ДИЗАЙН И СИНТЕЗ НОВЫХ КАРБО- И ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ЗАДАННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Цель исследования - Дизайн и синтез новых карбо- и гетероциклических соединений, в том числе полифторированных, как перспективных компонент веществ с заданными функциональными свойствами для практических приложений в материаловедении и биомедицине. Проект предполагает развитие методологии органического синтеза различных типов соединений: функциональных производных полифторированных аренов, гетаренов и хинонов; фторированных бензоаннелированных гетероциклов (диазолов, триазолов, тиа/селенадиазолов, диазинов, диазепинов); полифторированных тер- и кватерфенилов, 1,1-диарилалканов, флуоренов; карбонильных производных перфторированных бензоциклоалкенов и арилалканов; полифторированных алкиларилсульфоксидов, -сульфонов; функциональных производных фторорганилборатов; полифторированных оксакаликсаренов; супрамолекулярных бинарных систем функционализированных полигалогенаренов с циклическими полиэфирами; новых хиральных полигетероатомных производных – гибридов природных терпеновых соединений и азотистых гетероциклов; замещенных 1-гидрокси-1Н-имидазолов и их функциональных производных; конъюгаты тролокса, альфа-токоферола, дигидрокверцетина и их сукцинильных производных с аминами. Будут выявлены структурные и электронные факторы, определяющие направление и механизмы реакций, что позволит разработать новые общие способы направленного построения универсальных структурных блоков для синтеза биологически активных соединений и новых функциональных материалов Актуальность проблемы, предлагаемой к решению К числу приоритетных направлений научных исследований и разработок в Российской Федерации относятся создание новых медицинских препаратов и разработка технологий производства современных материалов. Повышенное внимание в области материаловедения и медицинской химии уделяется фторсодержащим органическим соединениям. В настоящее время фторированные арены и гетарены активно изучаются во всех научно развитых странах мира как в фундаментальном, так и в прикладном аспектах. Актуальность использования полифторированных гетероциклов и хинонов в качестве универсальных базовых объектов исследования основана на возможности осуществления их многошаговой модификации путём последовательного нуклеофильного дефторирования. Это позволит целенаправленно создавать новые соединения с заданным количеством и расположением атомов фтора, а также других функций, необходимых для обеспечения практически полезных свойств. Исследование реакций полифтораренов с реагентами различной природы расширяет знания о влиянии атомов фтора на свойства органических соединений, что способствует созданию новых методов синтеза фторорганических продуктов, в том числе полифторированных полиядерных ароматических соединений, которые используются в качестве полупроводниковых материалов, могут проявлять свойства радиоционностойких высококипящих жидкостей, использоваться для создания пористых металл-органических полимеров и т.д. На современном глобальном фармацевтическом рынке каждое пятое лекарство содержит фтор. Особенно перспективны азотсодержащие соединения. В связи с этим их дизайн, синтез, структурная и функциональная характеризация – актуальная фундаментальная проблема, решение которой также имеет практическое значение. Хиральные полигетероатомные производные представляют большой интерес как реагенты для молекулярного распознавания энантиомеров, компоненты катализаторов для осуществления энантиоселективных превращений, компоненты сенсорных устройств, сольватирующие реагенты, биологически активные вещества, синтетические ферменты и т.