Новые гетероциклические синтетические блоки и методы в азаполиеновой стратегии синтеза азотистых гетероциклов: 2021 г. этап 2

Проект: исполнение гранта/договораисполнение этапа гранта/договора

Сведения о проекте

описание для неспециалистов

На втором этапе проекта разработан технологически простой однореакторный метод синтеза триазолилазиринов из галогеназиринов и ацетиленов, который реализуется через промежуточное образование принципиально новых азириновых производных, азидоазиринов, содержащих сразу два высокоэнергоемких структурных элемента: азидо-группу и напряженный трехчленный цикл. Впервые выделен в чистом виде представитель этого класса соединений и для него получены данные рентгеноструктурного анализа.
Найдены условия для эффективного синтеза солей дицианозамещенных азааллильных анионов из 3-арил-2-галогеназирин-2-карбоксилатов. Эта новая реакция является одним из редких примеров ионного «темнового» раскрытия азиринового цикла по связи углерод-углерод.
Установлен механизм и исследован синтетический потенциал новой реакции некаталитического кросс-сочетания бромазиринов со станнилпиридинами как метода синтеза труднодоступных пиридилазириновых ансамблей. Метод оказался эффективен для получения соответствующих эфиров, тиэфиров и амидов азиринкарбоновых кислот. Эта реакция легла в основу уникального трехстадийного метода получения труднодоступных для классических методов пиридилизоксазолов из 4-бромизоксазолов и пиридилстаннанов, работа над которым началась на этом этапе проекта. Синтезом 18 пиридилизоксазолов с различными заместителями в изоксазольном цикле продемонстрирована высокий синтетический потенциал и эффективность метода.
Исследования по синтезу нового класса азириновый производных, (азирин-2-ил)пиридиниевых солей, показали, что их можно получать из любых 2-галогенпроизводных азирин-2-карбоксилатов, кроме фторидов. Удобнее и дешевле всего использовать для той цели бромиды, из которых были получены также 2-пиколиниевая, изохинолиниевая и пиридазиниевая соли. Была разработана методика перевода не очень нестабильных бромидов в стабильные тетрафторбораты и синтезировано 22 тетрафторборатные соли с высокими выходами. Найдены оптимальные фотохимические условия получения из азиринилпиридиниевых солей замещенных имидазо[1,2-a]пиридинов, причем наиболее эффективым является однореакторный двухстадийный вариант синтеза непосредственно из бромазиринов и пиридинов. Надежность методики подтверждена синтезом 23 имидазопиридинов. С помощью квантово-химических расчетов удалось установить механизм этой реакции, предполагающий раскрытие азиринового цикла и формирование бициклической системы с участием свободно-радикальных интермедиатов. Квантово-химические расчеты позволили также прояснить механизм другой новой реакции - термически или фотохимически индуцируемого образования сполна замещенных 2Н-1,2,3-триазолов из 4-диазенилзамещенных изоксазол-5-онов при действии триалкилфосфитов. Синтезировано 20 сполна замещенных 2Н-1,2,3-триазолов из 4-диазенилзамещенных изоксазол-5-онов в термолитических условиях. Завершено исследование каталитической реакции N-алкилтриазолов с N-сульфонилтриазолами как метода синтеза 3-сульфамидопирролов и триазолиевых илидов. Обнаружено новое синтетическое применение этой реакции, которая позволяет в домино-режиме пролонгировать последовательность, ведущую к 3-сульфамидопирролам, дополнительной стадией модификацией кольца по положению С5 введением 2-сульфамидофинильного заместителя. Было показано, что эта реакция способна давать высокие выходы пирролов, содержащих в соседних положениях к 3-арильному заместителю сульфамидный и сульфамидовинильный заместители. Такой характер замещения пиррольного цикла предоставляет интересные возможности для синтеза новых пирролоконденсированных систем с флуоресцентными свойствами.
По результатам проведенного исследования опубликовано 3 статьи c суммарным импакт-фактором 11.28.

основные результаты по этапу (кратко)

