КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 22-23-00726

НазваниеДизайн ферроценсодержащих мезоионных регуляторов роста растений

РуководительЧерепанов Илья Александрович, Кандидат химических наук

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

Годы выполнения при поддержке РНФ 2022 - 2023 

КонкурсКонкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-102 - Синтез, строение и реакционная способность металло- и элементоорганических соединений

Ключевые словасидноны, сиднонимины, мезоионные соединения, ферроцен, ферроценилалкилирование, пестициды, регуляторы роста, антидоты гербицидов

Код ГРНТИ31.21.27, 31.21.29, 31.27.37


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
В связи с постоянно нарастающим антропогенным воздействием на биосферу, связанным с широким применением пестицидов в сельском хозяйстве, важнейшей задачей человечества является ослабление этого негативного воздействия без потерь производительности сельскохозяйственной отрасли. Повышение экологической безопасности и производительности современного сельского хозяйства требует комплекса мер, в том числе поиска новых химических средств защиты растений. Представленный проект носит междисциплинарный характер и включает как химическую составляющую, так и сельскохозяйственную. С фундаментальной точки зрения проект направлен на создание принципиально нового класса веществ – ферроценсодержащих мезоионных гетероциклов, в которых будут содержаться два биологически активных фрагмента связанные между собой линкером посредством химической связи. Активные фрагменты будут разработаны на основе доступных ферроценовых производных, содержащих высоко реакционноспособные функциональные группировки, и органических производных, содержащих готовый мезоионный фрагмент, несущий в заданных положениях функциональные группы, потенциально пригодные для введения ферроценсодержащих заместителей. Данный подход обеспечит доступ исследователей к широкому кругу ферроценовых производных мезоионных гетероциклов (сиднонов и сиднониминов), которые не могут быть получены классическим способ конструирования мезоионного фрагмента – реакцией циклизации соответствующим образом замещенных N-нитрозопроизводных α-аминоацетонитрилов и аминокислот. В прикладном плане полученные вещества будут представлять большой интерес в качестве экологически более безопасных пестицидов, поскольку на основании предварительных исследований можно ожидать, что эти соединения могут: 1) быть столь же эффективными, как и уже известные, но применяться в сверхмалых дозах и, тем самым, оказывать меньшее негативное воздействие на окружающую среду, 2) являться антидотами гербицидов, использование которых позволит уменьшить токсическое воздействие почвенных остатков гербицидов на культурные растения, 3) обладать свойствами стимуляторов роста растений, применение которых приводит к повышению урожайности и устойчивости сельхозкультур к неблагоприятным факторам внешней среды. Синтетическая доступность такого нового класса веществ, как ферроценсодержащие мезоионные гетероциклы, позволит изучить взаимосвязь «структура-активность» в сериях полученных производных с целью выявления наиболее перспективных соединений для применения в сельском хозяйстве.

Ожидаемые результаты
Для осуществления поставленных целей в рамках данного проекта предполагается проведение исследований, в результате которых будет получен ряд важных теоретических и практических результатов. Основная идея проекта (в общем виде представлена на рис. 1) заключается в создании фундаментальных подходов к методам получения ферроценовых производных мезоионных гетероциклов (сиднонов и сиднониминов), поскольку на основании предварительных исследований [I.A. Cherepanov, E.V. Shevaldina, D.A. Lapshin, Yu.Ya. Spiridonov, V.A. Abubikerov, S.K. Moiseev., J. Organomet. Chem., 2021, 943, 121841] можно ожидать, что эти соединения могут представлять большой практический интерес в качестве экологически более безопасных пестицидов (регуляторов роста растений и антидотов гербицидов), применяемых в сверхмалых дозах. Классический способ получения производных сиднонов и сиднониминов заключается в циклизации соответствующим образом замещенных N-нитрозопроизводных аминокислот и α-аминоацетонитрилов. Этот метод не может быть применен для получения ферроценовых производных сиднониминов вследствие неустойчивости ферроценового фрагмента в условиях циклизации. Поэтому для создания такого типа молекул предполагается ферроценмодификация уже сформированного сиднонового или сиднониминового каркаса. Для этого в соответствии с рис. 1 будут использоваться доступные ферроценовые производные и сидноны/сиднонимины, содержащие подходящие по реакционной способности функциональные группировки. Такой подход позволит получить широкий круг производных: 1. Реакцией мезоионных гетероциклов, содержащих в 4 положении оксадиазольного кольца SH-, NH- или OH-группу, с ферроценсодержащими карбонатами будут получены продукты S-, N- и O-ферроценилалкилирования сиднонов и сиднониминов. 2. Реакцией 4-литированных по 4-му положению сиднонов и сиднониминов с формилферроценом планируется синтезировать ферроценсодержащие гидроксиметильные производные. 3. С использованием хлорангидрида ферроценкарбоновой кислоты и мезоионных гетероциклов с аминогруппой в 4 положении планируется получить амиды сиднонов и сиднониминов. 4. Нуклеофильным замещением атома галогена в хлорацетильном производном ферроцена под действием 4-меркаптопроизводных сиднонов и сиднониминов планируется синтезировать тиоэфиры. 5. Замещением атома хлора в 4-хлорацетильных производных сиднонов под действием α-ферроценилалкиламинов планируется получить аминокарбонильные производные. 6. Прямым ацилированием гидрохлоридов сиднониминов под действием хлорангидрида ферроценкарбоновой кислоты планируется синтезировать N6-ферроценоилсиднонимины. 7. Замещением атома галогена в N6-α-галогенацильных производных сиднониминов под действием α-ферроценилалкиламинов планируется получить N6-(α-ферроценилалкил)глициноилсиднонимины. Все вышеперечисленные производные ранее получены не были. Создание удобных методов синтеза такого широкого круга ферроценовых производных мезоионных гетероциклов позволит сделать данный класс соединений синтетически более доступным для исследователей, в том числе для тех, кто занимается прикладными разработками. В проекте планируется проведение скрининга на кукурузе рострегулирующей активности полученных ферроценовых производных мезоионных соединений и их антидотной активности по отношению к гербицидам класса сульфонилмочевин. Исследование указанных видов активности в рядах сходных по химическому строению производных, представители которых ранее показали перспективные результаты, дадут информацию о взаимосвязи «структура-активность» среди близких по строению ферроценсодержащих мезоионных соединений. Это должно позволить выявить структурные фрагменты соединений, оказывающие существенное влияние на их активность и приступить к направленному поиску соединений, обладающих наиболее перспективными профилями активности в очень малых дозах, т. е. оказывающим меньшее неблагоприятное антропогенное воздействие на окружающую среду.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