Домино- и другие трансформации в ряду (гет)аренов (в том числе бор-модифицированных), инициированные активированными ненасыщенными соединениями, как эффективный инструмент однореакторного получения перспективных флуорофоров, (био)хемосенсоров и лигандов

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 18-13-00365

НазваниеДомино- и другие трансформации в ряду (гет)аренов (в том числе бор-модифицированных), инициированные активированными ненасыщенными соединениями, как эффективный инструмент однореакторного получения перспективных флуорофоров, (био)хемосенсоров и лигандов

Руководитель Зырянов Григорий Васильевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" , Свердловская обл

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «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 Домино-реакции, реакции Дильса-Альдера, напряженные алкины, (гет)арины, карборан-арины, енамины, моноазины, триазины, трансформации, флуорофоры, (био)хемосенсоры, лиганды, реагенты для нейтрон-захватной терапии

Код ГРНТИ31.21.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение актуальной проблемы органической химии – создание эффективного инструмента направленного формально одностадийного построения полиядерных (гетеро)аренов с использованием (в качестве исходных соединений) азагетероциклов (1,2,4,5-тетразинов, 1,2,4- и 1,3,5-триазинов, 1,2- и 1,4-диазинов, азири(ди)нов и т.д.), в том числе бор-модифицированных, посредством домино процессов и/или связанных с ними родственных превращений (в частности, реакций Дильса-Альдера, реакций SNipso-замещения, SNH-процессов и др.) инициированных действием активированных непредельных соединений. В качестве активированных непредельных соединений будут использованы енамины (активированы наличием электрондонорных заместителей), а также соединения, активированные стерическими напряжениями структуры, (например, арины, гетарины (включая карборан-арины), стерически напряженные (strained) алкины (циклоалкины) и др.). Целью проекта является теоретическое (с привлечением расчетных методов) и экспериментальное обоснование наиболее вероятных путей трансформаций азагетероциклов в означенных условиях, создание предпосылок для достоверного прогнозирования образования наиболее ожидаемых продуктов трансформации, а также исследование прикладных свойств полученных продуктов (сенсорика, молекулярная электроника, биологически-активные препараты (включая противоопухолевые)). Актуальность исследования связана с тем, что несмотря на огромное количество описанных в литературе превращений азагетероциклов в реакциях подобного типа, в литературе практически отсутствует систематический анализ (в том числе с привлечением расчетных методов) подобных реакций, включая биоортогональные процессы. Прежде всего это позволило бы создать совершенные инструменты для достоверного теоретического прогноза пути протекания реакции. Полученные результаты будут полезны и для практического применения, так как позволят создать некий набор приемов и реагентов/субстратов для химика органика (synthietic toolbox) для формально одностадийного получения разнообразных (гетеро/элемент)органических систем разнообразного применения с уникальными свойствами. Следует отметить, что в литературе практически не описаны примеры трансформаций аза-гетероциклов под действием таких интересных и перспективных реагентов как карборан-арины. Научная новизна проекта заключается прежде всего в выборе объектов исследования. Так наряду с “традиционными” представителями активированных непредельных соединений (енаминов, аринов и гетаринов) особое внимание предполагается уделить использованию в качестве гетаринов производных орто-карборана – карборан-аринов. Главное отличие этих реагентов – это высокая реакционная способность даже при низких температурах, в том числе процессах, сопровождающихся образование новой С-H связи. Соответственно, в результате можно ожидать образование новых перспективных гетероциклов, недоступных традиционными методами, а также протекания нетипичных процессов, что и будет исследовано в ходе проекта. В отличие от аринов и гетаринов, прямое аннелирование о-карборинов к другим (аза)гетероциклам в литературе систематически не изучено и описано лишь разрозненными единичными примерами.Таким образом, систематическое изучение таких реакций в рядах изомерных азагетероциклов позволит разработать эффективные синтетические протоколы по получению новых производных карборанов, перспективных за счет своих уникальных фотофизических свойств, интригующих координационно-химических свойств, а также возможного применения для адресной лучевой терапии онкозаболеваний, а тaкже для молекулярной электроники и фотовольтаики. Кроме того, в реакциях с другими субстратами ((гет)аринами, стерически напряженными алкинами, енаминами) систематически предполагается изучить влияние природы заместителей как в субстрате, так и в реагенте на структуру образующегося продукта, что позволит, в том числе с привлечением квантово-химических методов на заключительнеой этапе исследований, создать некий алгоритм по оценке реакционной способности реагента и субстрата и предсказанию структуры образующегося продукта (если можно так сказать своего рода synthetic toolbox химика-органика). Еще одним фактором новизны настоящего проекта является то, что в реакциях азагетероциклов с (гет)аринами , енаминами и др. наряду с влиянием традиционных растворителей на структуру образующих продуктов предполагается исследовать влияние других сред на структуру образующихся продуктов. Известно, что в реакциях некоторых азагетероциклов с аринами происходит образование продуктов, включающих в свой состав фрагменты растворителей. Практически не исследованы такого рода реакции в среде ионных жидкостей, а реакции в отсутствие растворителя описаны лишь единичными примерами. Более того взаимодействие азагетероциклов с аринами в среде суперкритических флюидов, например scСО2, также может приводить к образованию нетипичных продуктов, например продуктов включения фрагмента CO2 гетероцикл.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Дмитрий С. Копчук, Игорь Л. Никонов, Альберт Ф. Хасанов, Кусик Гири, Согата Сантра, Игорь С. Ковалев, Эмилия В. Носова, Сравия Гундала, Падмавати Венкатапурам, Григорий В. Зырянов, Адинаф Мажи, Олег Н. Чупахин Studies on the interactions of 5-R-3-(2-pyridyl)- 1,2,4-triazines with arynes: inverse demand aza- Diels–Alder reaction versus aryne-mediated domino process Organic and Biomolecular Chemistry, Org. Biomol. Chem., 2018, 16, 5119 (год публикации - 2018)
10.1039/c8ob00847g

