-гидроксифталимида, соли Катрицкого, алкилйодиды и тиолы. Используя эти реагенты, можно генерировать первичные, вторичные и третичные радикалы и присоединять их по связи C=N дифторборилльных хелатов, получая в результате гидразидные продукты. Ароматические соединения, имеющие уходящие группы взаимодействуют с цинкорганическими реагентами условиях фоторедокс-катализа, приводя к продуктам замещения. Реакцию проводят при облучении синим светом с помощью генерируемых in situ цинкорганических реагентов (условия реакции Барбье), которые окисляются фотокатализатором с последующей радикальной атакой ароматического субстрата. Метод разработан применительно к полифторированным аренам, 2-хлорбензоксазолам и 2-сульфонилзамещенным бензотиазолам.

 

Публикации

1. Гладков А. А., Левин В. В., Дильман А. Д. Radical Substitution of Polyfluoroarenes and Heteroarenes Promoted by Photoredox Activation of Organozinc Iodides Advanced Synthesis & Catalysis, volume 365, issue 19, pages 3387-3391 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1002/adsc.202300757

2. Гладков А. А., Левин В. В., Дильман А. Д. Photoredox Promoted Barbier-Type Reaction of Alkyl Iodides with N-Alkyl and N-Aryl Imines The Journal of Organic Chemistry, volume 88, issue 2, pages 1260–1269 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1021/acs.joc.2c02598

3. Рубанов З. М., Левин В. В., Дильман А. Д. Zinc Chelate Complexes of N-Acyl Hydrazones as Substrates for Addition of Alkyl and Fluorinated Radicals Advanced Synthesis & Catalysis, volume 365, issue 15, pages 2636-2642 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1002/adsc.202300606

4. Рубанов З. М., Супранович В. И., Левин В. В., Дильман А. Д. BF2-Chelates of N-Acylhydrazones as Versatile Coupling Partners in Photoredox Promoted Reactions European Journal of Organic Chemistry, volume 26, issue 22, e202300247 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1002/ejoc.202300247