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 23-13-00248

НазваниеКомбинация термических и каталитических реакций тиоамидов и амидинов с дазосоединениями и солями иодония как эффективный метод генерирования карбенов и нитренов и синтеза гетероциклических соединений на их основе

РуководительБакулев Василий Алексеевич, Доктор химических наук

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

2023 г. - 2025 г.

Конкурс№80 - Конкурс 2023 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 словакатализируемые металлами реакции, перициклические реакции, азиды, диазосоединения, 1,2,3-триазолы, фунгициды, енамины, тиоамиды, амидины, гетероциклы, биологическая активность

Код ГРНТИ32.01.01

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
С целью разработки общих и эффективных методов генерирования карбенов и нитренов и синтеза разнообразных гетероциклических соединений мы планируем исследование реакций тиоамидов, амидинов с диазосоединениями и их предшественниками, 1-сульфонил-4-азолил-1,2,3-триазолами, 1-фенил-5-гидрокси-1,2,3-триазолами в присутствии солей родия, меди и солей йодония. В наших ранних исследованиях мы обнаружили, что 5-гидрокси-1,2,3-триазолы существуют в равновесии с диазоацетамидами. Поэтому мы планируем изучение равновесия между 5-гидрокситриазолами и ацетамидами и вовлечение 5-гидрокси-1,2,3-триазолов в реакцию с тиоамидами и амидинами, которые ранее не использовались в качестве источника диазосоединений. Мы предполагаем, что использование новых источников диазосоединений и карбенов на их основе позволит расширить область распространения синтеза тиоизомюнхнонов и дигидротиофенов, обнаружить новые процессы с образованием гетероциклов нового типа (азамюнхнонов) и вовлечь в реакцию неизученные ранее первичные и вторичные тиоамиды, производные тиомочевины и 3,3-диаминоакрилонитрилы. В 2017 г нами было обнаружено образование 1,3,4-замещенных тиофенов в родием катализируемой реакции 2-цианотиоацетамидов с производными 2-диазо-2-цианоацетамидов. Было обнаружено, что тиокарбонильная группа связывает родиевый катализатор, что значительно снижает выход целевых продуктов. По этой причине реакция не получила дальнейшего распространения. В предлагаемом проекте мы планируем исследование этой реакции с заменой родиевого катализатора на трифлат меди, который с успехом был применен нами для катализа реакции гетероциклических тиоамидов, приводящей к образованию изотиазолов. Параллельно будут исследованы термические реакции 2-цианотиоацетамидов с бромоацетоном и бромуксусным эфиром в условиях реакции Эшенмозера. Результаты, полученные в термической и каталитической реакциях, позволят нам разработать наиболее эффективный метод получения 2,3,4-замещенных тиофенов. Дополнительно нами планируется расширение этой реакции за счет вовлечения в реакцию соединений, содержащих амидиновую группу. Мы предполагаем образование малоизученных азамюнхнонов в реакции амидинов гетероарил- и арилкарбоновых кислот с диазосоединениями и производных 1-сульфонил-1,2,3-триазола. В настоящем проекте с целью получения малоизученных дигидропирролов мы планируем исследование реакции их азааналогов, 2-циано-2-арилметиленоацетамидинов, с диазосоединениями и производными 1,2,3-триазола. Генерирование нитренов (нитреноидов) из 5-аминотриазолов в присутствии солей гипервалентного йода с последующей гетероциклизацией с участием другого нуклеофильного центра планируется нами в этом проекте для разработки нового подхода к синтезу изотиазолов, дигидротиазолов и конденсированных гетероциклических соединений. Полученные нами соединения будут испытаны на противораковую, антибактериальную активность, включая бактериостатическую, в Химико-фармацевтическом центре Химико-технологического института УрФУ и в «Национальном медицинском исследовательском центре фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний».

