Разработка новых эко-эффективных методов прямой функционализации связей углерод-водород в условиях электрохимического металлокомплексного катализа

Проект направлен на решение важной фундаментальной проблемы - создание новых атом-экономных, одностадийных, каталитических, экологически приемлемых подходов к получению практически важных ароматических и гетероароматических соединений с азот-, фосфор-, фторалкил- содержащими заместителями на основе прямой функционализации С(sp2)-Н связи. Уникальная особенность проекта заключается в использовании наиболее проблемных реагентов, как P- и N-прекурсоров, так и (гетеро)ароматических молекул и катализаторов, ранее не демонстрирующих селективности и активности, либо реагирующих иными путями. Прямая и селективная активация связи углерод-водород является одним из самых привлекательных и сложных вопросов в области органической химии, функционализация С-Н связей обеспечивает наиболее эффективный и малоотходный путь трансформации молекул, являясь особенно привлекательной в экологическом плане, поскольку исключает промежуточное получение органических галогенидов (или трифлатов), органических соединений бора или металлов, что неминуемо ведет к образованию массы галоген-, бор или металлосодержащих отходов, которые необходимо утилизировать. Хотя к настоящему времени удалось реализовать широкий спектр таких реакций, каталитические методы селективной ароматической функционализации, исключающей использование стехиометрического количества (а чаще избытка) окислителя (восстановителя) и других вспомогательных реагентов (например, фотоинициатора для фотокаталитических превращений) редки. А использование широко распространенных металлов типа никеля, кобальта, железа в этих реакциях, хотя и является очень заманчивым и перспективным, пока описано в единичных случаях, и, как правило, в жестких условиях. Научная новизна поставленных задач заключается в селективном синтезе важных для различных областей науки и практики соединений со связями С-N, C-C, C-P, которые ранее не удавалось получить в одну стадию напрямую из ароматических прекурсоров как электрохимически, так и химически в мягких управляемых условиях, исключающих использование благородных металлов. Планируется рассмотреть как лигандо-направленную функционализацию, когда новые ароматические (гетероароматические) субстраты содержат заместители, способные при координации с металлом-катализатором направлять введение новых групп в определенное (чаще-орто) положение ароматического кольца, а также прямую функционализацию молекул, не координирующихся с металлом, но реагирующих другими, чаще радикальными путями, которые еще предстоит установить. Поиск способов управления селективностью реакции активации связи С-Н и одновременно партнеров C-Н/E-H (или E-X) сочетания, создания подходящего лигандного окружения металла-катализатора в высоких(низких) степенях окисления является ключевой фундаментальной задачей, решаемой в проекте.