Восстановительные процессы с образованием C-N и С-С связей с использованием гипофосфита натрия

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 проекта 24-73-00162

НазваниеВосстановительные процессы с образованием C-N и С-С связей с использованием гипофосфита натрия

Руководитель Подъячева Евгения Сергеевна, Кандидат химических наук

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

Конкурс №97 - Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

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

Ключевые слова восстановительные процессы, P-H восстановители, гипофосфит натрия, формирование С-N и С-С связей

Код ГРНТИ31.21.00; 31.21.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В рамках предыдущего проекта, было обнаружено, что гипофосфит натрия (NaH2PO2) позволяет с высокой эффективностью и селективностью синтезировать амины – важный класс органических соединений. NaH2PO2 обладает хорошими перспективами для применения в промышленности, поскольку он доступен в больших количествах, нетоксичен и может быть использован в субстехиометрических количествах, что снижает количество образующихся отходов. Побочными продуктами гипофосфита натрия являются фосфаты, которые могут служить удобрением и не увеличивают экологическую нагрузку. На примере реакции восстановительного аминирования ранее мы исследовали влияние различных факторов на эффективность и селективность реакции в присутствии NaH2PO2. Поэтому в данном проекте мы планируем сосредоточиться на расширении линейки синтетических продуктов, получаемых с использованием гипофосфита натрия. В частности, мы будем тестировать в реакциях формирования связей C-N затрудненные карбонильные соединения, а также реагенты с важными функциональными группами, которые можно в дальнейшем модифицировать. Опираясь на результаты, достигнутые в предыдущем проекте для создания С-N связей, планируется изучить восстановительный потенциал NaH2PO2 в синтезе других классов органических соединений. Основой скелета органических структур являются связи С-С. Одним из важных классических подходов к формированию С-С связей является реакция С-Н кислот с карбонильными соединениями. В частности, этот путь применяется для синтеза различных лекарств (Chem. A Eur. J., 2021, 27, 15327-15360). Однако, данный классический подход приводит к образованию двойных С=С связей, для восстановления которых до одинарных требуется дополнительная стадия. Чаще всего она проводится с помощью каталитического восстановления водородом на гетерогенных катализаторах, таких как Pd/C, PtO2, Ra-Ni, или с помощью комплексных гидридов NaBH4, LiBH4, LiAlH4. Применение NaH2PO2 в восстановительных реакциях с образованием связей С-С позволит сократить число стадий, а также отказаться от использования дорогих катализаторов на основе благородных металлов и тем самым снизить общую стоимость процесса.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Гипофосфит натрия (NaH2PO2) является дешевым, доступным и экологически безопасным неорганическим соединением с P-H связью, которое может использоваться в производстве полимеров, фармацевтических субстанций, для создания защитных покрытий, предохраняющих поверхность металлов от коррозии, а также в качестве консерванта. Однако NaH2PO2 имеет ограниченное применение в качестве восстановительного агента в органических реакциях. Ранее было показано, что гипофосфит натрия может служить эффективным и селективным восстановителем в реакции восстановительного аминирования. Но ограниченный набор полученных соединений в предыдущем исследовании не позволяет полно оценить потенциал NaH2PO2 в качестве универсального восстановителя для введения в реакцию реагентов различной природы, значительно отличающихся по реакционной способности. В настоящем исследовании был выбран репрезентативный набор из 16 комбинаций структурно различных карбонильных соединений и аминов и разработаны условия для успешного проведения восстановительного аминирования в присутствии гипофосфита натрия. Показано, что даже в случае мало реакционноспособных веществ, таких как ароматические кетоны соответствующие продукты с аминами могут быть получены с препаративными выходами. В условиях реакции не затрагивались такие функциональные группы как гидрокси, азидо, ароматический атом хлора, кратные связи и гетероциклические фрагменты. Проведенное исследование также позволило синтезировать фармацевтическую субстанцию для антигистаминного препарата Циклизина. Еще одним достижением является создание связей C-С с помощью NaH2PO2 с удлинением углеродного скелета на два атома углерода с образованием нитрилов. Данный процесс позволил синтезировать ряд алифатических нитрилов с ароматическими фрагментами, не затрагивая при этом широкий набор чувствительных функциональных групп в том числе лабильный ароматический атом йода, а также терминальный алкин, гетероароматические фрагменты. Синтез нитрилов из альдегидов и метилцианоацетата не требовал хроматографической очистки продуктов. Полученные нитрилы служат удобными промежуточными соединениями для дальнейшей модификации с образованием карбоновых кислот, амидов и аминов.

Публикации

1. Корочанцев В., Фаткулин А., Подъячева Е., Болдырев А., Афанасьев О.И., Чусов Д. Tandem, Catalyst-Free C-C Synthesis of Nitriles from Aldehydes and Methyl Cyanoacetate with Sodium Hypophosphite European journal of organic chemistry, e202401108 (год публикации - 2024)
10.1002/ejoc.202401108