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 16-13-10081
НазваниеСелективные биомиметические превращения органических веществ под действием соединений иода и порфиринов
Руководитель Юсубов Мехман Сулейманович, Доктор химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл
Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «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 слова Биомиметрическая трансформация; соединения поливалентного иода; L-тироксин; порфирины; окислительные процессы; образования С-С, C-N, C-F, С-S, C-CF3, N-CF3 S-CF3-связей;
Код ГРНТИ31.21.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Основной целью проекта является исследование биомиметической трансформации органических субстратов, в том числе биологически важных природных соединений, соединениями иода в сочетании с порфиринами и их аналогами. В доступной нам литературе нет четкого ответа на вопрос – в каких именно трансформациях биологически активных веществ in-vivo участвует L-тироксин. Этот вопрос важен с точки зрения выяснения роли иодсодержащего гормона в появлении интеллекта у человека. Будут установлены такие биомиметические трансформации органических субстратов о которых ранее не было известно. В перспективе позволит понять причину умственной отсталости и пути решения этой патологии [S.J. Zhou, A.J Anderson, R.A. Gibson, M. Makrides. Effect of iodine supplementation in pregnancy on child development and other clinical outcomes: a systematic review of randomized controlled trials. American Journal of Clinical Nutrition. 2013, 98, (5), 1241-1254; N. Momotani, S. Iwama, K. Momotani Neurodevelopment in children born to hypothyroid mothers restored to normal thyroxine (T4) concentration by late pregnancy in Japan: no apparent influence of maternal T4 deficiency. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 2012, 97, (4), 1104-1108]. Поэтому, особое внимание в проекте будет уделено установлению роли окисленных производных L-тироксина в биомиметических трансформациях омыляемых и неомыляемых липидов, витаминов, аминокислот, короткоцепочных пептидов и других биологически важных соединений. На сегодняшний день открытым является вопрос – в чем необходимость атомов иода в структуре L-тироксина. Для ответа на данный вопрос в рамках проекта планируется изучение поливалентных производных иодфенолов и их аналогов в трансформациях органических субстратов. Также будет изучена роль порфиринов биомиметической трансформации органических субстратов, а именно установлена их роль в процессе окислении иода (I) в иод (III и V) в L-тироксине и в трансформации биологически важных субстратов в сочетании с окисленными формами иода.
По мере продвижения к основной цели проекта, будут проведены фундаментальные исследования в области химии соединений поливалентного иода (СПИ). Целью нашего исследования в данном разделе проекта является расширение и совершенствование фундаментальных знаний по структуре и реакционной способности органических соединений поливалентного иода, разработка новых реагентов, синтетических процедур для органического синтеза и синтез новых, обладающих полезными свойствами, продуктов. Особое место в этих исследованиях будут посвящены разработке каталитических систем порфирин (или фталоцианин) – СПИ в реакциях окисления углеводородов (алканов и аренов) в кислород- и азотсодержащие производные. Успех в данном направлении позволит предположить возможность участия L-тироксина в окислительных превращениях жирных кислот (-окисление) и аминировании алкильных фрагментов липидов и белков. Нами также планируется существенно расширить ряд новых потенциально полезных для тонкого органического синтеза реагентов на основе соединений поливалентного иода: амидов, имидов, илидов и иодониевых солей. Результаты этих исследований позволят подтвердить, что L-тироксин может участвовать в образовании С-С, С-S и С-N-связей в биологически важных соединениях.
Актуальность данных исследований связано с тем, что в результате выполнения проекта будет дан ответ на фундаментальный вопрос о механизмах взаимодействия L-тироксина с порфиринами в природных метаболических процессах. Более конкретной целью является установление окисленных форм L-тироксина участвующих в биомиметической трансформации биологически важных молекул в сочетании с порфиринами. Также актуальным является поиск новых биомиметических реакций на основе СПИ и системы СПИ-порфирины и их аналоги. Эти исследования могут явиться фундаментальной основой для создания зеленых технологий для тонкого органического синтеза.
Новизна данного проекта заключается в том, что впервые будет детально исследованы биомиметические трансформации с участием L-тироксина и порфиринов, как аналогов цитохрома Р450. Будут также синтезированы новые СПИ на основе иода (III) и изучена их реакционная способность в реакциях образования С-С, C-N, C-F и С-S-связей без участия металлов (metal-free). Особое внимание будет уделено разработке реагента для CF3–метилирования, альтернативного реагенту Тогни (Togni). Новые реагенты на основе СПИ иод (V) будут исследованы в окислительных превращениях фторированных спиртов, что открывает путь к легкому синтезу перфторированных альдегидов, кетонов и карбоновых кислот. Новыми будут результаты окисления углеводородов, бензолов с электроноакцепторными заместителями действием системой СПИ-порфирин приводящих к спиртам, а в случае ароматических соединения к фенолам и хинонам.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Yoshimura Akira, Yusubov Mekhman S., Zhdankin Viktor V.
Synthetic applications of pseudocyclic hypervalent iodine compounds
Org. Biomol. Chem., 14. 21. 4771-4781 (год публикации - 2016)
10.1039/c6ob00773b
2.
