Синтез гетероциклических соединений занимает важное место в современных технологиях, поскольку большинство биологически активных соединений и, в том числе, наиболее эффективные лекарства, содержат один или несколько гетероциклов, а полигетероциклические соединения необходимы для постсиликоновой электроники, биоимиджинга и др. областей науки и техники. Создание гибридных молекулярных систем для медицины, перспективных материалов и катализа - важный тренд развития органической химии.
Молекулярная гибридизация является хорошо зарекомендовавшей себя концепцией в разработке лекарств. Эта стратегия, направленная на объединение двух молекул в единую, признана эффективной для получения соединений, способных взаимодействовать с одной или несколькими биомишенями. Хотя молекулярные гибриды весьма перспективны для лечения сложных заболеваний, есть много проблем, связанных с выбором правильной комбинации молекул в гибриде и их получением. Органический синтез должен обеспечить
получение, прежде всего, гетероциклических гибридов, которые, как показала практика, наиболее эффективны. С другой стороны, новые методы синтеза (поли)гетероциклических соединений призваны обеспечить модификацию топологии, положение и состав гетероатомов в гетероциклической системе, позволяющие настройку свойств, необходимых для создания новых красителей, люминесцентных датчиков, лигандов для переходных металлов, органических полупроводников и других применений.
Задача проекта заключается в разработке новых эффективных методологий получения гетероциклических гибридов и (поли)гетероциклов на основе новых вариантов функционализации лабильных циклов, приводящих к соединениям, пригодным для применения в качестве бинарных синтетических блоков (БСБ). Сейчас гибридные соединения получают либо объединением составных частей гибрида с помощью линкеров или химической интеграцией формакофоров/гаптофоров в каркас гибрида. Недавно наш научный коллектив начал конструировать гетероциклические гибриды путем формирования двух связанных гетероциклов исходя из БСБ, являющегося функционализированным лабильным гетероциклом. В качестве лабильных гетероциклов в БСБ будут использованы азирины и изоксазолы. Напряжение малого цикла, электрофильность напряженного имина и нуклеофильность азота проявляется в уникальной реакционной способности 2Н-азиринов, позволяющей получать из них различные азолы и азины. Важной особенностью изоксазолов является слабая связь N-O, обеспечивающая их превращения в разнообразные гетероциклы. Универсализации методологии будет способствовать синтетическая эквивалентность азиринов и изоксазолов, которые могут в определенных условиях трансформироваться друг в друга. Вторым компонентом БСБ является активная функциональная
группа (ФГ), на основе которой будет формироваться второй гетероцикл. В качестве БСБ будут использованы новые азирин/изоксазол-замещенные диазосоединения, азиды, нитрил-оксиды и другие производные. Их превращение в гетероциклы будет реализовано с помощью каталитических и фотохимических циклизаций,
циклоприсоединений и перегруппировок. Новые БСБ будут сконструированы таким образом, чтобы обеспечить протекание ортогональных и домино реакций, селективность которых будет контролироваться катализаторами или условиями облучения. Новые БСБ будут также использованы для разработки методов получения функционализированных (поли)гетероциклов на основе комбинаций реакций – направленная модификация гетероцикла и/или внутримолекулярная циклизация, циклоприсоединение и/или
перегруппировка с участием ФГ БСБ. Варианты конструирования молекул, катализаторы, условия фото-инициирования, выявленные химические закономерности и данные по реакционной способности составят основу новой методологии, с помощью которой будут получены новые гетероциклические гибриды и (поли)гетероциклы c необычными сочетаниями структурных элементов, обеспечивающими необходимые химические, физико-химические и биологические свойства.