д. Одним из наиболее перспективных направлений поиска новых хиральных структур является синтез гибридных молекул, содержащих фрагменты соединений разных классов, например, терпенов и азотистых гетероциклов. К настоящему времени считается установленной мультифакторная природа многих социально значимых заболеваний. Это обуславливает интерес к поиску препаратов, действующих одновременно на несколько молекулярных мишеней, участвующих в патогенезе заболевания. Поэтому создание гибридных биологически активных соединений полимишенного действия является одним из перспективных путей медицинской химии при разработке новых лекарственных средств. НИОХ СО РАН обладает успешным опытом более чем полувековых фундаментальных и прикладных исследований по химии ароматических, гетероциклических, в том числе полифторированных, и природных соединений. Получаемые в НИОХ СО РАН результаты в этих областях находятся на передовом мировом уровне. Описание задач, предлагаемых к решению Молекулярный дизайн и синтез оригинальных новых фторсодержащих аннелированных азагетероциклов, в частности, n-6-n’ трициклических систем, в которых интернальное кольцо – фторсодержащее бензольное, а терминальные – 1,2-диазольное, 1,2,3-триазольное, 1,2,5- тиа/селенадиазольное, 1,4-диазиновое, 1,5-диазепиновое. Изучение апоптозной противораковой активности этих соединений и способности селективно модулировать рецептор AhR. Изучение закономерностей самоорганизации супрамолекулярных водородносвязанных ансамблей циклических полиэфиров (краун-соединений) с функционализированными амино- и гидроксиполигалогенаренами. Разработка механизмов управления селективностью образования, архитектурой и свойствами супрамолекулярных ансамблей, развитие их практических приложений. Исследование строения, типа реакционной способности и путей синтетического использования долгоживущих анионных форм, образующихся при одно- и двухэлектронной активации функционализированных ароматических соединений. Использование ароматического нуклеофильного замещения в качестве инструмента разработки новых подходов к построению и направленной функционализации полифторированных аренов (гетаренов) и хинонов, включая введение радикальных групп. Поиск и разработка новых способов получения фторированных гетаренов, исследование их реакционной способности и областей практического приложения. Расширенное исследование найденного влияния фторидов калия и цезия на реакции полифторарилцинкатов с полифтораренами с целью получения новых полифторированные терфенилов и кватерфенилов (которые могут проявить свойства термо- и радиостойких высококипящих жидкостей), а также карбоновых кислот, содержащих остовы полифторированных полифениленов (для получения металлорганических координационных пористых полимеров). Разработка методов синтеза полифтор-1,1-диарилалканов и изучение закономерностей их циклизации в среде пятифтористой сурьмы с образованием новых труднодоступных полифторированных флуоренов. Изучение новых реакций карбонильных производных перфторированных бензоциклоалкенов с окисью углерода и ее источниками в присутствии пятифтористой сурьмы и их использование в синтезе оксагетероциклов. Изучение взаимодействия карбонильных производных перфторбензоциклоалкенов с нуклеофильными реагентами с целью расширения синтетической базы полифтораренов. Разработка методов синтеза полифторалкиларилсульфоксидов и -сульфонов и изучение закономерностей их реакций с нуклеофильными реагентами, исследование биологической активности полученных производных. Исследование взаимодействия полифтораренов с резорцинами и бисфенолами с целью синтеза полифторированных оксакаликсаренов – специфических рецепторов, образующих комплексы типа «гость – хозяин». Разработка методов функционализации фторорганилборатов и изучение возможности использования полученных продуктов в качестве модификаторов некоторых биологически активных веществ. Разработка новых хиральных полигетероатомных производных – гибридов природных терпеновых соединений и азотистых гетероциклов: терпен-аннелированных пиридинов и 1-арил-1Н-[3,4b]пиразолопиридинов; терпен- (дигидро)пиразольных,- фенантролиновых, -бипиридильных и -аминокислотных производных; нопинан-аннелированных пиридиновых и 2,2’-бипиридиновых синтонов для построения политопических лигандов. Синтез новых производных 1-гидрокси-1Н-имидазол-2-карбоновых кислот и изучение их биологической активности; получение неизвестных ранее 1,1’-дигидрокси-2,2’-бисимидазолов и исследование их реакционной способности; синтез производных 1-гидрокси-1Н-имидазола для получения комплексных соединений с люминесцентными свойствами. Дизайн и синтез гибридных антиоксидантов на основе