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 21-73-00104
НазваниеДиарилиодониевые соли как альтернативные арилирующие агенты для создания связей C-C и C-P в синтезе биологически активных соединений для медицины
РуководительБугаенко Дмитрий Иванович, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 07.2021 - 06.2023 |
Конкурс№60 - Конкурс 2021 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 словаарилирование, диарилиодониевые соли, образование связи углерод–углерод, образование связи углерод–гетероатом, реакции сочетания без переходных металлов, фотохимия, фосфины, биарилы, радикальные реакции, одноэлектронный перенос, донорно-акцепторные комплексы
Код ГРНТИ31.21.17
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Поиск новых методов органического синтеза не связанных с использованием катализаторов на основе переходных металлов представляет на сегодняшний день одно из актуальных направлений развития органической химии. Потребность в таких методах обусловлена их экономической привлекательностью и экологической безопасностью. Особое значение такие методы имеют для развития фарминдустрии и химии функциональных материалов. Один из фундаментальных подходов к поиску и развитию таких методов основан на использовании альтернативных реагентов и новых реакций. В последние годы соли диарилиодония нашли широкое применение в органическом синтезе в качестве альтернативных арилирующих агентов, эффективно функционирующих в отсутствии катализаторов. Соли диарилиодония – легко синтезируемые, в том числе с использованием проточных реакторов, соединения, обладающие низкой токсичностью, инертностью по отношению к кислороду воздуха и устойчивостью в водных средах. Результат их взаимодействия с рядом традиционных нуклеофильных реагентов полностью совпадает с результатом арилирования тех же нуклеофильных реагентов арилгалогенидами по катализе соединениями переходных металлов. В отличие от катализируемых реакций арилгалогенидов, реакции диарилиодониевых солей реализуются в более мягких условиях, менее чувствительны к стерическим затруднениям и, зачастую, более селективны. Кроме того, для диарилиодониевых солей характерно два обычно взаимодополняющий режима реакционной способности – согласованного сочетания лигандов при иодониевом центре и радикальный. Выбор способа активации (термический, фотохимический) реакций диарилиодониевых солей позволяет менять их реакционную способность по отношению к одним и тем же нуклеофильным.
Хотя за последние годы было предложено значительное количество синтетических методов использующих диарилиодониевые соли в качестве арилирующих агентов, реакции с некоторыми нуклеофильными реагентами остаются неизученными. В рамках Проекта предполагается впервые провести систематическое и детальное исследование реакций солей диарилиодония с металлоорганическими реагентами (магний и цинкорганическими соединениями), а также с некоторыми стабилизированными С-нуклеофилами и Р-нуклеофилами. В результате Проекта будут разработаны новые подходы к созданию связей С(sp2) – C(sp3) и C(sp2) – C(sp2), альтернативные традиционно используемым реакциям Кумада и Негиши, а также новые методы синтеза фенилуксусных, аминофенилуксусных кислот, третичных фосфидов и арилфосфонамидов. Проведённые исследования позволят получить новые представления о реакционной способности диарилиодониевых солей и факторах ее определяющих. Разработанные методы синтеза найдут применение в синтезе физиологически активных соединений, включая лекарственные препараты, и их аналогов, в том числе недоступных ранее.
Ожидаемые результаты
При выполнении проекта ожидается получение следующих результатов, полностью соответствующих современным мировым тенденциям развития химической науки:
1. Впервые будет проведено систематическое и детальное исследование реакций диарилиодониевых солей с магний и цинкорганическими соединениями.
2. Будут получены новые фундаментальные представления о реакционной способности диарилиодониевых соединений, обнаружены их новые реакции и разработаны новые подходы к их активации.
3. Будут разработаны новые подходы к созданию связей Сsp2–Csp3 и Csp2–Csp3 без использования катализаторов на основе переходных металлов.
4. Будут разработаны новые методы синтеза арилуксусных и α-аминоарилуксусных кислот – классов органических соединений известных своей биологической активностью, используемых в качестве коммерческих лекарственных препаратов и важных строительных блоков в органическом синтезе.
5. Будут предложены новые методы синтеза форфорорганических соединений – третичных фосфинов и фосфоновых бис(диалкиламидов) – интенсивно используемых в качестве лигандов в катализе и при создании новых материалов.
Полученные результаты будут иметь существенное значение для практического органического синтеза. Разработанные новые методы синтеза и функционализации органических соединений не будут связаны с использованием дорогостоящих и токсичных катализаторов на основе переходных металлов, что исключает присутствие последних в виде микропримесей в полученных соединениях. Такие методы будут представлять интерес для медицинской химии, для синтеза фармацевтических субстанций и органических материалов, в качестве альтернативы традиционно используемым реакциям, катализируемым соединениями переходных металлов (Кумада, Негиши и др). В рамках проекта будут предложены более эффективные с экономической и экологической точек зрения методы синтеза известных физиологически активных соединений, включая лекарственные препараты, и их аналоги.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В ходе выполнения проекта был разработан ряд новых эффективных и практически полезных методов арилирования с образованием связей C(sp2) –P и C(sp2) –S с использованием несимметричных диарилиодониевых солей различного строения. Разработанные методы позволяют получать несимметричные третичные фосфины и ароматические серосодержащие соединения с атомом серы в различных степенях окисления в мягких условиях без использования катализаторов на основе переходных металлов. Эффективность методов продемонстрирована фосфиновых лигандов, используемых в гомогенном катализе и C-Н функционализацией известного лекарственного препарата. Разработанные методы расширяют арсенал современных синтетических методов и представляют интерес для медицинских химиков и специалистов, работающих в области создания новых материалов.
