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 22-13-00230

Название“Прерванная” реакция Нефа в ряду циклических нитро-производных

РуководительСухоруков Алексей Юрьевич, 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

2022 г. - 2024 г.

Конкурс№68 - Конкурс 2022 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 слованитросоединения, нитронаты, реакция Нефа, прерванные реакции, кислоты Бренстеда, каскадные катионные циклизации, карбкатионные интермедиаты, азотистые гетероциклы, биоактивныеамины

Код ГРНТИ31.21.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Постоянное усложнение структуры молекул, используемых в фармацевтической химии, делает актуальной проблему создания эффективных методов органического синтеза, направленных на генерирование большого разнообразия соединений из ограниченного круга стартовых реагентов. Концепция “прерванных” реакций (от англ. “interrupted” reactions), активно развивающаяся в последние годы, открывает широкие возможности для реализации дивергентного органического синтеза. Ее суть состоит в том, что известный химический процесс перенаправляется в сторону иных конечных продуктов за счет изменения условий реакции или структуры субстрата. До недавнего времени “прерванные” реакции рассматривались скорее как побочные направления, которые при оптимизации основного процесса старались подавлять. Сейчас происходит переосмысление значимости этих превращений и попытки создать на их основе новые синтетические методы. Однако, нахождение условий для хемоселективного осуществления “прерванных” реакций является сложной задачей и в каждом конкретном случае требует отдельного исследования. Отчасти по этой причине примеры “прерванных” реакций, развитые до состояния полноценных методов, в литературе пока немногочисленны (среди них, например, “прерванные” реакции Назарова, Уги, Шмидта, Пумерера). Анализ мировых исследований в этой области показывает, что разработка новых “прерванных” реакций является своевременной, актуальной задачей с высокой степенью научной новизны (см., например, недавний обзор Nature Rev. Chem. 2021, 5, 604). Целью данного проекта является разработка “прерванной” реакции Нефа с использованием в качестве субстратов циклических эфиров нитроновых кислот (нитронатов). Реакция Нефа, заключающаяся в превращении нитро-фрагмента в карбонильную группу путем кислотного гидролиза, является одним из классических методов синтеза альдегидов и кетонов. Ввиду катионоидной природы интермедиатов в этой трансформации, возникают очевидные возможности для реализации “прерванных” превращений, например за счет использования нуклеофильных реагентов отличных от воды. Хотя в литературе известны примеры превращений, которые можно отнести к “прерванной” реакции Нефа, они немногочисленны даже для нитроалканов, не говоря уже об их производных. Сам термин “прерванная реакция Нефа” впервые вводится в этом проекте для обобщения имеющихся разрозненных экспериментальных данных в единую концепцию и дальнейшего ее развития как новой синтетической методологии. Циклические нитронаты, несмотря на их значимую роль в органическом синтезе, ранее не изучались как субстраты ни в обычной, ни в “прерванной” реакции Нефа. Реализация подобных превращений откроет широкое поле для разработки новых методов построения углерод-углерод и углерод-гетероатом с получением труднодоступных продуктов, содержащих несколько стереогенных центров. Отдельный интерес представляет осуществление “прерванной” реакции Нефа во внутримолекулярном варианте, что, как ожидается, приведет к образованию сложных полициклических структур в результате серии каскадных циклизаций. Конкретный результат кислотно-промотируемых превращений циклических нитронатов заранее трудно прогнозируем, поэтому заявляемое исследование носит поисковой характер с высокой степенью научной новизны. Многие из потенциальных продуктов этих циклизаций относятся к привилегированным структурам в медицинской химии, в частности, производным индола, изоксазолина и 1,2-оксазина. Кроме того, дальнейшие трансформации этих продуктов открывают пути к синтезу фармакологически активных аминоспиртов, пирролидинов и неприродных аминокислот. В целом, заявляемый проект представляет собой комплексное фундаментальное исследование, включающее в себя фундаментальные исследования реакционной способности, спектральные и квантово-химические исследования новых карбкатионных интермедиатов, разработку синтетических методов и направленный синтез фармакологически активных молекул.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения программы исследований будет разработана методология “прерванной” реакции Нефа на циклических эфирах нитроновых кислот (нитронатах). Будут получены фундаментально новые данные о механизме реакции Нефа, в том числе о ее интермедиатах и их реакционной способности по отношению к нуклеофилам различной природы. Ожидается, что эти данные позволят новую создать новую теоретическую модель поведения нитро-фрагмента в условиях активации кислотами Бренстеда. На базе этой модели будут разработаны новые методы построения связей углерод-углерод и углерод-гетероатом с образованием труднодоступных полифункционализированных продуктов, в том числе производных дигидрофуранов, нитрозосоединений, нитронов, эфиров оксимов, изоксазолинов, 1,2-оксазинов и индолов. Будет продемонстрирован высокий синтетический потенциал предлагаемой методологии в синтезе фармакологически привилегированных соединений – аминоспиртов, пирролидинов, неприродных аминокислот и др. Таким образом, главными фундаментальными результатами настоящего исследования станут переосмысление реакции Нефа как новой методологии дивергентного органического синтеза на базе нитро-производных и качественное расширение области применения циклических нитронатов в тонком органическом синтезе. Ожидаемые результаты могут иметь несколько направлений дальнейшего использования. Так, углубление теоретических представлений о реакционной способности нитро-фрагмента в условиях активации сильными кислотами Бренстеда может в дальнейшем привести к созданию новых синтетических методов. С другой стороны, предлагаемые подходы имеют очевидные перспективы применения в стерео- и энантиоселективном синтезе фармакологически активных азот-содержащих соединений, в частности в создании эффективных схем получения лекарственных субстанций.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---