Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Постепенный переход к рациональному использованию природных ресурсов и рост обеспокоенности состоянием окружающей среды приводят к смене основных концепций и практик в науке и промышленности. В химии в последние годы набирают популярность альтернативные, экологически безопасные и эффективные технологии, например, получение и обработка веществ под действием механической нагрузки. Механохимия играет незаменимую роль в создании современных материалов (сплавов, нанокомпозитов и пр.), однако в области синтеза металлоорганических соединений ее потенциал по-прежнему остается недооцененным. Учитывая широкую востребованность комплексов пинцерного типа в органическом синтезе, катализе, материаловедении и медицинской химии основной целью настоящего проекта стала оценка границ применимости механохимического подхода к синтезу подобных соединений. За первый год выполнения проекта были разработаны удобные методы получения нескольких серий симметричных и несимметричных лигандов пинцерного типа с различными (гетеро)ароматическими остовами и, по меньшей мере, одной тиокарбаматной донорной группой. Для всех полученных соединений были исследованы особенности прямого циклопалладирования как в растворе, так и в отсутствие растворителя, в том числе под действием механической нагрузки, и подобраны условия для получения целевых комплексов – бис(металлациклических) производных пинцерного типа. В результате проведенной работы была продемонстрирована высокая эффективность механохимического синтеза для большинства исследованных систем – активация С–Н связи лиганда гладко протекала в условиях механохимической обработки при перетирании реагентов в ступке или шаровой мельнице. Кроме того, была показана перспективность применения механохимических методов не только для получения соединений, не стабильных в растворе, но и для повышения селективности процесса циклометаллирования. Обнаружено, что механическая активация в пинцерных системах может быть осуществлена и в случае жидких лигандов. При изучении реакционной способности S-донорных систем с различными тионными и тиоэфирными координационными «руками» было показано, что наличие именно тиокарбаматного фрагмента является ключом к успешной реализации механохимического подхода. При этом наиболее активным циклометаллирующим агентом в отсутствие растворителя и вспомогательных реагентов оказался бис(бензонитрильный) комплекс хлорида палладия(II). Контроль за ходом циклометаллирования в отсутствие растворителя был осуществлен с помощью различных физико-химических методов анализа: ИК-спектроскопии, спектроскопии КР и ЯМР, элементного анализа, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Основными преимуществами предлагаемого механохимического подхода к синтезу пинцерных комплексов являются отсутствие необходимости использования токсичных органических растворителей как минимум на стадии синтеза и меньшее количество отходов, значительное сокращение времени проведения реакции и в некоторых случаях повышение выхода целевых продуктов, простота их выделения и очистки. Таким образом, нами показано, что циклометаллирование под действием механической нагрузки может служить эффективной альтернативой традиционному синтезу пинцерных комплексов Pd(II) в растворе.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В контексте общей тенденции разработки и внедрения новых ресурсо- и энергосберегающх технологий в области синтетической химии особое внимание уделяется развитию инновационных, экологически безопасных и эффективных процессов, осуществляемых в том числе с привлечением методов механохимии. В последние годы механохимические подходы стали все чаще использовать для получения различных классов металлоорганических соединений. Основными объектами исследования в рамках данного проекта стали комплексы пинцерного типа, которые находят широкое применение не только в катализе и органическом синтезе, но и в материаловедении, медицинской химии и биохимии. В соответствии с целью и задачами исследования на втором этапе проекта были разработаны удобные синтетические подходы для нескольких серий несимметричных лигандов пинцерного типа, сочетающих тиокарбаматную донорную группу с тиоамидным, иминным и бензотиазольным фрагментом, а также бис(тионных) аналогов ряда тиофосфорилированных гетероциклических производных. Для синтеза двух основных серий соединений был предложен один ключевой предшественник – тиокарбамоилоксизамещенный бензальдегид, что позволило сократить путь к новым лигандным системам. При этом было показано, что сам ключевой альдегид и лиганды на его основе могут быть получены с хорошими выходами в условиях, максимально приближенных к принципам зеленой химии. Особенности прямого циклопалладирования полученных лигандов были исследованы в растворе и в отсутствие растворителя, в том числе под действием механической нагрузки. Для тиокарбамоил-тиокарбаматных металлациклов была показана возможность эффективного синтеза за счет активации С–Н связи лиганда под действием механической энергии путем перетирания реагентов в ступке или вибрационной шаровой мельнице и в некоторых случаях дополнительной выдержки при комнатной температуре (в результате так называемого процесса "старения"). Для большинства остальных производных были подобраны условия для реализации двухстадийного твердофазного подхода, включающего термическую обработку. Твердофазная и комбинированная методологии оказались перспективными способами получения лабильных металлокомплексных соединений, синтез которых в растворе осложнен низкой реакционной способностью лигандов или образованием побочных продуктов. Важно подчеркнуть, что в большинстве случаев твердофазное циклопалладирование приводило не только к уменьшению количества отходов за счет отсутствия необходимости использования растворителей, но и к значительной экономии времени проведения реакций и облегчению выделения и очистки целевых продуктов. Ход протекания и механизм циклометаллирования в отсутствие растворителя были подробно исследованы с помощью различных физико-химических методов (ИК-спектроскопия, спектроскопия ЯМР, элементный анализ, порошковая дифракция, ТГА и ДСК). На примере близких по строению бис(тионных) производных на основе тиофосфорилзамещенных гетероциклов было проведено моделирование путей циклопалладирования с помощью DFT расчетов. Важным результатом, полученным за отчетный период, стало доказательство реализации LAG-условий как одного из механизмов, обеспечивающих высокую эффективность твердофазного синтеза пинцерных комплексов. Показано, что трехкомпонентные реакции в LAG-условиях с использованием наиболее доступного металлического предшественника – хлорида палладия – при добавлении небольших количеств ДМСО приводят к количественному образованию бис(металлациклических) производных с тиокарбаматной донорной группой. На примере комплексов бензотиазол-тиокарбаматной серии была продемонстрирована перспективность применения твердофазного циклометаллирования для получения потенциальных противоопухолевых агентов на основе пинцерных комплексов Pd(II). В целом полученные результаты указывают на возможность дальнейшего расширения сферы применения твердофазных методов в металлоорганической химии.