Публикации
1. Бугаенко Д.И., Карчава А.В. Catalyst-Free Visible Light Mediated Synthesis of Unsymmetrical Tertiary Arylphosphines Advanced Synthesis & Catalysis, DOI: 10.1002/adsc.202200309 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1002/adsc.202200309
2. Андрейчев В.В., Волков А.А., Бугаенко Д.И. Новый подход к созданию связи C-S с использованием диарилиодониевых солей Материалы XXIX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2022, Материалы XXIX Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2022», стр. 430 (год публикации - 2022)
Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В ходе выполнения проекта за 2022-2023 гг. Были разработаны:
1) Эффективный и практически полезный метод синтеза замещенных третичных арилфосфиноксидов, арилфосфиновых и арилфосфоновых амидов. Метод основан на однореакторной телескопической последовательности, включающей селективное Р-арилирование аминофосфинов трифлатами арил(мезитил)иодония под действием видимого света и последующее окислительное расщепление связи P-N образующихся четвертичных аминофосфониевых солей. Потенциальная применимость метода была подчеркнута селективной C-H-функционализацией одобренного FDA терапевтического лекарственного препарата Нимесулид.
2) Новый метод получения ценных алкиларилтиоэфиров без использования переходных металлов. Этот метод основан на однореакторной телескопической реакции O-алкилксантогенатов, легко получающихся из спиртов и CS2, с солями диарилиодония. Потенциал метода для разработки лекарств был подчеркнут селективной C-H модификацией на поздней стадии одобренного FDA терапевтического препарата Гемфиброзил посредством создания связи C-SCD3.
3) Общий метод получения -арилглицинов в результате селективного С-арилирования диэтилового эфира N-ацетиламиномалоновой кислоты с использование солей диарилиодония нессиметричного строения.
Публикации
1. Бугаенко Д.И., Волков А.А., Андрейчев В.В., Карчава А.В. Reaction of Diaryliodonium Salts with Potassium Alkyl Xanthates as an Entry Point to Accessing Organosulfur Compounds Organic Letters, Org. Lett. 2023, 25, 272−276 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1021/acs.orglett.2c04143
2. Бугаенко Д.И., Волков А.А., Карчава А.В. A Thiol-Free Route to Alkyl Aryl Thioethers The Journal of Organic Chemistry, 88, 9968−9972 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1021/acs.joc.3c00734
3. Бугаенко Д.И., Карчава А.В. Electron Donor-Acceptor Complex Initiated Photochemical Phosphorus Arylation with Diaryliodonium Salts toward the Synthesis of Phosphine Oxides Advanced Synthesis & Catalysis, 365, 1893 – 1900 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1002/adsc.202300351
4. Андрейчев В.В., Волков А.А., Бугаенко Д.И. Новые реакции солей диарилиодония с C– и S– нуклеофилами Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2023», стр. 503 (год публикации - 2023)
5. Андрейчев В.В., Волков А.А., Бугаенко Д.И., Карчава А.В. Новый подход к созданию связи C - S с использованием диарилиодониевых солей Тезисы докладов конференции "Современные проблемы органической химии", Тезисы докладов конференции "Современные проблемы органической химии" стр 82 (год публикации - 2022)
6. Бугаенко Д.И., Волков А.А., Андрейчев В.В., Карчава А.А. Реакции солей диарилиодония с алкилксантогенатами калия - синтез арилсеруорганических соединений без переходных металлов Тезисы докладов конференции "XXVI Всероссийская конференция молодых ученых-химиков", Тезисы докладов конференции "XXVI Всероссийская конференция молодых ученых-химиков" (год публикации - 2023)
7. - Новый, дешевый и безопасный способ получения органических катализаторов Коммерсант, - (год публикации - )
8. - Химики МГУ разработали простой и быстрый метод получения важных фосфорорганических соединений Научная Россия, - (год публикации - )
9. - Химики МГУ разработали простой и быстрый метод получения важных фосфорорганических соединений Пресс-служба химического факультета МГУ, - (год публикации - )
10. - Химики МГУ разработали простой и быстрый метод получения важных фосфорорганических соединений Пресс-служба РНФ, - (год публикации - )
11. - В МГУ усовершенствовали технологию получения органических соединений с фосфором ТАСС, - (год публикации - )
Возможность практического использования результатов
Все разработанные методы синтеза полезных органических соединений были подкреплены масштабированием реакций и демонстрацией полезности для функционализации на последней стадии ряда коммерческих препаратов. Все разработанные методы просты в осуществлении, не требуют использования дорогостоящих реагентов и выгодно отличаются от альтернативных методов, если таковые имеются, в частности, мягкими реакционными условия и отсутствием необходимости использования катализаторов на основе переходных металлов, что является заманчивым для применения в производстве лекарственных препаратов и органических материалов.