ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект направлен на разработку высокоэффективных катализаторов реакций кросс-сочетания Стилле, станнилирования арилгалогенидов, “one-pot two-step” станнилирования-Стилле, реакции Хияма, альфа-арилирования кетонов, арилирование малоновых эфиров без использования растворителей. Реакции сочетания связей углерод-углерод широко используются для синтеза новых лекарственных препаратов, материалов для органической электроники, катализаторов новых поколений, конструкционных материалов новых поколений. Одной из наиболее важных задач современной органической химии является разработка новых процессов, которые характеризуются не только высокой эффективностью, селективностью, высокими выходами целевых продуктов, но также экологической безопасностью. На решение этой задачи направлено новое, активно развивающееся направление химии - «Зеленая химия». Одним из критериев экологичности химических процессов является фактор Шелдона, который определяется как соотношение количества отходов к массе целевого продукта. Наибольший вклад в это значение вносят органические растворители. Многие органические растворители являются экологически опасными и требуют дорогих процедур утилизации или регенерации. Таким образом, проведение органических реакций без использования растворителей является высоко актуальной задачей. Помимо экологического эффекта, проведение органических реакций без растворителя имеет значительный экономический эффект: снижаются затраты на сырье (растворители), увеличивается эффективность использования химических реакторов, повышается безопасность химических производств. В последние три года в нашей группе были получены результаты мирового уровня в области разработки каталитических методов сочетания связей С-С и C-N без использования растворителя (опубликованы 2 статьи в Adv. Synth. & Cat. и 2 в EuJOC). Впервые была показана возможность проведения реакций Сузуки-Мияура и Мияура для широкого спектра субстратов. Также был разработан эффективный инструментарий проведения реакций сочетания связей C-N в (гетеро)ароматических и алифатических аминах с (гетеро)ароматическими галогенидами (реакция Бухвальда-Хартвига) без использования растворителя. В рамках представленного проекта мы планируем разработать каталитические системы для проведения реакции Стилле, станнилирования арилгалогенидов, а также “one-pot two-step” станнилирования-Стилле без растворителя. Важность этой реакции обусловлена тем, что ряд субстратов, таких как тиофены, пирролы, шестичленные гетероциклы, ароматические соединения с функциональными группами, лабильными в присутствии оснований, зачастую не удается использовать в реакциях сочетания Сузуки с высокой эффективностью. Протекание реакции осложняется побочными процессами протодеметаллирования связи C-B и другими (реакция Канниццаро бензадьдегидов, гидролиз сложных ароматических эфиров и нитрилов и т.д.). Сочетание Стилле, с использованием оловоорганических субстратов, позволит обойти такие проблемы. По этим же причинам важной задачей является разработка эффективных каталитических систем для реакции Хияма, сочетания кремнийорганических субстратов. В обширной литературе, посвященной реакциям кросс-сочетания нет ни одного примера проведения реакций Стилле, станнилирования и Хияма с высокой эффективностью без растворителя. Также актуальной задачей, на решение которой направлен представленный проект, является разработка каталитических систем арилирования карбонильных соединений по альфа-положению. Важной задачей является разработка каталитических систем, позволяющих проводить такие реакции с высокими выходами для широкого круга субстратов различных типов.
В рамках проекта будут разработаны каталитические системы образования связей углерод-углерод в реакциях Стилле, Хиямы, арилирования C-H кислот. Результаты работы будет опубликованы в высокорейтинговых международных изданиях. Выполнение проекта послужит значительному продвижению в таких актуальных областях химической науки как, разработка эффективных каталитических систем органических реакций, химия стабильных карбенов, металлоорганическая химия палладия.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 19 апреля 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Исследование каталитической активности комплексов в реакциях станнилирования ароматических соединений |
Результаты этапа: В рамках проекта 2017 года нами были разработаны ряд синтетических методов для реакций кросс-сочетания без растворителей: 1. Станнилирование арил галогенидов. 2. Кросс-сочетание Стилле арил галогенидов и арилстаннанов. 3. Двухстадийный метод станнилирования/гомосочетания Стилле в одном реакционном сосуде. 4. Двухстадийный метод станнилирования/кросс-сочетания Стилле в одном реакционном сосуде. Наиболее активной каталитической системой является доступная и недорогая Pd(OAc)2/PCy3 в количестве 1 mol%. Такая каталитическая система применима для сочетания широкого круга субстратов: функционализированные (гетеро)арил галогениды (включая малоактивные арил хлориды), содержащие акцепторные, донорные, а также стерически нагруженные заместители; субстраты, содержащие заместители, не стабильные в присутствии производных лития или магния могут быть станнилированы и/или введены в реакцию сочетания с высокими выходами. Девять арил станнанов были синтезированы и охарактеризован впервые. Разработанные синтетические методы имею ряд преимуществ: (i) не используются растворители, (ii) реакции проводятся в аэробных условиях, нет необходимости насыщения реакционной среды инертным газом (iii) низкая загрузка катализатора, (iv) используется доступное основание CsF, (v) активация реакции обычным нагреванием, нет необходимости использовать сложное оборудование, такое как