Фундаментальные основы превращения изопреноидов, фенолов, порфиринов для направленного синтеза аналогов природных и полусинтетических веществ различного назначения; развитие методологии комплексной переработки возобновляемого растительного сырья

Цель исследования – создание новых полифункциональных молекул с высокой степенью структурного разнообразия и практического применения в различных отраслях экономики, развитие методологии комплексного рационального использования растительных ресурсов. Объекты исследований по теме работы: производные гемина и хлорофилла а; алкил- и терпенофенолы, гидроксиксантоны, халконы; хиральные функционально-замещенные моно-, сескви- и дитерпеноиды, комплексы металлов; хвойная древесная зелень. Методы и методология проведения работы. В работе использованы методы из области классической и современной органической химии, химии природных соединений. Выделение и очистка синтезированных соединений проводились с использованием общепринятых методов (кристаллизации, колоночной хроматографии, экстракции и др.). Выделение экстрактивных веществ из растительного сырья выполнено методами исчерпывающей экстракции органическими растворителями в аппарате Сокслета и эмульсионной экстракции. Для фракционирования экстрактов использован метод кислотно-основного разделения и колоночной хроматографии. Для всех синтезированных и выделенных соединений надежно установлена структура и/или подтверждено строение с использованием методов УФ-, ИК-, электронной спектроскопии, спектроскопии ЯМР 1H и 13C и ЯМР 2D, элементного анализа и масс-спектрометрии. Для монокристаллов выполнены рентгеноструктурные исследования; для ряда хиральных молекул установлена конфигурация хиральных центров. Результаты работы и их новизна. Оптимизированы условия синтеза дейтеропорфирина IX; получен диметиловый эфира мезопорфирина IX и оксиэтиламидное производное на его основе; синтезированы порфиринаты с катионами переходных металлов (Cu(II), Mn (III) на основе производных протопорфирина IX; получено 1-алкокси-2-йод-этильное производное протопорфирина IX с фрагментами диэтиленгликоля; получен ряд новых гидрофильных хлориновых производных, содержащих фрагменты галактозы и фруктозы; синтезирован ряд новых производных хлорофилла а с гидрофильными фрагментами (ТРИС, аминокислоты и др.); предложен эффективный способ синтеза хлоринов с 1-алкокси-2-йод-этильным заместителем в положении 3 действием на винилхлорины молекулярного йода и соответствующего спирта без дополнительных окислителей и показано, что внедрение 1-алкокси-2-йодэтильныого заместителя существенно улучшает свойства хлорина как потенциального фотосенсибилизатора; синтезирован водорастворимый дикатионный хлорин на основе цинкового комплекса 13(1)-N-(2-гидроксиэтил)-амида 15(2),17(3) диметилового эфира хлорина е6; получен ряд хлоринов с использованием реакций периферических заместителей метилфеофорбида а (выборка 36 соединений) и систематически исследована их темновая и фотоиндуцированная цитотоксичность, выявлен ряд закономерностей «структура-активность»; методом DOSY определены константы равновесия образования-распада ассоциатов молекул ряда порфиринов и хлоринов с молекулой воды в среде C6D6. Синтезированы новые хиральные комплексы цинка(II) на основе терпеновых производных этилендиамина. Полученные комплексы цинка могут рассматриваться в качестве деструктивных агентов, нацеленных на запуск каскадов клеточной гибели за счёт воздействия на митохондриальные функции. Наличие таких свойств может иметь важное значение при поиске потенциальных лекарственных средств с возможным противоопухолевым, антипротозойным или антифунгицидным действием. Синтезированы комплексы меди и цинка с терпеновыми иминами – производными этилендиамина. Показано, что хлорид меди(II) катализирует гидролиз имина и действует как хлорирующий реагент. Обнаружено, что кристаллизация комплекса цинка в ацетоне сопровождается конденсацией кетона с первичной аминогруппой исходного лиганда. Синтезированы новые C,N-палладациклы, содержащие L-аминокислоты (тирозин, пролин, серин, изолейцин) в качестве солигандов. Полученные комплексы палладия перспективны в качестве противоопухолевых препаратов. Синтезированы новые основания Манниха с каркасом α-мангостина и ализарина. Изучено алкилирование сезамола камфеном в присутствии кислотных гетерогенных катализаторов (KSF, ФИБАН К-1, Amberlist 15). Установлено, что О-алкилирование – основное направление реакции в изученных условиях. На основе 4-изоборнил-1,3-дигидроксибензола синтезированы новые кумарины: 4-гидрокси-6-изоборнил-7-метоксикумарин с выходом 69% и 7-гидрокси-6-изоборнил-3-(4-метоксифенил)кумарина с умеренным выходом 47%. Синтезирован ряд 2´-гидроксиизоборнилхалконов, которые путем окислительной циклизации в присутствии I2-DMSO образовали флавоны. Синтезированы новые моно- и дибромпроизводные дигидроксиизоборнилфенолов. Полученные соединения представляют интерес в качестве субстратов в органическом синтезе, а также как биологически активные соединения. Впервые осуществлен синтез монотерпеновых трифторметилированных β-гидрокси-бензил-О-оксимов и α-трифторметил-β-аминоспиртов. Установлено, что трифторметилирование полностью протекает по связи C=O, а не C=N. Впервые изучена реакция 3-гидрокси-10-тиоацетата пинановой структуры с диоксидом хлора. Получены новые 3-ацил-10-сульфанил- и -сульфонилпроизводные пинановой структуры. Предложена схема реакции, где определяющей направление стадией является внутри- и межмолекулярное нуклеофильное замещение по карбонильному атому углерода с миграцией ацила к ОН-группе при атоме С(3) и образование 3-ацилированного тиола. Впервые показано, что гидроксилирование этилового эфира абиетиновой кислоты системой SeO2/tBuOOH приводит к трансформации абиетинового скелета в дегидроабиетановый и сопровождается стереоселективным введением группы ОН в положение С7. Предложен механизм гидроксилирования. Впервые на основе спиртов бензильного типа дегидроабиетанового ряда получены серосодержащие производные (тиолов, дисульфидов, тиоацетатов), на основе которых получены новые сульфонамиды, гидразиды, дигидразиды, биссульфонамиды и N-сульфонилазиридины дегидроабиетанового ряда. Впервые осуществлен синтез сульфонамидов по реакции этилового эфира 12-сульфохлордегидроабиетиновой кислоты с метиловыми эфирами аминокислот. Показаны возможности реакции изомеризации как эффективного и экономичного инструмента для синтеза комплексных соединений на примере природного сесквитерпеноида кариофилленоксида. Продолжены исследования по переработке растительного сырья методом эмульсионной экстракции. Впервые исследовано влияние технологических параметров на образование эмульсии при переработке хвойной ДЗ. Качество эмульсии оценивали по размеру частиц дисперсной фазы и их распределению в дисперсионной среде. Анализ образования эмульсии проведен микроскопическим методом.