2. Сантра С., Хасанов А.Ф., Мукерджи А., Рахман М., Ковалев И.С., Копчук Д.С., Зырянов Г.В., Маджи А., Чупахин О.Н., Чарушин В.Н. Mono- and Polyazatriphenylene-Based Ligands: An Updated Library of Synthetic Strategies (2001–2018) European Journal of Organic Chemistry, 2018 (32), pp. 4351-4375 (год публикации - 2018)
10.1002/ejoc.201800635

3. Д.Е. Павлюк, С. Гундала, И.С. Ковалев, Д.С. Копчук, А.П. Криночкин, А.В. Будеев, Г.В. Зырянов, П. Венкатапурам, В.Л. Русинов, О.Н. Чупахин О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ПЕРИЛЕНА С АРИНОВЫМИ ИНТЕРМЕДИАТАМИ Журнал Органической Химии, 12 (год публикации - 2018)

4. Тания О.С. , Копчук Д.С., Хасанов А.Ф. , Ковалев И.С., Зырянов Г.В., Чарушин В.Н., Чупахин О.Н. 2-Azaanthracene Chemistry of Heterocyclic Compounds, Volume 55, Issue 6, Pages 505-507 (год публикации - 2019)
10.1007/s10593-019-02491-9

5. Гундала С., Гуда М. Р., Хасанов А. Ф. , Копчук Д.С., Криночкин А. П. , Сантра С., Зырянов Г. В., Венкатапурам П., Гарсия Ж.Р., Чарушин В.Н. A PASE-based approach towards 12-(1H-1,2,3-triazol-1-yl)- indolo[2,1-a]isoquinolines via the reaction of 3-(isoquinolin-1-yl)-1,2,4-triazines with benzyne Mendeleev Communications, Mendeleev Commun., 29, 369–371 (год публикации - 2019)
10.1016/j.mencom.2019.07.002

6. Тания О.С., Копчук Д.С., Хасанов А.Ф. , Ковалев И.С., Сантра С., Рахман М., Зырянов Г.В., Мажи А., Чарушин В.Н., Чупахин О.Н. 2-Azaanthracenes: A chronology of synthetic approaches and bright prospects for practical applications New Journal of Chemistry, 2019,43, 11382-11390 (год публикации - 2019)
10.1039/C9NJ01813A

7. Никонов И. Л. ,Слепухин П. А., Копчук Д. С., Ковалев И. С., Зырянов Г. В., Суворова А. И., Ельцов О.С., Русинов В.Л., Чупахин О.Н. Preparation of 1-dichloromethyl- and 1-trichloromethylisoquinolines by a one-step reaction of 1,2,4-triazines with 1,2-dehydrobenzene Chemistry of Heterocyclic Compounds, Chemistry of Heterocyclic Compounds, 55(11), 1124-1127 (год публикации - 2019)

8. Копчук Д. С., Слепухин П. А., Носова Е. В., Хасанов А. Ф., Зырянов Г. В. , Русинов В. Л., Чупахин О. Н. X-ray crystallographic studies in a series of substituted (fluorinated) 2-(2-pyridyl)quinolines Journal of Structural Chemistry, 2019, Vol. 60, No. 6, pp. 972-978 (год публикации - 2019)
10.1134/S002247661906012X

9. Фатыхов Р.Ф., Халымбаджа И.А., Чупахин О.Н. Functionalization of Aromatic N-Heterocycles with C(sp3)–H Sources via CDC Reactions Heterocycles via Cross Dehydrogenative Coupling. Springer, Singapore (год публикации - 2019)
10.1007/978-981-13-9144-6_1

