Электрохимически и фотоэлектрохимически индуцируемое аминирование (гетеро)ароматических соединений как направление «зеленой химии»

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы – разработку эффективной электрохимической и/или фотоэлектрохимической стратегии синтеза практически значимых, в том числе обладающих биологической активностью, азотсодержащих соединений через прямую функционализацию С(sp2)-Н связей ароматических и гетероароматических субстратов (с образованием новой С-N связи) в мягких условиях (комнатная температура, нормальное давление, в отсутствии избытка дополнительных окислителей и т.д.), установление ключевых интермедиатов и их свойств, механизмов и закономерностей протекающих процессов комплексом современных методов, такими как электрохимия, ЭПР, квантово-химические расчеты. Эффективное образование связей углерод-азот имеет особое значение в органической и медицинской химии в связи с наличием азотсодержащих фрагментов (амидного, аминного, тиазинового) в широком спектре природных продуктов, фармацевтических препаратов, функциональных материалов. Амидная и аминная связи являются одним из наиболее важных фрагментов, составляющих основу белков, пептидов и многих других биологически значимых соединений. В настоящее время примерно 25% всех коммерческих лекарств и две трети всех кандидатов в лекарства содержат, по крайней мере, один амидный или аминный фрагмент. Кроме того, агрохимикаты, обладающие гербицидной и противогрибковой активностью (например, пропанил, боскалид) и многие имеющиеся на рынке лекарственные препараты (парацетамол, никлозамид, иматиниб) часто содержат ариламидный остов. Таким образом, важность соединений с амидной и аминосвязью очевидна, а поиск новых способов получения подобных соединений в более «мягких» условиях до сих пор остается актуальной задачей для химиков-синтетиков. Большинство из существующих протоколов получения соединений с амидной и аминной связью требуют повышенных температур, предварительно функционализированных прекурсоров арил (или амид) галогенидов, дорогих катализаторов или использования стехиометрических количеств сильных окислителей, что приводит к образованию большого количества отходов и снижению эффективности протекающих процессов. Предлагаемые в настоящем проекте (фото)электрохимические подходы и методы представляют собой новый практический путь синтеза ценных азотсодержащих соединений, важных в фармацевтической и агрохимической промышленности, атом-экономным, малостадийным и экологически приемлемым способом по сравнению с традиционным и промышленным органическим синтезом. Синергетический эффект электрохимии и фотохимии, как мы предполагаем, может способствовать инициированию процессов С-Н функционализации с участием субстратов с чрезвычайно высокими потенциалами окисления (большинство ароматических соединений, например, трифторметилбензол, 1,4-дитрифторметилбензол, нитробензол и т.д.) и, соответственно, получению соединений, которые ранее не удавалось синтезировать только в электрохимических или только в фотохимических условиях. Предполагается подобрать условия для функционализации проявляющих биологическую активность 1,2,3,4-тетрагидропиримидин-2-тионов, а также вовлечь в целевое сочетание ранее малоисследованных аминирующих партнеров: анилиды (ацетанилид), бензотриазол, пирролидин и т.д. Решение обозначенных в Проекте задач внесет вклад в современную элементоорганическую химию, а полученные результаты дадут более полное и глубокое понимание фундаментальных процессов C-H/N-H кросс-сочетания и будут полностью соответствовать мировому уровню, так как в основе проекта лежат самые современные и оригинальные подходы и методы. Проект соответствует современным требованиям «зеленой химии» и устойчивого развития и имеет огромное практическое значение для решения экологических задач.