Soldatova Natalia, Postnikov Pavel, Troyan Anna A., Yoshimura Akira, Yusubov Mekhman S., Zhdankin Viktor V.
Mild and efficient synthesis of iodylarenes using Oxone as oxidant
Tetrahedron Letters, 57, 37, 4254-4256 (год публикации - 2016)
10.1016/j.tetlet.2016.08.038
3.
Akira Yoshimura, Scott C. Klasen, Michael T. Shea, Khiem C. Nguyen, Gregory T. Rohde, Akio Saito, Pavel S. Postnikov, Mekhman S. Yusubov, Victor N. Nemykin,Viktor V. Zhdankin
Preparation, Structure, and Reactivity of Pseudocyclic Benziodoxole Tosylates: New Hypervalent Iodine Oxidants and Electrophiles
Chemistry - A European Journal (год публикации - 2016)
10.1002/chem.201604475
4.
Yoshimura Akira, Nguyen Khiem C., Klasen Scott C., Postnikov Pavel S., Yusubov Mekhman S., Saito Akio, Nemykin Victor N., Zhdankin Viktor V.
Hypervalent Iodine-Catalyzed Synthesis of 1,2,4-Oxadiazoles from Aldoximes and Nitriles
Asian Journal of Organic Chemistry, 5, 9, 1128-1133 (год публикации - 2016)
10.1002/ajoc.201600247
5.
Yoshimura Akira, Nguyen Khiem C., Rohde Gregory T., Saito Akio, Yusubov Mekhman S., Zhdankina Viktor V.
Oxidative Cycloaddition of Aldoximes with Maleimides using Catalytic Hydroxy(aryl)iodonium Species
Adv. Synth. Catal., 358, 14, 2340–2344 (год публикации - 2016)
10.1002/adsc.201600331
Публикации
1.
Akira Yoshimura, Khiem C. Nguyen, Gregory T. Rohde, Pavel S. Postnikov, Mekhman S. Yusubov, Viktor V. Zhdankin
Hypervalent Iodine Reagent Mediated Oxidative Heterocyclization of Aldoximes with Heterocyclic Alkenes
J. Org. Chem.,, 82, 22, 11742–11751 (год публикации - 2017)
10.1021/acs.joc.7b01462
2.
Andreas Kipke, Kai-Uwe Schöning, Mekhman Yusubov, Andreas Kirschning
TEMPO-mediated oxidative deformylation of aldehydes – applications in the synthesis of polyketide fragments
European Journal of Organic Chemistry (год публикации - 2017)
10.1002/ejoc.201701349
3.
Akira Yoshimura, Jonathan M. Fuchs, Kyle R. Middleton, Andrey V. Maskaev, Gregory T. Rohde, Akio Saito, Pavel S. Postnikov, Mekhman S. Yusubov, Victor N. Nemykin, Viktor V. Zhdankin
Pseudocyclic Arylbenziodoxaboroles: Efficient Benzyne Precursors Triggered by Water at Room Temperature
Chemistry European Journal, 23, 66, 16738 – 16742 (год публикации - 2017)
10.1002/chem.201704393
4.
Mekhman S. Yusubov, Pavel S. Postnikov, Roza Ya. Yusubova, Akira Yoshimura, Gerrit Jgrjens, Andreas Kirschning, Viktor V. Zhdankin
2-Iodoxybenzoic Acid Tosylates: the Alternative to Dess–Martin Periodinane Oxidizing Reagents
Adv. Synth. Catal., 359,18, 3207 – 3216 (год публикации - 2017)
10.1002/adsc.201700776
Публикации
1. Irina A. Mironova, Pavel S. Postnikov, Rosa Y. Yusubova, Akira Yoshimura, Thomas Wirth, Viktor V. Zhdankin, Victor N. Nemykin, Mekhman S. Yusubov Preparation and X-ray structure of 2-iodoxybenzenesulfonic acid (IBS) – a powerful hypervalent iodine(V) oxidant Beilstein J. Org. Chem., 2018, 14, 1854–1858 (год публикации - 2018)
2.
Filipa Silva, Alastair Baker, James Stansall, Weronika Michalska, Mehkman S. Yusubov,Michael Graz, Robert Saunders, Gareth J. S. Evans, Thomas Wirth
Selective Oxidation of Sulfides in Flow Chemistry
Eur. J. Org. Chem., 2018,18 (год публикации - 2018)
10.1002/ejoc.201800339
3.
Akira Yoshimura, Michael T. Shea, Cody L. Makitalo, Melissa E. Jarvi, Gregory T. Rohde, Akio Saito, Mekhman S. Yusubov, Viktor V. Zhdankin
Preparation, structure, and reactivity of bicyclic benziodazole: a new hypervalent iodine heterocycle
Beilstein J. Org. Chem., 14, 1016–1020 (год публикации - 2018)
10.3762/bjoc.14.87
4.
Akira Yoshimura, Michael T. Shea, Olga Guselnikova, Pavel S. Postnikov, Gregory T. Rohde, Akio Saito, Mekhman S. Yusubov, Victor N. Nemykine, Viktor V. Zhdankin
Preparation and structure of phenolic aryliodonium salts
Chem. Commun, 54, 10363 (год публикации - 2018)
10.1039/c8cc06211k