Разработка современных методов «зеленой» химии для конструирования органических соединений как платформы для практически полезных веществ

Цель – разработка современных методов органического синтеза, отвечающих принципам «зеленой» химии, для конструирования органических соединений, перспективных для создания лекарственных препаратов и материалов. Разработан трехкомпонентный однореакторный метод синтеза 3,7-дигидрокси-7-(трифторметил)гексагидропирроло[1,2-a]пиримидин-6(2H)-онов на основе циклизации этилтрифторпирувата и метилкетонов с 1,3-диамино-2-пропанолом. На основе 4,5-бис(трифторметил)имидазолидин-2-тионов и аминоэтанола получены разнообразные имидазолидины и их конденсированные аналоги. Предложен подход к синтезу 5-арил-6-трифторметилпиримидинов путем вовлечения 5-галоген-2-(метилтио)пиримидин-4-онов, а также их метоксильных производных в различные реакции кросс-сочетания. Разработан метод синтеза 2-амино-3-(3,4-дигидроксифенил)пропановой кислоты – рацемической формы антипаркинсонического препарата леводопы и биосинтетического предшественника меланинов. Указанная аминокислота получена в три стадии с общим выходом 59%, что превышает ранее опубликованные данные. На первой стадии конденсацией вератрового альдегида с бензоилглицином получен азлактон с выходом 83%, последовательный гидролиз и одновременное восстановление которого сплавом Ренея в щелочной среде привело к 3-(3,4-диметоксифенил)-2-бензоиламинопропановой кислоте с выходом 90%. Дальнейшее удаление защитных групп с использованием бромистоводородной кислоты с последующей обработкой водным раствором аммиака обеспечило получение 2-амино-3-(3,4-дигидроксифенил)пропановой кислоты с выходом 80%. Строение всех полученных соединений подтверждено данными ЯМР 1Н, ЯМР 13С, ИК спектроскопии и элементного анализа. В том числе для (Z)-2-бензамидо-3-(3,4-диметоксифенил)акриловой кислоты строение подтверждено данными рентгеноструктурного анализа. Разработана методика синтеза нанопорошка CeO2 с использованием композита порошковая целлюлоза (ПЦ)/Ce(NO3)3/NaCl, включающая следующие стадии: формирование ПЦ/Ce(NO3)3/NaCl, выжигание целлюлозного темплата (600°С), удаление хлорида натрия промывкой водой. Методами ИК-, УФ-спектроскопии, рентгенофазового анализа и электронной микроскопии исследовано влияние концентрации хлорида натрия в исходном композите на физико-химические свойства получаемого CeO2. В материале, синтезированном из ПЦ/Ce(NO3)3/NaCl, фиксируется наличие частиц CeO2 двух типоразмеров: первый - частицы диаметром 15-40 нм (объединены в бесформенные образования) и второй - частицы 1.5-2.2 нм. Последние слагают поверхность сферических агрегатов диаметром 30-200 нм. С ростом содержания NaCl в ПЦ/Ce(NO3)3/NaCl доля сферических агрегатов в нанопорошке увеличивается. Размеры самих сферических агрегатов и частиц, агрегированных на их поверхности, практически не зависят от содержания хлорида натрия в исходном композите. В отсутствии хлорида натрия (ПЦ/Ce(NO3)3) нанопорошок состоит только из частиц первого типа. Диоксид церия в материале из ПЦ/Ce(NO3)3/NaCl представлен в виде церианита и аморфной фазы. С ростом содержания хлорида натрия в ПЦ/Ce(NO3)3/NaCl наблюдается тенденция к увеличению содержания аморфной фазы в CeO2. В том случае, когда исходный композит не содержит NaCl, аморфная фаза не формируется. Присутствие Ce(III) в материале из ПЦ/Ce(NO3)3/NaCl, в отличие от материала из ПЦ/Ce(NO3)3, не зафиксировано. С ростом содержания хлорида натрия в ПЦ/Ce(NO3)3/NaCl, в нанопорошке наблюдается увеличение толщины гидроксильно-гидратного покрова. Установлено, что углерод-содержащие примеси в нанопорошке появляются в результате сорбции из внешней среды. Каталитическая активность нанопорошка CeO2 в модельной реакции распада пероксида водорода растет пропорционально увеличению содержания хлорида натрия в исходном композите. Синтезированы новые 2-[5-арил-6-метил-3-арил/гетарил-5,6-дигидро-4H-[1,2,4,5]тетразин-1-ил]бензотиазолы алкилированием соответствующих формазанов и последующей циклизацией N-алкилпроизводных. Продукты охарактеризованы методами спектроскопии ЯМР 1H, 13C, ИК, масс-спектрометрии и рентгеноструктурного анализа. Изучены электрохимические свойства, антиоксидантная и противовирусная активность полученных бензотиазолов. Изучено взаимодействие пиразинов с 2,5-норборнадиеном, предшественником ацетилена. Показано, что имеет место каскад межмолекулярных реакций Дильса-Альдера (Боджера), приводящих к замещенным пиридинам. В отличие от известных межмолекулярных примеров реакции типа Дильса-Альдера пиразинов с ацетиленом, обычно приводящей к смеси продуктов, в нашем случае наблюдалось образование единственного изомера. Предложенный подход позволяет получать высокофункционализированные аминоникотиновые эфиры, которые могут быть использованы для синтеза биоактивных соединений. Необычное течение реакции Дильса-Альдера обнаружено в случае тетразамещенных пиразинов, в случае использования в качестве субстратов которых происходит отщепление вместо циановодорода органических нитрилов. Систематически исследована восстановительная трансформация [1,2,5]оксадиазольного фрагмента как прямой путь к новым ранее труднодоступным полициклическим производным. Разработан эффективный метод синтеза ранее неизвестных полизамещенных производных 1,4-диазина, изучены их фотофизическе свойства и электрохимическая активность, а также способность детектировать нитроароматические соединения. Кроме того, нами осуществлен синтез и всесторонне изучены фотофизические свойства ряда новых, ранее неизвестных производных, включающих остаток пирена и его аналогов в качестве флуорофорного фрагмента, а также сополимеров на их основе. Было показано, что люминисценция этих производных в растворе и газовой фазе весьма чувствительна к различным нитроароматическим соединениям таким как нитробензол, ди- и тринитротолуол и т.д. Пределы обнаружения нитроароматических соединений для этих флуорофоров достигали 10–9 моль/л.