Дифункционализированные азирины как основа новой стратегии синтеза азотистых гетероциклов и ациклических билдинг-блоков

Проект направлен на разработку новых методов получения азотистых гетероциклов, представляющих интерес для разработки эффективных лекарственных средств и новых материалов, а также на поиск новых гибких ациклических азотсодержащих синтетических блоков как удобных инструментов для гетероциклического синтеза. В качестве синтетической платформы, которая смогла бы обеспечить продвижение в достижении этих целей, выбран класс дифункционализированных 2Н-азиринов (ДФА), трехчленных ненасыщенных N-гетероциклов с функциональными группами, непосредственно присоединенными к кольцу. Азиринам как никому подходит термин «молекулярные трансформеры» из-за их уникальной способности селективно раскрываться по любой из трех связей трехчленного цикла и создавать большое разнообразие одно-, двух- и трехатомных синтонов, применяемых в сборке новых циклических и ациклических азотсодержащих молекул. Ключевой особенностью (ДФА) является их способность переключать раскрытие цикла с одной связи кольца на другую при очень незначительных, но хорошо контролируемых изменениях реакционных условий, иногда даже в рамках одной и той же реакции. Это в корне отличает их от других азиринов, для смены направления разрыва кольца которых требуются кардинальные изменения условий реакции, например, переход от металлокатализа к фотоактивации, что практически никогда не приводит к одинаково удовлетворительным результатам. Для понимания того, как правильно и эффективно контролировать реакционную способность ДФА, используя рычаги электронного влияния двух функциональных групп, как своего рода направляющих и стереоконтролирующих факторов разрыва трехчленного кольца, и условий реакции, необходим обширный набор этих соединений. Поэтому часть исследований направлена на разработку методов синтеза новых ДФА, содержащих при атоме С2 различные карбонилсодержащие группы, азолиевые, иминиевые, гетерокумуленовые и фосфорсодержащие группы, амино и циано группу, а также непредельные углерод-углеродные фрагменты. Исследование синтетического потенциала ДФА будет сфокусировано на поиске новых полезных трансформаций, позволяющих а) синтезировать ценные полифункциональные синтетические блоки, образующиеся при раскрытии азиринового цикла и б) синтезировать новые высоко функционализированные 4-6-членные гетероциклы, образующиеся при расширении азиринового цикла. Будет разрабатываться стратегия синтеза высокофункционализированных пиррольных и пиридиновых производных на основе полученных из ДФА стабилизированных азааллильных анионов - новых гибких синтетических блоков с полезными уходящими группами, проявляющих активность в конструктивных реакциях. Использование ДФА в качестве предшественников азаполиеновых синтетических блоков открывает доступ к уникальным 2-азабута-1,3-диенам с радикал-чувствительными сульфанильными и селанильными функциональными группами для реализации нового типа реакций - радикальных циклизации полностью сопряженных азаполиенов. Некоторые из запланированных к исследованию новых реакций должны реализовываться через принципиально новые для азириновой и азаполиеновой химии реакционноспособные интермедиаты, такие как азиринсодержащие N-гетероциклические карбены и азаполиенильные радикалы. В этой части работы, помимо экспериментальных данных, предполагается привлечение результатов квантово-химических расчетов. Предлагаемые синтетические схемы на основе новой химии азиринов, азаполиенов и азааллильных анионов создаст фундамент для дизайна новых моно- и полициклических азотсодержащих систем, позволит разработать ряд методов получения ДФА, и разрешить ряд теоретических проблем, связанных с совместимостью напряженного азиринового цикла с заряженными заместителями и заместителями с карбеновыми центрами. Решение этих проблем создаст предпосылки для новых точек роста не только в химии азиринов, азаполиенов, но и в химии ряда реакционноспособных интермедиатов и многих гетероциклических систем.