Разработка и совершенствование экологически безопасных селективных методов синтеза органических соединений (включая высокомолекулярные) с целью создания на их основе перспективных материалов (в том числе наноматериалов) с высокими эксплуатационными параметрами для использования в биологии, медицине, сельском хозяйстве и различных отраслях техники.

Цель работы — разработка и совершенствование экологически безопасных селективных методов синтеза органических соединений (включая высокомолекулярные) с целью создания на их основе перспективных материалов (в том числе наноматериалов) с высокими эксплуатационными параметрами для использования в биологии, медицине, сельском хозяйстве и различных отраслях техники. Проведённые работы позволили с помощью современных экспериментальных и расчетных методов провести исследование строения, реакционной способности, механизмов и интермедиатов реакций важнейших классов органических и элементоорганических соединений, разработать с использованием полученных знаний новые подходы к синтезу азот-кислородных органических систем для получения потенциальных компонентов высокоэнергетических материалов и соединений двойного назначения (физиологически активных веществ, мономеров и реагентов), создать новые методы синтеза органических соединений, выявить материалы с ценными свойствами для различных сфер применения. Впервые предложен метод восстановительного дифторметилирования алкенов с использованием 2-(дифторметилтио)бензотиазола. Найдена реакция радикального присоединения алкильной группы к альдегидам при использовании алкилтрифторборатов калия; реакция включает генерацию алкилдифторбората, который образует комплекс с карбонильной группой с последующей цепной радикальной реакцией. Открыто сo-катализируемое пероксидирование циклических β-дикарбонильных соединений (циклических 1,3-дикетонов, 4-гидрокси-2(5H)-фуранонов и кислот Мельдрума) трет-бутилгидропероксидом. Открыто радикальное оксиимидирование циклобутанолов и циклопропанолов с раскрытием цикла с образованием ω-функционализированных кетонов. На основе коммерчески доступных 3-нитро-2-хлорпиридинов разработан эффективный метод синтеза изоксазоло[4,5-b]пиридинов с использованием внутримолекулярного нуклеофильного замещения нитрогруппы в качестве ключевой стадии. Предложенный метод позволяет получать широкий круг изоксазоло[4,5-b]пиридинов с высокими выходами. Была обнаружена ранее неизвестная промотируемая основанием перегруппировка Боултона-Катрицкого арилгидразонов изоксазоло[4,5-b]пиридин-3-карбальдегида в 3-гидрокси-2-(2-арил[1,2,3]триазол-4-ил)пиридины. Предложен метод получения ароматических индийорганических реагентов из солей диазония и бромида индия (I); процесс включает промежуточное образование арильных радикалов, которые взаимодействуют с солью индия. Разработан метод одностадийной трансформации алифатических карбоновых кислот в тиолы. Впервые показано, что диарилетены с атомом брома при реакционном центре под действием УФ-излучения или солнечного света катализируют двойное присоединение индолов к альдегидам и изатинам по Фриделю-Крафтсу с образованием соответствующих триарилметанов и 3,3'-диарилиндолин-2-онов. Впервые получены спин-меченые 2-гетарил-3-ацилхромоны, несущие парамагнитные группы с локализованной и делокализованной спиновой плотностью. Разработан фотохимический подход, позволяющий получить набор неизвестных ранее бензо[a]пирано[3,2-c]феназин-4-онов. Предложены эффективные методы синтеза новых производных фосфорсодержащих аминокислот и их аналогов на основе легкодоступных алкиловых и триметилсилиловых эфиров фосфорноватистой, фосфористой и функционализированных фосфонистых кислот. Разработан удобный метод асимметрического синтеза производных γ-оксомасляной и янтарной кислот, основанный на энантиоселективной (до 99 % ee) реакции сопряженного присоединения алломальтола к халконам или производным бис-(арилиден)ацетона в присутствии доступного С2-симметричного бифункционального катализатора, содержащего фрагменты хирального амина и амида квадратной кислоты. Открыта асимметрическая домино реакция, включающая стадии энантиоселективного циклоприсоединения 2-(2-гидроксибензилиденамино)малонатов к 4-арилиден-2-фенилоксазол-5(4H)-онам и последующую внутримолекулярную перегруппировку циклоаддуктов, впервые проведена в среде суб- или сверхкритического диоксида углерода; трициклические продукты реакции – (3R,3aS,9bR)-3-арил-3a-бензамидо-4-оксо-1,3a,4,9b-тетрагидрохромено[4,3-b]пирро-2,2(3H)-дикарбоксилаты, образуются при этом в одну экспериментальную стадию с высоким выходом и энантиомерной чистотой до 99% ee. Реализовано электрохимическое гидрокарбоксилирование енолацетатов с использованием диоксида углерода, при этом образуются β-ацетоксикарбоновые кислоты с выходом 25–66%. Предложен электрохимический синтез β-кетосульфонов из енолацетатов и сульфинатов натрия. Разработан экологически безопасный электрохимический метод синтеза 1,2,3-триазол-1-иминов – крайне мало изученного подкласса мезоионных гетероциклических систем. Реализован электрохимический синтез дироданпроизводных