ИСТИНА

В рамках Проекта предлагается разработать новые методы создания связей углерод–углерод и углерод–гетероатом без использования переходных металлов с применением гипервалентных соединений иода в качестве ключевых источников (гет)арильного, алкенильного и алкинильного фрагментов. Предполагается получить ряд гипервалентных соединений иода: солей ((гет)арил)((гет)арил)иодония (в частности (индол-3ил)((гет)арил)иодония, (пиррол-2-ил)((гет)арил)иодония, (тиофен-2-ил)((гет)арил)иодония) и др.); (винил/этинил)((гет)арил)иодония, бензо[b]иодония-1. В рамках задачи получения гипервалентных соединений этих типов предполагается разработка методов их синтеза. Несмотря на то, что в химии гипервалентных соединений иода, на сегодняшний день, известно множество соединений разных типов, особый интерес и сложность в получении представляют соединения типа: ((гет)арил))I(гетарил), а также (этинил)I((гет)арил) и (винил)I((гет)арил). Второй объемной задачей Проекта является разработка методов создания связей углерод–углерод и углерод–гетероатом с использованием полученных гипервалентных соединений в качестве ключевых источников (гет)арильного, алкенильного и алкинильного фрагментов в реакциях с C-, O-, S-, N-, P-, F-нуклеофилами (определение границ применимости этих методов и изучение возможности их использования для синтеза и модификации известных физиологически активных соединений, включая коммерческие лекарственные препараты и их структурные аналоги). Третья задача Проекта связана с исследованием биологической активности синтезированных солей ди(гет)арилиодония с целью поиска среди них соединений новых структурных типов, обладающих физиологической активностью (прежде всего антибактериальной активностью), перспективных для разработки на их основе потенциальных лекарственных препаратов.

Reactions catalyzed by transition metals have revolutionized organic synthesis, significantly expanding the possibilities for obtaining organic compounds of various structures and properties, including new drugs and organic functional materials. However, this powerful methodology also has a rather vulnerable “Achilles heel”, which determines a number of significant shortcomings and limitations. First of all, these limitations are associated with the high cost and toxicity of transition metals and the ligands used together with them. The toxicity of metal compounds and ligands is a negative factor for research in the field of medicinal chemistry and in the macroscale synthesis of pharmaceutical substances. Metal microimpurities can significantly change the properties of compounds, and their purification is associated with significant material costs. The desire to avoid these problems stimulates the search for alternative methods for the synthesis of organic compounds that are not based on the use of transition metals. The development of such methods of organic synthesis is an urgent problem of modern organic chemistry. Diaryliodonium salts and related iodine(III) compounds have attracted research attention in recent years as alternative arylating agents that work effectively in the absence of transition metals. Diaryliodonium salts are highly reactive, but stable with respect to oxygen and moisture, and recently developed efficient and safe methods for their synthesis have made them available not only for research, but also for solving practical problems. The project is aimed at a large-scale study of iodine (III) compounds that are currently inaccessible or limitedly available, namely, unsymmetrical di(hetaryl)iodonium salts containing electron-rich heterocyclic fragments, as well as iodonium salts containing ethenyl and ethynyl substituents at the iodonium center. The project provides for the development of efficient methods for the synthesis of iodonium salts of designated structural types, the study of their reactivity with respect to a wide range of reagents under various activation conditions, as well as the study of their biological activity. Successful implementation of the complex tasks set in the Project will allow solving a number of topical problems of organic and medicinal chemistry, developing new methods for the synthesis and functionalization of organic compounds, creating new reagents, discovering new reactions, identifying new regularities in the reactivity of organic compounds, new classes of biologically active compounds for creating on their basis of potential drugs.

В результате выполнения Проекта впервые будут разработаны общие методы получения неизвестных ранее гипервалелентных соединений иода типов: ((гет)арил)I((гет)арил), (этинил)I((гет)арил), (винил)I((гет)арил), будут получены новые представления о реакционной способности этих солей иодония в различных условиях активации реакций (термическая, фотохимическая), что позволит существенно расширить их синтетический потенциал, будет впервые исследована биологическая активность гипервалентных соединений иода, содержащих фармакофорные гетероциклические фрагменты. С использованием гипервалентных соединений иода будут предложены новые методы синтеза органических соединений, включающих арильный, гетарильный, винильный, этинильный фрагменты, в том числе, аналогов известных биологически активных соединений. Основные отличительные особенности разработанных в ходе выполнения Проекта синтетических методов связаны с тем, что, такие методы исключают возможность загрязнения полученных соединений токсичными микропримесями металлов. Разработанные методы, в случае их сравнимой эффективности по отношению к методам, основанным на использовании катализа переходными металлами, могут составить достойную альтернативу последним для практического использования. Разработанные в рамках проекта методы синтеза будут представлять интерес для специалистов, работающих в области медицинской химии, синтеза фармацевтических субстанций, создания новых материалов. Методы будут применимы для функционализации на последней стадии при синтезе и модификации биологически активных соединений. Анализ исследований, проведенных научными коллективами в научных направлениях родственных направлениям Проекта, а так же научные результаты, полученные нашим научным коллективом позволяют ожидать успешного выполнения Проекта и получения научных результатов высокого мирового уровня, которые внесут значимый вклад в развитие отрасли науки и будут заслуживать публикаций в ведущих мировых периодических изданиях как общей химической направленности, так и специализирующихся на публикации исследований по органической химии.

Основные работы по теме гипервалентных соединениям иода в нашем научном коллективе последнее время были сосредоточены в рамках двух направлений: 1) Развитие химии солей диарилиодония, как универсальных арилирующих агентов, не требующих использования катализаторов на основе переходных металлов; 2) Развитие химии инициируемого видимым светом арилирования с использованием солей диарилиодония. [1] D.I. Bugaenko, M.A. Yurovskaya, A.V. Karchava. N-Arylation of DABCO with Diaryliodonium Salts: General Synthesis of N-Aryl-DABCO Salts as Precursors for 1,4-Disubstituted Piperazines. Org. Lett. 2018, 20, 6389-6393. [2] D.I. Bugaenko, A. A. Volkov, V.V. Andreychev, A.V. Karchava. Reaction of Diaryliodonium Salts with Potassium Alkyl Xanthates as an Entry Point to Accessing Organosulfur Compounds. Org. Lett. 2023, 25, 272-276. [3] D.I. Bugaenko, A.V. Karchava. Catalyst-Free Visible Light Mediated Synthesis of Unsymmetrical Tertiary Arylphosphines. Adv. Synth. Catal. 2022, 364, 2248-2253. [4] D.I. Bugaenko, A. A. Volkov, M.V. Livantsov, M.A. Yurovskaya, A.V. Karchava. Catalyst-Free Arylation of Tertiary Phosphines with Diaryliodonium Salts Enabled by Visible Light. Chem. Eur. J. 2019, 25, 12502-12506.