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 22-23-20189

НазваниеРазработка путей утилизации СО/CO2 в катализируемых металлами/некатализируемых превращениях для получения новых/перспективных (гетеро)ароматических структур различного применения.

РуководительМутхипеедика Нибин Джой , кандидат наук (признаваемый в РФ PhD)

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина", Свердловская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

2022 г. - 2023 г.

Конкурс№65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс).

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

Ключевые словаСинтез, карбонилирование, арилирование, оксид углерода, диоксид углерода, катализаторы переходных металлов, ариновые интермедиаты, кросс-сочетание, псевдогалогениды, гетероароматические соединения.

Код ГРНТИ31.21.19

СтатусЗакрыт досрочно

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Данный проект направлен на применение газообразных CO и CO2, компонентов промышленных отходов, как важных реагентов для синтеза фармакологически полезных малых гетеро- и карбоциклов, а также материалов на их основе. Актуальность утилизации СO/CO2 связана с их негативным суммарным влиянием на окружающую среду, что, прежде всего, выражается в явлении «парникового эффекта». При этом основным источником этих двух газов являются индустриальные процессы, а также процессы, связанные со сжиганием минерального сырья. Между тем, методы утилизации CO/CO2 в большинстве сфер народного хозяйства недостаточно развиты. Известно, что газообразные CO и CO2 могут успешно применяться в катализируемых переходными металлами реакциях карбонилирования для синтеза широкого спектра соединений с важными прикладными свойствами. В рамках же данного проекта мы предлагаем использование арилфторсульфонатов или хлорсульфонатов в качестве партнеров по электрофильному сочетанию для катализируемых переходными металлами реакций карбонилирования, с использованием газов СО и СО2 в качестве источника карбонила. При помощи данной методологии можно получить доступ к широкому спектру различных производных (сложные эфиры, кислоты, амиды и т.д.). При этом может быть реализована реакция арилкарбонилирования при использовании этого типа методологии. В ходе выполнения проекта будет предложен новый подход использования катализируемых переходными металлами реакций карбонилирования и арилкарбонилирования в положении C-4 индолов, а также положения С-6 урацила, с использованием CO или CO2 в качестве источника атома углерода. Научная новизна исследований связана с тем, что в литературе пока отсутствуют литературные данные; в рамках проекта мы приложим усилия для восполнения данного пробела. Также в результате выполнения проекта планируется исследовать новый метод превращения (гет)ароматических амидов в сложные эфиры или карбоновые кислоты путем взаимодействия различных амидов с подходящими нуклеофилами (например, спирты или вода, в присутствии СО2). Данные тип взаимодействия будет исследован впервые. Также впервые будут исследованы реакция ацилирования различных фенолов в среде CO2 для прямой некаталитической функционализации фенолов. Наконец, с использованием этих газов будут исследованы некоторые ключевые некаталитические трансформации с использованием высокореакционных ариновых интермедиатов, например многокомпонентные процессы построения. Значимость полученных результатов подкрепляется их научной новизной, а также очевидной практической значимостью с точки зрения утилизации/переработки бытовых отходов и отходов промышленных производства, что согласуется с концепцией национального проекта «Экология».

