Ионизирующиеся С- и N-донорные лиганды для металлокомплексного катализа

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 23-73-00088

НазваниеИонизирующиеся С- и N-донорные лиганды для металлокомплексного катализа

Руководитель Чернышев Виктор Михайлович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» , г Москва

Конкурс №79 - Конкурс 2023 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» 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 слова Металлокомплексный катализ, координационные соединения, лиганды, N-доноры, С-доноры, азотистые гетероциклы, N-гетероциклические карбены, синтез, строение, каталитическая активность, кооперативный катализ, медицинская химия, фармацевтическое производство.

Код ГРНТИ31.21.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на развитие нового направления в гомогенном металлокомплексном катализе, в основе которого лежит использование заряда на лиганде в качестве метода изменения активности, селективности и стабильности металлокомплексного катализатора. Металлокомплексный катализ широко применяется в фармацевтическом производстве, тонком и промышленном органическом синтезе. Актуальной проблемой катализа, решение которой имеет большое практическое значение для развития химического и фармацевтического производств, является создание высокопроизводительных, селективных и стабильных металлокомплексных катализаторов. Появление заряда на лиганде существенно влияет на электронное состояние металлокомплекса-катализатора, в том числе на активный центр – атом металла, и позволяет, в определенных реакциях, существенно повысить активность, селективность и стабильность каталитической системы. Хотя лиганды, способные к ионизации при изменении кислотности среды, либо несущие «закрепленный» заряд группу, известны давно, контролируемая ионизация лиганда как подход к целенаправленному изменению каталитических свойств ряда важнейших классов каталитических систем (комплексы на основе фосфиновых, NHC и др. лигандов) начал развиваться лишь в последние годы. Целью проекта является создание новых высокоэффективных каталитических систем на основе комплексов никеля, палладия и других переходных металлов c С- и N-донорными лигандами анионного и катионного типов, в том числе способными к ионизации в условиях каталитических реакций, для важнейших реакций органического синтеза. Основное внимание в проекте будет уделяться C-донорным лигандам на основе N-гетероциклических карбенов и N-донорным лигандам на основе азотистых гетероциклов (азинов, азолов, азолоазинов), особенностью которых является наличие в молекулах заряженных групп, либо способных к ионизации в каталитической среде. Задачи проекта включают поиск новых ионизирующихся (ионных) C- и N-донорных лигандов, разработку методов синтеза этих лигандов, синтез и исследование строения комплексов никеля, палладия и других переходных металлов с ионизирующимися лигандами, сравнительное исследование каталитической активности комплексов с ионизирующимися и электронейтральными лигандами в реакциях кросс-сочетания, СН-функционализации, гидрирования и др., изучение механизмов этих реакций, разработку каталитических систем нового поколения и методов синтеза биологически-активных, лекарственных и других практически значимых органических соединений. Подобные комплексные фундаментальные исследования влияния ионизации С- и N-донорных лигандов на каталитические свойства металлокомплексных систем ранее не проводились.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Пятаченко А.С., Черненко А.Ю., Солиев С.Б., Миняев М.Е., Чернышев В.М. Nickel(II) complexes with novel nitron-type NHC ligands: synthesis and catalytic activity in the Suzuki–Miyaura coupling of aryl chlorides Mendeleev Communications (год публикации - 2024)

2. М.А. Шевченко, Д.В. Пасюков, И.В. Лаврентьев, М.Е. Миняев, В.М. Чернышев* Синтез хлоридов 4-амино-1,3-диарилимидазолия Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах (год публикации - 2024)

3. К.Е. Шепеленко, И.Г. Гнатюк, К.А. Николаева, В.М.Чернышев NOVEL APPROACHES TO TRANSITION-METAL CATALYSED C-H FUNCTIONALIZATION OF FURAN CORE IN FURAN PLATFORM CHEMICALS BOOK OF ABSTRACTS «New Emerging Trends in Chemistry» Conference (NewTrendsChem-2023), BOOK OF ABSTRACTS September 24-28, 2023, Yerevan, Armenia «New Emerging Trends in Chemistry» Conference (NewTrendsChem-2023), page 64 (год публикации - 2023)

4. Черненко А.Ю, Шевченко М.А, Миняев М.Е, Чернышев В.М. Новые C,N-донорные аналоги нитрона и комплексы Pd/NHC на их основе Журнал Общей химии (год публикации - 2024)

5. Черненко А.Ю, Байдикова В.А, Кутырев В.В, Астахов А.В, Миняев М.Е, Чернышев В.М, Анаников В.П. Base-Ionizable Anionic NHC Ligands in Pd-catalyzed Reactions of Aryl Chlorides ChemCatChem, ChemCatChem 2024, 16, e202301471 (год публикации - 2024)
10.1002/cctc.202301471

6. Черненко А.Ю, Миняев М.Е, Чернышев В.М. Комплексы [Pd(NHC)(cin)Cl] с ионизирующимися лиганадами - аналогами нитрона - в катализе реакции Сузуки-Мияуры при комнатной температуре Известия академии наук. Серия химическая (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В соответствии с планом работ, разрабатывались методы синтеза новых ионизирующихся NHC и N-донорных лигандов, содержащих способные к депротонированию в основных средах группы NH и ОН, в том числе на основе реакций 4-амино-1,3-диарилимидазолиевых солей с 1,2- и 1,3-биэлектрофилами, исследовались реакции металлирования полученных новых лигандов, а также активность каталитических систем на основе новых NHC лигандов в палладий- и никель-катализируемых реакциях кросс-сочетания и С-Н арилирования с участием арилхлоридов и других деактивированных арилэлектрофилов. В результате разработаны методы синтеза новых ионизирующихся NHC и N-донорных лигандов, в том числе C,N-донорных лигандов хелатного типа, выявлены новые закономерности, отражающие взаимовлияние пространственных характеристик NHC лиганда и его анионного характера на каталитическую активность систем Pd/NHC в реакциях кросс-сочетания. На основе нового, разработанного в рамках исследований по проекту NHC лиганда ATPr, предложен новый высокоэффективный катализатор низкотемпературной реакции Сузуки-Мияуры. Результаты исследований опубликованы в форме трех статей и представлены в форме докладов на двух научных конференциях.

Публикации