азопиразолов (выход 51‒70%) диафрагменным электролизом субстратов в ацетонитрильном растворе NaSCN в присутствие ZnCl2 (катализатор электрофильного замещения). Предложен новый подход к активации арил-замещённых донорно-акцепторных циклопропанов (ДАЦ). В отличие от известного способа активации ДАЦ при действии кислот Льюиса, в данном случае реакция проводится без использования металлов в осно́вных условиях за счет генерирования электронообогащённого фенолят-аниона. На его основе предложенного подхода разработана методика для гомо-реакции Михаэля 2 (п силоксиарил)циклопропан-1,1-дикарбоксилатов с различными CH-кислотами: нитросоединениями, малонатами, 1,3-дикетонами, ацетоацетатами и малононитрилом. Полученные нитроалкилмалоновые эфиры являются предшественниками производных δ-аминовалериановой кислоты, являющихся аналогами важного нейромедиатора, γ-аминомасляной кислоты и препаратов типа баклофена. Получен новый фторкремниевый реагент, содержащий изотиоцианатную группу. Найдены новые органокатализаторы на основе производных биспидинов. Впервые осуществлен синтез хирального металл-органического 1D координационного полимера, {Cu[bdc-(N-MePro)H2O]·0.25H2O}n (bdc = benzene-1,4-dicarboxylate) на основе неизвестного ранее производного L-пролина. Получены композиты монолитного силикатного аэрогеля различной морфологии и текстуры с иммобилизованными в нем частицами графитоподобного нитрида углерода (gC3N4); показано, что полученные полупрозрачные композиты обладают значительно более высокой каталитической активностью в реакции фотоокисления алкиларилсульфидов молекулярным кислородом при облучении видимым светом в среде скСО2, чем gC3N4 в свободном виде, что позволяет практически на порядок сократить расход катализатора. Разработан метод синтеза нафто[2,1-b]фуранов - перспективных флуоресцентных структур для органической электроники. Разработан метод синтеза дибромпроизводного 1,2,5-селенадиазоло[3,4-d]пиридазина в качестве электроноакцепторного блока для донорно-акцепторных красителей, достигающих яркой фосфоресценции при комнатной температуре в ближней инфракрасной области спектра. Разработан синтез металлоорганических производных нитронилнитроксила, способных вступать в реакцию кросс-сочетания с арил- и гетарилгалогенидами. Получен ряд уникальных высокоспиновых молекул, в том числе первый стабильный при обычных условиях тетрарадикал с основным квинтетным состоянием. Проведено изучение путей функционализации три-пентафторфенилметана, получены и выделены в свободном виде первые парамагнитные производные фторированных триарилметанов. Разработаны модифицированные методы получения дихлорангидрида 2,5-фурандикарбоновой кислоты и изучено его взаимодействие с монофторбензолом с целью синтеза полиэфирэфиркетонов. Получен биодеградируемый сополимер, состоящий из блоков пропиленкарбоната, L-лактида и триметиленкарбоната (ТМК). Впервые разработана новая серии аналогов изокриптолепина и проведена оценка их антипролиферативной и антиэстрогенной активности на клетках рака молочной железы. Открыта катализируемая простейшей аминокислотой пролином энантиоселективная реакция Манниха карбонильных соединений с альдиминами, полученными из природной койевой кислоты, разработан удобный и эффективный метод асимметричного синтеза γ-гидрокси- или γ-кето α-аминокислот и их производных; разработанная стратегия была применена для энантиоселективного получения аминокислоты (S)-γ-оксонорвалина, римантадин-содержащего трипептида и обоих энантиомеров природного γ-лактона амиколатолида А. Разработан одностадийный метод синтеза 2,3,6-триметилгепта-4,6-диен-1-илацетата, являющегося непосредственным предшественником лазиола – основного компонента секрета мандибулярных гланд самцов муравья Lasius meridionalis, основанный на реакции Виттига (металлилилиден)трифенилфосфорана с эритро-4-ацетокси-2,3-диметилбутаналем. Разработан метод получения новых 1,2-оксазинов; выявлено соединение-лидер (3-((4-(4-хлоро-2-фторфенил)пиперазин-1-ил)метил)-4-фенил-4,4a,5,6,7,7a-гексагидроциклопента[e]-1,2-оксазин), проявляющее высокую активность в отношении рака молочной железы. Разработаны методы синтеза селено- и тиоселеногликольурилов на основе селенирования тио(семитио)гликольурилов, состоящего из S-метилирования исходных субстратов до соответствующих изотиоурониевых солей с их последующим взаимодействием с NaHSe, генерируемым in situ реакцией Se с NaBH4; полученные соединения проявляют высокую фунгицидную активность против фитопатагенов возбудителей парши яблонь (Venturia inaequalis (V.i.)), ризоктониоза Rhizoctonia solani (R.s.), фузариозов (Fusarium oxysporum (F.o.), Fusarium maniliforme (F.m.)), корневых гнилей (Bipolaris sorokiniana (B.s.)) и белых гнилей (Sclerotinia sclerotiorum (S.s.)) в сравнении с известным препаратом триадимефон. Получены биспиридиниевые соли на основе двух фрагментов пиридина и пентаэритрита и одного фрагмента фурана; установлено, что полученные соединения могут быть эффективно использованы для борьбы с различными штаммами S. aureus, E. сoli, K. pneumoniae, P. aeruginosa и C. albicans.