Ожидаемые результаты
Будут синтезированы различные (гетеро)ароматические соединения, имеющие в составе фрагменты/функциональные группы карбоновых кислоты, сложных эфиров и амидов, посредством реакции карбонилирования арилфтор/хлорсульфонатов с использованием газообразного CO или CO2 в качестве источника карбонила, в присутствии нуклеофилов и катализируемой солями переходных металлов. В результате будут получены новые (гетеро)ароматические молекулы, имеющие перспективы практического применения. Также при использовании газообразного CO в качестве источника карбонила с помощью реакций арилкарбонилирования, катализируемых переходными металлами, будут синтезированы перспективные лекарственные кандидаты и молекулы, несущие мультизамещенные (гетеро)арильные каркасы. Будут исследованы малоизученные в научной литературе реакции карбонилирования и арилкарбонилирования с использованием газов CO/CO2 по положению C-4 функционилизированных индолов и по положению C-6 функционализированных урацилов. Будут реализованы некаталитическое прямое превращение амидов в сложные эфиры или карбоновые кислоты, а также ацилирование фенолов в присутствии газообразного CO2. Арилфторсульфонаты или хлорсульфонаты также будут успешно использоваться для традиционных реакций кросс-сочетания на различных фармакологически важных гетероциклических молекулах. В результате этого проекта будут разработаны новые методологии органического синтеза с участием газов CO/CO2, а также их суррогатов. Эти технологии полезны для синтеза потенциальных фармакологически-ценных молекул на основе кумарина, эквола, бензимидазола, индола и др.. Полученные научные результаты будут опубликованы в виде 3 публикаций в изданиях, индексируемых SCOPUS/WOS, а также в виде тезисов докладов конференций.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
При поддержке проекта проведены исследования по использованию газообразного CO для синтеза перспективных и полезных соединений для фармации и промышленности в целом. Например, было обнаружено, что в качестве подходящего заменителя для образования и использования газообразного CO в реакциях карбонилирования и карбонилирующего арилирования может быть использован карбонил кобальта. При этом происходит формирование нежелательного продукта кросс-сочетания с выходом 25%; требуются дальнейшие исследования по оптимизации процедуры синтеза и поиск альтернативных заменителей для образования и использования газообразного CO, таких как щавелевая кислота, формиаты и формилсахарины Кроме того, в рамках исследования были получены новые 6-замещенные производные такрина при помощи катализируемых палладием реакций кросс-сочетания (реакции Сузуки, Стилле, Соногашира, Хека и Бухвальда-Хартвига) с использованием 6-бромтакрина в качестве исходного материала с высокими выходами. Кроме того, были получены 6-амино/алкокси/гидроксикарбонилированные аналоги такрина при использовании COgen в качестве ex situ источника CO. Оптимизация взаимодействия была осуществлена при использовании биметаллического катализа на основе Pd/Co2(CO)8, а также был синтезирован ряд новых карбонилированных производных такрина с выходами от хороших до превосходных. Кроме того, осуществлен синтез новых производных оксадиазола, обладающих выраженной противовоспалительной активностью. С использованием многокомпонентного реакционного подхода были получены новые производные бензокумарина. Полученные соединения были проверены на предмет их фармакологической активности в качестве противораковых, антиоксидантных и антибактериальных средств. Были отобраны кандидаты с многообещающей терапевтической активностью. Все полученные целевые соединения были исследованы in silico для установления фармакологической значимости синтезированных молекул. Большинство соединений имеют заметно низкие энергии связи и значительные ковалентные взаимодействия. Полученные результаты были опубликованы в 3 статьях в журналах, индексируемых в базах Scopus и/или Web of Science (Q1, Q2 и Q4), а также представлены на 2 международных конференциях с устным докладом.

Публикации

1. Аравинда Бабу, Мутхипеедика Нибин Джой, К. Сунил, Айилиат Мелевитил Саджит, Согата Сантра, Григорий В.Зырянов, Ольга А. Коновалова, Илья И. Буторин,Кисарам Мунираджу Towards novel tacrine analogues: Pd(dppf)Cl2·CH2Cl2 catalyzed improved synthesis, in silico docking and hepatotoxicity studies RSC Advances, 12, 22476-22491 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1039/D2RA03225B

2. Б. Кулкарни, К. Манджунатха, Мутхипеедика Нибин Джой, Айилиат Мелевитил Саджит, Согата Сантра, Григорий В. Зырянов, К. Н. Прашантха, Мохаммед Б. Альшаммари, К. Сунил Exploration of NMI-MsCl mediated amide bond formation for the synthesis of novel 3,5-substituted-1,2,4-oxadiazole derivatives: synthesis, evaluation of anti-inflammatory activity and molecular docking studies Molecular Diversity, Mol Divers (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1007/s11030-022-10536-z

3. Мегха Г.В., Ядав Д. Бодке, Шанаваз Х., Мутхипеедика Нибин Джой Substituted benzocoumarin derivatives: synthesis, characterization, biological activities and molecular docking with ADME studies Chimica Techno Acta, Chimica Techno Acta, 9, 4, 2022,.P. 20229419 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.15826/chimtech.2022.9.4.19

4. М.Н. Джой, А. Бабу, Г.В.Зырянов, С.Сантра, А.М.Саджит, К.Сунил PALLADIUM CATALYZED SYNTHESIS OF NOVEL TACRINE DERIVATIVES VI Международной научно-практической конференции «Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов» (MOSM 2022), Сборник тезисов, VI Международной научно-практической конференции «Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов» (MOSM 2022), Сборник тезисов, 2022, I-7 (год публикации - 2022)