На втором этапе проекта разработан однореакторный двухстадийный метод синтеза 2-(1,2,3-триазол-1-ил)азиринов из галогеназиринов и ацетиленов, который реализуетсячерез образование азириновые производные нового типа – 2-азидо-2Н-азирин-2-карбоксилаты. Метод позволяет получать триазолилазирины с арильными, гетероарильными и алкильными заместителями в положении С4 триазольного цикла и с любыми по строению алкоксикарбонильными группами в азириновом цикле. Впервые удалось получить в виде аналитически чистого образца одно из производных 2-азидо-2Н-азирин-2-карбоновой кислоты и охарактеризовать его данными рентгеноструктурного анализа.
Показано, что 3-арил-2-галогеназирин-2-карбоксилаты селективно реагируют с цианид-ионом, генерированным в системе TMSCN-TBAF, приводя к образованию с высоким выходом солей дицианозамещенных азааллильных анионов. Установлено, результат этого синтеза мало зависит от природы галогена в исходном азирине. Найденная реакция – это один из редких примеров ионного «темнового» раскрытия азиринового цикла по связи углерод-углерод. Обнаружена необычная реакция солей дицианозамещенных азааллильных анионов с фенацилбромидами, в которой первичный продукт алкилирования претерпевает перегруппировку в производное динитрила 1-аминопроп-2-ен-1,1,3-трикарбоновой кислоты.
Исследован механизм и синтетический потенциал реакции некаталитического кросс-сочетания производных 2-бромазирин-2-карбоксилатов со 2-станнилпиридинами как метода синтеза производных 2-(пиридин-2-ил)азирин-2-карбоновых кислот. Детальное изучение синтетического потенциала реакции с участием эфиров, тиэфиров и амидов азирин-2-карбоновых кислот и замещенных по кольцу пиридилстаннанов показало, что она эффективна на широком круге объектов, масштабируема, крайне проста в исполнении и не требует катализа переходными металлами. Успешный синтез 2-тиазолилзамещенного азирина этим методом показал, что она может быть распространена и на некоторые азолы.
Эта некаталитическая реакция кросс-сочетания бромазиринов с пиридилстаннанами легла в основу метода синтеза 5-гетероатомнозамещенных 4-(пиридин-2-ил)изоксазолов из 4-бромизоксазолов и пиридилстаннанов. Образование новой углерод-углеродной связи между изоксазольным и пиридиновым циклами было осуществлено в условиях родий-медного катализа через однореакторную трехстадийную последовательность «бромизоксазол-бромазирин-пиридилазирин-пиридилизоксазол». Синтезом 18 пиридилизоксазолов с различными заместителями в изоксазольном цикле продемонстрирована высокая эффективность и масштабируемость метода.
Исследования по синтезу (азирин-2-ил)пиридиниевых солей показали, что их можно получать из любых 2-галогенпроизводных азирин-2-карбоксилатов, кроме фторидов. Удобнее и дешевле всего использовать для той цели бромиды, из которых были получены также 2-пиколиниевая, изохинолиниевая и пиридазиниевая соли. Была разработана методика перевода нестабильных бромидов в стабильные тетрафторбораты и синтезировано 22 тетрафторборатные соли с высокими выходами. Найдены оптимальные фотохимические условия получения из азиринилпиридиниевых солей замещенных имидазо[1,2-a]пиридинов, причем наиболее эффективым является их однореакторный двухстадийный синтез из бромазиринов и пиридинов. Надежность методики подтверждена синтезом 23 имидазо[1,2-a]пиридинов. На основании результатов проведенных квантово-химических расчетов предложен механизм образования имидазо[1,2-a]пиридинов из пиридиниевых солей, предполагающий раскрытие азиринового цикла и формирование бициклической системы по свободно-радикальному механизму.
Проведено квантово-химическое моделирование реакции 4-диазенилзамещенных изоксазол-5-онов с триалкилфосфитами, приводящей к полностью замещенным 2Н-1,2,3-триазолам. Эти результаты подтвердили выдвинутый нами механизм реакции, стартуемой с термически или фотохимически индуцируемого одноэлектронного переноса. Синтезировано 20 сполна замещенных 2Н-1,2,3-триазолов из 4-диазенилзамещенных изоксазол-5-онов в термолитических условиях.
Завершено исследование каталитической реакции N-алкилтриазолов с N-сульфонилтриазолами как метода синтеза 3-сульфамидопирролов и 1,2,3-триазол-3-иум илидов. Обнаружено новое синтетическое применение этой реакции, которая позволяет в домино-режиме пролонгировать последовательность, ведущую к 3-сульфамидопирролам, дополнительной стадией модификацией кольца по положению С5 введением 2-сульфамидовинильного заместителя. Было показано, что эта реакция способна давать высокие выходы пирролов, содержащих в соседних положениях к 3-арильному заместителю сульфамидный и бета-сульфамидовинильный заместители. Такая расстановка заместителей предоставляет интересные возможности для синтеза новых пирролоконденсированных систем с флуоресцентными свойствами.
По результатам проведенного исследования опубликовано 3 статьи c суммарным импакт-фактором 11.28.

описание вклада в работу каждого из участников (учётная форма ЦИТиС)

Ростовский Николай Витальевич (основной исполнитель), доцент. Работа была посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию реакции 4-диазенилзамещенных изоксазол-5-онов с триалкилфосфитами, каталитической реакции N-алкил-1,2,3-триазолов с N-сульфанил-1,2,3-триазолами как метода синтеза 3-сульфамидопирролов, синтезу и исследованию свойств азиринилпиридиниевых солей, обработке полученных данных и написанию статей по результатам исследований.
Агафонова Анастасия Викторовна (основной исполнитель), аспирант. Работа была посвящена химии азиринидных анионов из силилированных азиринов, синтезу новых 2-оксизамещенных азиринов 2-изоксазолилзамещенных сульфониевых илидов, новой реакции беспалладиевого кросс-сочетания бромазиринов с станнилпиридиами, обработке полученных данных и написанию статей по результатам исследований.

передача полной копии отчёта третьим лицам для некоммерческого использования: разрешается/не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

не разрешается

проверка отчёта на неправомерные заимствования во внешних источниках: разрешается/не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

разрешается
АкронимRSF_RG_2020 - 2
СтатусЗавершено
Действительная дата начала/окончания1/01/2131/12/21

Ключевые слова

  • органический синтез
  • механизмы реакций
  • гетероциклизации
  • перициклические реакции
  • гетероциклы
  • азирины
  • азолы
  • илиды
  • карбеноиды
  • диазосоединения

Fingerprint

Просмотреть темы исследований, затронутые в этом проекте. Эти метки созданы на базе основных наград/грантов. Вместе они формируют уникальную картину активности.