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения настоящего проекта будет предложена новая синтетическая методология синтеза мезоионных, неароматических и конденсированных гетероциклических соединений, основанная на использовании комбинации термических и каталитических реакций тиоамидов и амидинов с диазосоединениями и их предшественниками, 1-сульфонил-1,2,3-триазолами. Будет предложен в качестве нового криптодиазония 5-гидрокси-1,2,3-триазол. В результате этих исследований будет разработан эффективный метод синтеза тиоизомюнхнонов, получены новые данные о направлении реакции 2-цианотиоацетамидов с гетероциклическими диазосоединениями, выявлены факторы, определяющие направления конкурирующих реакций. Будет впервые осуществлено систематическое исследование реакций гетероциклических амидинов с диазосоединениями и солями йодония, катализируемые родиевыми и медными катализаторами. Будет осуществлен синтез разнообразных по строению производных тиофена, включая спироциклические. Будет развит новый подход к синтезу гетероциклических соединений на основе исследования производных 2-цианотиоацеамида с солями йодония. Предложена для органического синтеза трансформация N-сульфониламидиновой группы N-сульфониламидинов на основе генерирования нитреноидов и карбеноидов. Заключительным этапом исследований проекта будет осуществление испытаний синтезированных соединений на противораковую, антимикробную и тубекулостатическую активность. Таким образом, наши исследования внесут вклад в химию гетероциклов и разработку новых биологически активных веществ.Соответствие предполагаемых результатов мировому уровню исследований определяется в использовании нами принятых в современном мире экспериментальных методов исследования, многие из которых успешно применялись нами ранее. Полученные результаты планируется опубликовать в ведущих международных и российских научных журналах.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
С целью разработки общих и эффективных методов генерирования карбенов и нитренов и синтеза разнообразных гетероциклических соединений мы впервые осуществили систематические исследования реакций тиоамидов и амидинов с диазосоединениями и их предшественниками, 1-сульфонил-4-азолил-1,2,3-триазолами, в присутствии солей родия и меди. Использование новых источников диазосоединений и карбенов на их основе, применение комбинации родиевых и медных катализаторов позволило расширить область распространения синтеза мезоионных тиоизомюнхнонов и дигидротиофенов, обнаружить новые процессы с образованием гетероциклов нового типа (азамюнхноны) и вовлечь в реакцию неизученные ранее 2-метилензамещенные тиоамиды и 3,3-диаминоакрилонитрилы. Мы показали, что тиомочевины обладают меньшей активностью по отношению к диазосоединениями, чем тиоамиды. Параллельно были проведены исследования, направленные на разработку методов синтеза тиоизомюнхнонов без использования солей переходных металлов. Проведенный ретросинтетический анализ получения тиоизомюнхнонов выявил возможность использования вместо диазосоединений соответствующих 2-бромопроизводных. Результаты, полученные в термической и каталитической реакциях, позволили нам разработать гибкую методологию синтеза 2,3,4-замещенных тиофенов и получения мезоионных гетероциклов. Было обнаружено, что тиоамиды вступают в реакцию с 1-сульфонил-1,2,3-триазолами в присутствии ахирального октаноата родия с образованием дигидротиофенов, содержащих два хиральных центра с высокой диастереоселективностью. С целью синтеза гибридных соединений, содержащих пиримидиновые и триазольные циклы, нами разработан эффективный метод получения ранее неизвестных 5-амино-1-замещенных 1,2,3-триазол-N-гетероарил-4-карбоксимидамидов с алкильными, циклоалкильными, аллильным, пропаргильным, бензильным и различными гетероарильными заместителями в карбимидамидной группе. Среди синтезированных соединений были обнаружены вещества, обладающие цитотоксичностью по отношению к раковым клеткам.

Публикации

1. Илькин В.Г., Филимонов В.О., Утепова И.А., Березкина Т.В., Слепухин П.А., Дехан В., Бакулев В.А. Catalytic [4+1]-Annulation of Thioamides with Carbenoid Precursors Advanced Synthesis and Catalysis, - (год публикации - 2023)

2. Филимонов В.О., Топчий А.И., Илькин В.Г., Березкина Т.В., Бакулев В.А. Cyanothioacetamides as a synthetic platform for the synthesis of aminopyrazole derivatives Beilstein J. Org. Chem., 19, 1191–1197 (год публикации - 2023)

3. Силайчев П.С., Березкина Т.В., Илькин В.Г., Бакулев В.А. Новый метод синтеза дигетероарилкарбамидинов на основе реакции гетероциклических азидов с 2-цианоацетамидинами Сборник тезисов VII Международной конференции "Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных маретиалов", C. 89 (год публикации - 2023)