тролокса, альфа-токоферола, дигидрокверцетина и их сукцинильных производных с аминами различных классов, определение растворимости, антиоксидантной и биологической активности полученных соединений. Молекулярный дизайн и синтез оригинальных новых фторсодержащих аннелированных азагетероциклов, в частности, n-6-n’ трициклических систем, в которых интернальное кольцо – фторсодержащее бензольное, а терминальные – 1,2-диазольное, 1,2,3-триазольное, 1,2,5- тиа/селенадиазольное, 1,4-диазиновое, 1,5-диазепиновое. Изучение апоптозной противораковой активности этих соединений и способности селективно модулировать рецептор AhR. Изучение закономерностей самоорганизации супрамолекулярных водородносвязанных ансамблей циклических полиэфиров (краун-соединений) с функционализированными амино- и гидроксиполигалогенаренами. Разработка механизмов управления селективностью образования, архитектурой и свойствами супрамолекулярных ансамблей, развитие их практических приложений. Исследование строения, типа реакционной способности и путей синтетического использования долгоживущих анионных форм, образующихся при одно- и двухэлектронной активации функционализированных ароматических соединений. Использование ароматического нуклеофильного замещения в качестве инструмента разработки новых подходов к построению и направленной функционализации полифторированных аренов (гетаренов) и хинонов, включая введение радикальных групп. Поиск и разработка новых способов получения фторированных гетаренов, исследование их реакционной способности и областей практического приложения. Расширенное исследование найденного влияния фторидов калия и цезия на реакции полифторарилцинкатов с полифтораренами с целью получения новых полифторированные терфенилов и кватерфенилов (которые могут проявить свойства термо- и радиостойких высококипящих жидкостей), а также карбоновых кислот, содержащих остовы полифторированных полифениленов (для получения металлорганических координационных пористых полимеров). Разработка методов синтеза полифтор-1,1-диарилалканов и изучение закономерностей их циклизации в среде пятифтористой сурьмы с образованием новых труднодоступных полифторированных флуоренов. Изучение новых реакций карбонильных производных перфторированных бензоциклоалкенов с окисью углерода и ее источниками в присутствии пятифтористой сурьмы и их использование в синтезе оксагетероциклов. Изучение взаимодействия карбонильных производных перфторбензоциклоалкенов с нуклеофильными реагентами с целью расширения синтетической базы полифтораренов. Разработка методов синтеза полифторалкиларилсульфоксидов и -сульфонов и изучение закономерностей их реакций с нуклеофильными реагентами, исследование биологической активности полученных производных. Исследование взаимодействия полифтораренов с резорцинами и бисфенолами с целью синтеза полифторированных оксакаликсаренов – специфических рецепторов, образующих комплексы типа «гость – хозяин». Разработка методов функционализации фторорганилборатов и изучение возможности использования полученных продуктов в качестве модификаторов некоторых биологически активных веществ. Разработка новых хиральных полигетероатомных производных – гибридов природных терпеновых соединений и азотистых гетероциклов: терпен-аннелированных пиридинов и 1-арил-1Н-[3,4b]пиразолопиридинов; терпен- (дигидро)пиразольных,- фенантролиновых, -бипиридильных и -аминокислотных производных; нопинан-аннелированных пиридиновых и 2,2’-бипиридиновых синтонов для построения политопических лигандов. Синтез новых производных 1-гидрокси-1Н-имидазол-2-карбоновых кислот и изучение их биологической активности; получение неизвестных ранее 1,1’-дигидрокси-2,2’-бисимидазолов и исследование их реакционной способности; синтез производных 1-гидрокси-1Н-имидазола для получения комплексных соединений с люминесцентными свойствами. Дизайн и синтез гибридных антиоксидантов на основе тролокса, альфа-токоферола, дигидрокверцетина и их сукцинильных производных с аминами различных классов, определение растворимости, антиоксидантной и биологической активности полученных соединений. Молекулярный дизайн и синтез оригинальных новых фторсодержащих аннелированных азагетероциклов, в частности, n-6-n’ трициклических систем, в которых интернальное кольцо – фторсодержащее бензольное, а терминальные – 1,2-диазольное, 1,2,3-триазольное, 1,2,5- тиа/селенадиазольное, 1,4-диазиновое, 1,5-диазепиновое. Изучение апоптозной противораковой активности этих соединений и способности селективно модулировать рецептор AhR. Изучение закономерностей самоорганизации супрамолекулярных водородносвязанных ансамблей циклических полиэфиров (краун-соединений) с функционализированными амино- и гидроксиполигалогенаренами. Разработка механизмов управления селективностью образования, архитектурой и свойствами супрамолекулярных ансамблей, развитие их практических приложений. Исследование строения, типа реакционной способности и путей синтетического использования долгоживущих анионных форм, образующихся при одно- и двухэлектронной активации функционализированных ароматических соединений. Использование ароматического нуклеофильного замещения в качестве инструмента разработки новых подходов к построению и направленной функционализации полифторированных аренов (гетаренов) и хинонов, включая введение радикальных групп. Поиск и разработка новых способов получения фторированных гетаренов, исследование их реакционной способности и областей практического приложения. Расширенное исследование найденного влияния фторидов калия и цезия на реакции полифторарилцинкатов с полифтораренами с целью получения новых полифторированные терфенилов и кватерфенилов (которые могут проявить свойства термо- и радиостойких высококипящих жидкостей), а также карбоновых кислот, содержащих остовы полифторированных полифениленов (для получения металлорганических координационных пористых полимеров). Разработка методов синтеза полифтор-1,1-диарилалканов и изучение закономерностей их циклизации в среде пятифтористой сурьмы с образованием новых труднодоступных полифторированных флуоренов. Изучение новых реакций карбонильных производных перфторированных бензоциклоалкенов с окисью углерода и ее источниками в присутствии пятифтористой сурьмы и их использование в синтезе оксагетероциклов. Изучение взаимодействия карбонильных производных перфторбензоциклоалкенов с нуклеофильными реагентами с целью расширения синтетической базы полифтораренов. Разработка методов синтеза полифторалкиларилсульфоксидов и -сульфонов и изучение закономерностей их реакций с нуклеофильными реагентами, исследование биологической активности полученных производных. Исследование взаимодействия полифтораренов с резорцинами и бисфенолами с целью синтеза полифторированных оксакаликсаренов – специфических рецепторов, образующих комплексы типа «гость – хозяин». Разработка методов функционализации фторорганилборатов и изучение возможности использования полученных продуктов в качестве модификаторов некоторых биологически активных веществ. Разработка новых хиральных полигетероатомных производных – гибридов природных терпеновых соединений и азотистых гетероциклов: терпен-аннелированных пиридинов и 1-арил-1Н-[3,4b]пиразолопиридинов; терпен- (дигидро)пиразольных,- фенантролиновых, -бипиридильных и -аминокислотных производных; нопинан-аннелированных пиридиновых и 2,2’-бипиридиновых синтонов для построения политопических лигандов. Синтез новых производных 1-гидрокси-1Н-имидазол-2-карбоновых кислот и изучение их биологической активности; получение неизвестных ранее 1,1’-дигидрокси-2,2’-бисимидазолов и исследование их реакционной способности; синтез производных 1-гидрокси-1Н-имидазола для получения комплексных соединений с люминесцентными свойствами. Дизайн и синтез гибридных антиоксидантов на основе тролокса, альфа-токоферола, дигидрокверцетина и их сукцинильных производных с аминами различных классов, определение растворимости, антиоксидантной и биологической активности полученных соединений. Молекулярный дизайн и синтез оригинальных новых фторсодержащих аннелированных азагетероциклов, в частности, n-6-n’ трициклических систем, в которых интернальное кольцо – фторсодержащее бензольное, а терминальные – 1,2-диазольное, 1,2,3-триазольное, 1,2,5- тиа/селенадиазольное, 1,4-диазиновое, 1,5-диазепиновое. Изучение апоптозной противораковой активности этих соединений и способности селективно модулировать рецептор