шаровые мельницы, ультразвуковые установки или микроволновое нагревание. Разработанные методы характеризуются универсальностью и надежностью. Методики могут быть масштабированы без значительного снижения выходов реакций. Отсутствие растворителя, использование обычного нагревания, устранение стадии выделения и очистки арил станнанов дает возможность получать симметричные и несимметричные биарилы с высокой эффективностью. Нами также был разработан высокоэффективный метод арилирования малоактивных 4- и 5-гало-1,2,3-триазолов без использования органических растворителей, в воде. Кросс-сочетание с арил борными кислотами (реакция Сузуки) катализируется комплексом палладия (THP-Dipp)Pd(cinn)Cl, содержащем карбеновый лиганд с расширенным циклом и объемными диизопропилфенильными заместителями. Разработанный метод отвечает требованиям «зеленой химии: a) реакция протекает в воде, не используются смеси с органическими растворителями; b) реакция проводится в аэробных условиях, нет необходимости дегазирования воды; c) используется дешевое, экологически безопасное основание KOH; d) низкие загрузки катализатора фазового переноса Bu4NBr. Новый метод характеризуется универсальностью, надежностью, высокой эффективностью в реакциях бром- и хлор-1,2,3-триазолов. В качестве субстратов для сочетания могут использоваться арил борные кислоты, содержащие донорные, акцепторные, а также стерически нагруженные заместители. Насколько нам известно, наша работа – первое систематическое исследование реакции кросс-сочетания Сузуки 4- и 5-гало-1,2,3-триазолов, а также мы впервые показали возможность кросс-сочетания Сузуки с высокой эффективностью доступных, но низкоактивных субстратов, 4- и 5-хлор-1,2,3-триазолов. Разработанный метод может быть широко использован как в лабораторной практике, так и в индустрии для создания биоактивных соединений, катализаторов и функциональных материалов. | ||
2 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Исследование реакций арилирования C-H кислот |
Результаты этапа: В рамках проекта 2018 года нами были разработаны ряд синтетических методов для реакций кросс-сочетания без растворителей: 1. Двухстадийный метод синтеза 3-нитроиндолов из 2-броманилидов (one-pot two-step кросс-сочетание С-Н активацией нитрометана + конденсация). Данная реакция лучше идет в присутствии растворителей. Мы протестировали различные условия кросс-сочетания броманилидов с нитрометаном, исследовали влияние основания, растворителей, времени, температуры, а также заместителей в 2-броманилидах на возможность и эффективность реакции нитрометанирования с последующей циклизацией в 3-нитроиндол. Все это может позволить нам в дальнейшем завершить данную работу публикацией, осуществив исследование ее применимости на серии 2-броманилидов с заместителями в ароматическом кольце. 2. Двухстадийный метод синтеза 2-замещенных NH-индолов из N-бензилиден-2- броманилинов (one-pot two-step кросс-сочетание С-Н активацией нитрометана+ циклизация). Данная реакция лучше идет в присутствии растворителей. Нам удалось разработать условия, позволяющие с высоким выходом в одну стадию проводить one-pot-two-step получение N-незамещенных 2-замещеных индолов через палладий катализиуемую реакцию нитрометанирования (С-Н активация нитрометана) с последующей циклизацией продукта кросс-сочетания в индол под действием основания. 3. Метод синтеза амидов из феноловых эфиров и ариламинов не только без использования растворителей, но и без использования палладиевого катализатора. Разработан общий метод синтеза амидов из феноловых эфиров который характерзуется высокой эффективностью, атомной экономичностью. В новом методе не используются растворители, а также катализаторы на основе комплексов переходных металлов. 4. Метод синтеза N-замещенных индолов, бензофуранов и бензотиофенов по модифицированной реакции Маделунга. Разработана новая модификация реакции Маделунга, позволяющая получать различные N-замещенные индолы как из третичных амидов, так и в one-pot two-step из соответствующих диариламинов. Мы также расширили область применения реакции Маделунга, показав возможность получения с ее помощью бензофуранов и бензотиофенов. На основании разработанного метода мы осуществили синтез индол[1,2- f]фенантридинов посредством палладий-катализируемой реакции С-Н активации, с образованием полиароматической циклической системы. | ||
3 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Исследование каталитической активности комплексов палладия в реакции кросс- сочетания силилированных арилов с арилгалогенидами |
Результаты этапа: В рамках проекта 2019 года нами были разработаны ряд синтетических методов для реакций кросс-сочетания без растворителей: 1. Метод синтеза пиридо[1,2-a]бензимидазолов. Разработан подход и каталитическая система синтеза пиридо[1,2-a]бензимидазолов на основе комплекса карбена с 6-членным гетероциклом с палладием (6-Dipp)Pd(cinn)Cl. Показана применимость этого метода для субстратов, содержащих алкильные, гало, метокси-заместители. 2. Разработана каталитическая система арилирования 4- и 5-гало-1,2,3-триазолов без использования растворителей. Арилирование методом реакции Сузуки протекает с высокими или близкими к количественным выходами. Разработанный метод характеризуется рядом преимуществ: не используются растворители, реакция протекает на воздухе, низкие загрузки катализаторов, доступное экологичное основание KOH. Таким образом, разработанный синтетический подход отвечает требованиям «зеленой» химии. Получена серия гетеролигандных комплексов карбенов с палладием и дополнительным лигандом: замещенным пиридином или фосфином. Показана каталитическая активность новых комплексов в аддитивной полимеризации 5-этилиден-2-норборнена. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".