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 23-43-10019
НазваниеРазработка каталитических систем для селективного синтеза новых хиральных биологически активных гетероциклических соединений на основе монотерпенов
Руководитель Салахутдинов Нариман Фаридович, Доктор химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл
Конкурс №73 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (БРФФИ)
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-103 - Синтез, строение и свойства природных и физиологически активных веществ; медицинская химия и прогнозирование различных видов биоактивности
Ключевые слова Монотерпены, альфа-пинен, 3-карен, катализаторы, галлуазитовые нанотрубки, гетероциклические соединения, хиральность, биологическая активность
Код ГРНТИ31.23.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Монотерпеновые углеводороды распространены в природе и обладают широким спектром биологической активности, которая может быть значительно увеличена путем получения на их основе хиральных гетероциклических соединений. Так, известно, что ряд производных монотерпенов с тетрагидропирановым фрагментом обладает высокой анальгетической, противоопухолевой, антивирусной и другими типами активности. Многовариантная реакционная способность терпеновых соединений обуславливает необходимость создания селективных катализаторов для синтеза производных монотерпенов с высокими выходами. Проект направлен на разработку новых каталитических систем для (i) функционализации α-пинена и 3-карена (основных компонентов скипидара) гидроксиметильной группой, (ii) получения на их основе новых гетероциклических соединений и (iii) изучение биологической активности получаемых соединений. В частности, планируется синтез транс-4-гидроксиметил-2-карена и ряда производных 6-гидроксиметил-лимонена с последующей конденсацией этих терпеноидов с альдегидами в хиральные гетероциклические продукты с различной структурой в зависимости от природы используемых реагентов, типа катализатора и условий проведения реакций. В качестве основы для гетерогенных катализаторов предполагается использование ряда алюмосиликатов, включая галлуазитовые нанотрубки, иллит, монтмориллонит, цеолиты, направленная кислотная и термическая модификация которых позволяет получать материалы с различной природой, концентрацией и силой кислотных центров на их поверхности. Использование таких материалов с заданными свойствами позволит осуществлять конденсацию терпеноидов с карбонильными соединениями по необходимому направлению и с высоким выходом гетероциклических продуктов. Также будут изучены гомогенные системы на основе кислот Бренстеда и Льюиса в реакциях гидроксиметилирования α-пинена и 3-карена и конденсации полученных терпеноидов с альдегидами. В результате выполнения проекта будут разработаны эффективные катализаторы для направленного синтеза целого ряда разнообразных хиральных гетероциклических соединений. На первом этапе планируется исследование полученных соединений на острую токсичность, анальгезию, нейромедиаторое действие и их влияние на органы и системы животных. Направление дальнейших биологических исследований будет определяться результатами первых скрининговых тестов. На основе данных по характеризации и каталитической активности модифицированных алюмосиликатов будут получены новые знания о влиянии пористой и кристаллической структуры, типа, природы и концентрации кислотных центров на их поверхности на механизм и направления конденсации исследуемых терпеноидов карбонильными соединениями.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Ильина И.В., Ли-Жуланов Н.С., Гатилов Ю.В., Волчо К.П., Сидоренко А.Ю., Агабеков В.Е., Салахутдинов Н.Ф.
(2aR,2a1S,5aR,9bR)-4-Isopropyl-7,8-dimethoxy-2a1-methyl- 2,2a,2a1,3,5a,9b-hexahydrofluoreno[9,1-bc]furan
Molbank, 2023, M1734 (год публикации - 2023)
10.3390/M1734
2.
Сидоренко А.Ю., Курбан Ю.М., Халимонюк Т.В., Ильина И.В., Ли-Жуланов Н.С., Патрушева О.С., Гольцова В.В., Бей М.П., Игнатович Ж.В., Варно Ю., Волчо К.П., Салахутдинов Н.Ф., Мурзин Д.Ю., Агабеков В.Е.
Catalytic condensation of 3-carene with formaldehyde
Molecular Catalysis, 552, 113627 (год публикации - 2024)
10.1016/j.mcat.2023.113627
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В результате реализации проекта разработаны каталитические методы, позволившие получить из альфа-пинена, основного компонента скипидара, монотерпеноидный диол, содержащий гидроксиметильный заместитель. В оптимизированных условиях на основе монотерпеноидного диола осуществлен регио- и стереоселективный каскадный синтез большого набора не известных ранее полигетероциклических соединений, имеющих метанопирано[4,3-b]пирановый остов и содержащих 1,8-цинеольный фрагмент. На основании квантово-химических расчетов и экспериментов с предсказанными интермедиатами предложен механизм протекающих превращений. Показано, что введение защитных групп позволяет управлять направлением превращений. Некоторые продукты каскадных превращений проявили высокую анальгетическую активность.
Публикации
1.
Сидоренко А.Ю., Курбан Ю.М., Ильина И.В., Ли-Жуланов Н.С., Патрушева О.С., Гольцова В.В., Бэй М.П., Ахо А., Варно Ж., Хейнмаа И., Кузнецова Т.Ф., Волчо К.П. , Салахутдинов Н.Ф., Мурзин Д.Ю., Агабеков В.Е.
Catalytic condensation of α-pinene with formaldehyde
Journal of Catalysis, V. 430, 115306 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jcat.2024.115306
2.
Ильина И.В., Патрушева О.С., Гольцова В.В., Кристофер К.М., Гатилов Ю.В., Сидоренко А.Ю., Агабеков В.Е., Салахутдинов Н.Ф., Алабугин И.В., Волчо К.П.
Unusual Cascade Reactions of 8‑Acetoxy-6-hydroxymethyllimonene with Salicylic Aldehydes: Diverse Oxygen Heterocycles from Common Precursors
The Journal of Organic Chemistry, V. 89, 11593−11606 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.joc.4c01282
3.
Чарушин В.Н. и др., Яровая О.И., Волчо К.П., Салахутдинов Н.Ф.
The chemistry of heterocycles in the 21st century
Russian Chemical Reviews, V. 93, N 7, RCR5125 (год публикации - 2024)
10.59761/RCR5125
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В результате реализации проекта в 2025 году разработаны каталитические методы, позволившие вовлекать в каскадные межмолекулярные превращения получаемый из альфа-пинена, основного компонента скипидара монотерпеноидный диол. Найдены, условия, ведущие к предпочтительному образованию того или иного полигетероциклического продукта с высокой селективностью. Впервые разработан практический метод получения 6-гидроксиметиллимонена, использование которого в качестве субстрата позволило осуществить синтез набора полициклических соединений с гидрированным 1H-4,7-метаноизохроменовым остовом, труднодоступных иными способами синтеза. В ходе изучения анальгетической активности был найден перспективный нетоксичный анальгетический агент, обладающий мультитаргетным действием и сочетающий высокую активность с низкой острой токсичностью. Пилотное исследование механизма действия in vivo показало, что анальгетический эффект опосредован через серотониновые, адренергические и ГАМК-ергические рецепторы центральной нервной системы. Выявлены соединения, увеличивающие потребление клетками линии HepG2 глюкозы и выделение лактата, в низких дозах в in vitro экспериментах, что делает перспективным изучение их антидиабетической активности.
Возможность практического использования результатов
Найден новый структурный тип соединений, обладающих перспективной анальгетической активностью. Разработанные методики позволяют получать эти соединения стереоселективными превращениями из дешевых исходных соединений (основного компонента отечественного скипидара и доступных реагентов). Полученные данные будут использованы для дизайна новых анальгетических агентов с мультитаргетным действием.