AhR. Изучение закономерностей самоорганизации супрамолекулярных водородносвязанных ансамблей циклических полиэфиров (краун-соединений) с функционализированными амино- и гидроксиполигалогенаренами. Разработка механизмов управления селективностью образования, архитектурой и свойствами супрамолекулярных ансамблей, развитие их практических приложений. Исследование строения, типа реакционной способности и путей синтетического использования долгоживущих анионных форм, образующихся при одно- и двухэлектронной активации функционализированных ароматических соединений. Использование ароматического нуклеофильного замещения в качестве инструмента разработки новых подходов к построению и направленной функционализации полифторированных аренов (гетаренов) и хинонов, включая введение радикальных групп. Поиск и разработка новых способов получения фторированных гетаренов, исследование их реакционной способности и областей практического приложения. Расширенное исследование найденного влияния фторидов калия и цезия на реакции полифторарилцинкатов с полифтораренами с целью получения новых полифторированные терфенилов и кватерфенилов (которые могут проявить свойства термо- и радиостойких высококипящих жидкостей), а также карбоновых кислот, содержащих остовы полифторированных полифениленов (для получения металлорганических координационных пористых полимеров). Разработка методов синтеза полифтор-1,1-диарилалканов и изучение закономерностей их циклизации в среде пятифтористой сурьмы с образованием новых труднодоступных полифторированных флуоренов. Изучение новых реакций карбонильных производных перфторированных бензоциклоалкенов с окисью углерода и ее источниками в присутствии пятифтористой сурьмы и их использование в синтезе оксагетероциклов. Изучение взаимодействия карбонильных производных перфторбензоциклоалкенов с нуклеофильными реагентами с целью расширения синтетической базы полифтораренов. Разработка методов синтеза полифторалкиларилсульфоксидов и -сульфонов и изучение закономерностей их реакций с нуклеофильными реагентами, исследование биологической активности полученных производных. Исследование взаимодействия полифтораренов с резорцинами и бисфенолами с целью синтеза полифторированных оксакаликсаренов – специфических рецепторов, образующих комплексы типа «гость – хозяин». Разработка методов функционализации фторорганилборатов и изучение возможности использования полученных продуктов в качестве модификаторов некоторых биологически активных веществ. Разработка новых хиральных полигетероатомных производных – гибридов природных терпеновых соединений и азотистых гетероциклов: терпен-аннелированных пиридинов и 1-арил-1Н-[3,4b]пиразолопиридинов; терпен- (дигидро)пиразольных,- фенантролиновых, -бипиридильных и -аминокислотных производных; нопинан-аннелированных пиридиновых и 2,2’-бипиридиновых синтонов для построения политопических лигандов. Синтез новых производных 1-гидрокси-1Н-имидазол-2-карбоновых кислот и изучение их биологической активности; получение неизвестных ранее 1,1’-дигидрокси-2,2’-бисимидазолов и исследование их реакционной способности; синтез производных 1-гидрокси-1Н-имидазола для получения комплексных соединений с люминесцентными свойствами. Дизайн и синтез гибридных антиоксидантов на основе тролокса, альфа-токоферола, дигидрокверцетина и их сукцинильных производных с аминами различных классов, определение растворимости, антиоксидантной и биологической активности полученных соединений. Молекулярный дизайн и синтез оригинальных новых фторсодержащих аннелированных азагетероциклов, в частности, n-6-n’ трициклических систем, в которых интернальное кольцо – фторсодержащее бензольное, а терминальные – 1,2-диазольное, 1,2,3-триазольное, 1,2,5- тиа/селенадиазольное, 1,4-диазиновое, 1,5-диазепиновое. Изучение апоптозной противораковой активности этих соединений и способности селективно модулировать рецептор AhR. Изучение закономерностей самоорганизации супрамолекулярных водородносвязанных ансамблей циклических полиэфиров (краун-соединений) с функционализированными амино- и гидроксиполигалогенаренами. Разработка механизмов управления селективностью образования, архитектурой и свойствами супрамолекулярных