10. Копчук Д.С., Тания О.С., Хасанов А.Ф., Криночкин А.П., Ковалев И.С., Поспелова Т.А., Зырянов Г.В., Русинов В.Л., Чупахин О.Н. СН functionalization of (hetero)arenes with ethyne and ethene moieties Chemistry of Heterocyclic Compounds, Chemistry of Heterocyclic Compounds, Volume 55, Issue 6, Pages 490-504 (год публикации - 2019)
10.1007/s10593-019-02487-5

11. Савчук М. И., Штайц Я. К., Копчук Д. С. , Зырянов Г. В. , Ельцов О. С. , Поспелова Т. А. , Русинов В. Л., Чупахин О. Н. Efficient one-step synthesis of 3-aryl-2-pyridones from 6-aryl-1,2,4-triazin-5-ones Chemistry of Heterocyclic Compounds, Chemistry of Heterocyclic Compounds, Vol. 55, N 10, pp. 985-988 (год публикации - 2019)
10.1007/s10593-019-02566-7

12. Копчук Д. С., Никонов И. Л. , Хасанов А. Ф., Гундала С., Криночкин А. П., Слепухин П. А. ,Зырянов Г. В., Венкатапурам П., Чупахин О. Н., Чарушин В. Н. One-step synthesis of 1,4-bis(het)arylisoquinolines by the reaction of 1,2,4-triazines with arynes Chemistry of Heterocyclic Compounds, CChemistry of Heterocyclic Compounds, Vol 55, No 10, pp. 978-984 (год публикации - 2019)

13. Слепухин П.А., Никонов И.Л., Копчук Д.С., Ковалев И.С., Зырянов Г.В., Русинов В.Л., Чупахин О.Н. X-Ray Diffraction Structural Studies of a Series of 4-Aryl-1-di- and 4-Aryl-1-trichloromethylisoquinolines and Their 1,2,4-Triazine Precursors Russian Journal of General Chemistry, 2020, Vol. 90, No. 7, pp. 1192–1196 (год публикации - 2020)
10.1134/S1070363220070038

14. Никонов И.Л., Копчук Д. С., Зырянов Г. В., Чупахин О. Н. Synthetic approaches to pyrido[1,2-a]indoles Chemistry of Heterocyclic Compounds, 2020, 56(9), 1155–1157 (год публикации - 2020)

15. Гундала С., Хасанов А.Ф., Копчук Д.С., Старновская Е.С., Штайц Ю.К., Криночкин А.П., Горбунов Е.Б., Зырянов Г.В., Падмавати В., Чупахин О.Н. Studies on Interactions of 5,6-Diaryl-3-(Quinolin-2- YL)-1,2,4-Triazines with Arynes: A TM-Free OneStep Approach to 2-(3,4-Diarylisoquinolin-1- YL)Quinolines Polycyclic Aromatic Compounds (год публикации - 2020)
10.1080/10406638.2020.1823858

16. Раджкумар Велигети, Раджеш Багепалли Мадху, Джаяшри Аниредди, Висвесвара Рао Пашупулети, Виджая Кумар Редди Авула, Малликаржуна Редди Гуда, Света Валлела, Григорий Васильевич Зырянов Synthesis of novel cytotoxic active tetracyclic acridone derivatives and studies on molecular docking, ADMET, QSAR and bioactivity properties Scientific Reports, Scientifc Reports, 2020, 10, 20720 (год публикации - 2020)
10.1038/s41598-020-77590-1

17. М. Рахман, А. Кумар Багди, Д.С. Копчук, И.С. Ковалев, Г.В. Зырянов, О. Чупахин, А.Маджи, А, Хаджра Advances in the Synthesis of Fluorinated Compounds via Aryne Intermediate Organic & Biomolecular Chemistry (год публикации - 2020)
10.1039/D0OB01638A

18. Нагалакшмамма Вадабингия, Виджая Кумар Редди Авула, Григорий В. Зырянов, Света Валлела, Джая Шри Аниредди, Висвесвара Рао Пасупулети, Венкатасвами Маллепогу, Нага Раджу Чамартиг, Венката Чалапати Понне Multiple molecular targets mediated antioxidant activity, molecular docking, ADMET, QSAR and bioactivity studies of halo substituted urea derivatives of α-Methyl-L-DOPA Bioorganic Chemistry, 2020, 97,10370 (год публикации - 2020)
10.1016/j.bioorg.2020.103708

19. Гундала С., Хасанов А.Ф., Криночкин А.П., Копчук Д.С., Слепухин П.А., Рахман М., Падмавати В., Зырянов Г.В., Русинов В.Л., Чупахин О.Н. Aryne-Mediated Transformations of 3-(alpha- or gamma-R-2-pyridyl)-1,2,4-Triazines: Id Diels-Alder Reaction vs Domino Transformation POLYCYCLIC AROMATIC COMPOUNDS (год публикации - 2021)
10.1080/10406638.2021.1962371

Публикации