ансамблей, развитие их практических приложений. Исследование строения, типа реакционной способности и путей синтетического использования долгоживущих анионных форм, образующихся при одно- и двухэлектронной активации функционализированных ароматических соединений. Использование ароматического нуклеофильного замещения в качестве инструмента разработки новых подходов к построению и направленной функционализации полифторированных аренов (гетаренов) и хинонов, включая введение радикальных групп. Поиск и разработка новых способов получения фторированных гетаренов, исследование их реакционной способности и областей практического приложения. Расширенное исследование найденного влияния фторидов калия и цезия на реакции полифторарилцинкатов с полифтораренами с целью получения новых полифторированные терфенилов и кватерфенилов (которые могут проявить свойства термо- и радиостойких высококипящих жидкостей), а также карбоновых кислот, содержащих остовы полифторированных полифениленов (для получения металлорганических координационных пористых полимеров). Разработка методов синтеза полифтор-1,1-диарилалканов и изучение закономерностей их циклизации в среде пятифтористой сурьмы с образованием новых труднодоступных полифторированных флуоренов. Изучение новых реакций карбонильных производных перфторированных бензоциклоалкенов с окисью углерода и ее источниками в присутствии пятифтористой сурьмы и их использование в синтезе оксагетероциклов. Изучение взаимодействия карбонильных производных перфторбензоциклоалкенов с нуклеофильными реагентами с целью расширения синтетической базы полифтораренов. Разработка методов синтеза полифторалкиларилсульфоксидов и -сульфонов и изучение закономерностей их реакций с нуклеофильными реагентами, исследование биологической активности полученных производных. Исследование взаимодействия полифтораренов с резорцинами и бисфенолами с целью синтеза полифторированных оксакаликсаренов – специфических рецепторов, образующих комплексы типа «гость – хозяин». Разработка методов функционализации фторорганилборатов и изучение возможности использования полученных продуктов в качестве модификаторов некоторых биологически активных веществ. Разработка новых хиральных полигетероатомных производных – гибридов природных терпеновых соединений и азотистых гетероциклов: терпен-аннелированных пиридинов и 1-арил-1Н-[3,4b]пиразолопиридинов; терпен- (дигидро)пиразольных,- фенантролиновых, -бипиридильных и -аминокислотных производных; нопинан-аннелированных пиридиновых и 2,2’-бипиридиновых синтонов для построения политопических лигандов. Синтез новых производных 1-гидрокси-1Н-имидазол-2-карбоновых кислот и изучение их биологической активности; получение неизвестных ранее 1,1’-дигидрокси-2,2’-бисимидазолов и исследование их реакционной способности; синтез производных 1-гидрокси-1Н-имидазола для получения комплексных соединений с люминесцентными свойствами. Дизайн и синтез гибридных антиоксидантов на основе тролокса, альфа-токоферола, дигидрокверцетина и их сукцинильных производных с аминами различных классов, определение растворимости, антиоксидантной и биологической активности полученных соединений. Результаты исследований будут заключаться - в разработке методов синтеза органических и элементорганических соединений, в т.ч. полифторароматических, бор-, азот-, сера-, селенсодержащих производных - разработке новых превращений элементорганических соединений, развитии теоретических основ органической химии, в частности, на примере карбокатионных превращений перфторароматических соединений в сверхкислых средах - в получении фундаментальных научных данных о механизмах органических процессов, возможных интермедиатах - в синтезе новых веществ, количественном измерении их физико-химических и функциональных свойств - создании задела для получения новых молекулярных устройств - молекул лигандов для координационных соединений; металлорганических координационных полиэдров; гетероциклических соединений, обладающих биологической активностью; полифторированных каликс[4]- и тиакаликс[4]аренов, возможных молекулярных контейнеров; перфторированных тер- и кватерфенилов как перспективных компонентов полимерных материалов