г. Москва, Ленинский проспект, 47
Телефон: +7 499 137-29-44
Факс: +7 499 135-53-28

Лаборатория химии диазосоединений (№6)

Входит в состав Отдела химии нестабильных молекул и малых циклов, зав. отделом академик Нефедов Олег Матвеевич

Заведующий - д.х.н., профессор Томилов Юрий Васильевич (e-mail: at, тел. )

Основные направления исследований

  • Фундаментальные исследования реакций диазоалканов и диазоэфиров как предшественников карбенов и реагентов 1,3-диполярного присоединения к кратным связям; разработка безопасных и технологичных методов введения циклопропановых фрагментов в различные классы органических соединений.
  • Приоритетные исследования в области химии диазоциклопропанов и ионов циклопропилдиазония как перспективных высокореакционноспособных интермедиатов; разработка новых методов синтеза циклопропан-содержащих гетероциклов и циклопропилгидразонов.
  • Новые электронодефицитные циклогептатриены и их стабильные антиароматические анионы: теоретические аспекты, строение, свойства и использование в синтезе полифункциональных карбо- и гетероциклических соединений и металлокомплексов.
  • Разработка новых методов синтеза полифункциональных конденсированных и каркасных азагетероциклов на основе циклопропилиминиевой перегруппировки, химических превращений донорно-акцепторных циклопропанов и пиразолинов в интересах медицинской химии.
  • Проведение направленных исследований и научное сопровождение химических процессов, предполагающих их практическое внедрение; создание технологии циклопропанирования напряженных непредельных углеводородов диазометаном в условиях его одновременного генерирования и каталитического разложения на предприятии ОАО "Редкинский опытный завод".

Основные достижения

  • Показана возможность ускорения катализируемых кислотами Льюиса реакций 1,3-диполярного присоединения диазоэфиров к электронодефицитным алкенам, что в ряде случаев позволяет проводить их при 20°С в течение нескольких минут. Приемлемыми катализаторами являются GaCl3 (ускорение в ~300 раз), Yb(OTf)3 и Sc(OTf)3 (в 50-100 раз), причем при использовании GaCl3 активно протекает еще один процесс, а именно внедрение электрофильного фрагмента диазоэфира в связь N-H 2-пиразолинов. Протекание целевой реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения в существенной степени зависит не только от используемой кислоты Льюиса, но и от природы диазосоединения и непредельного субстрата (д.х.н. Ю.В. Томилов, асп. Р.А. Новиков).
    Схема 0
  • Обнаружены новые превращения 2-арил-циклопропан-1,1-дикарбоксилатов (донорно-акцепторных циклопропанов) с 1- и 2-пиразолинами, катализируемые трифлатами скандия или иттербия с образованием N-замещенных 2-пиразолинов или 1,2-диазабицикло[3.3.0]октанов, а также димеризация и каскадная олигомеризация этих циклопропанов в присутствии соединений Ga и Sn с образованием полизамещенных циклопентанов и тетралинов. Предложены и изучены вероятные механизмы протекающих превращений, в том числе с использованием низкотемпературной спектроскопии ЯМР на ядрах 71Ga и 35Cl для фиксации промежуточных интермедиатов. Впервые обнаружен новый путь димеризации диэфиров 2-арилциклопропан-1,1-дикарбоновых кислот, которые под действием 20 мол.% GaCl3 и диметил-3,5-диметил-1-пиразолин-3,5-дикарбоксилата превращаются стереоспецифично в триметил-1-метокси-3,6-диарил-2-оксабицикло[3.3.0]октан-5,8,8-трикарбоксилаты. Полученные соединения являются аналогами природных веществ, проявляющих различные виды биологической активности. (д.х.н. Ю.В. Томилов, асп. Р.А. Новиков)..
Схема 1
  • На основе термической иминоциклопропан-пирролиновой перегруппировки 2-циклопропилбензимидазолов, тиазолов и бензотиазолов разработаны удобные методы синтеза конденсированных гетероциклических соединений, содержащих пирролидиновый фрагмент. В аналогичную перегруппировку вступают и 2-спиропентилбензимидазолы, причем реакция протекает исключительно с разрывом связи СН=СН2 первого циклопропанового кольца. Изучено влияние природы заместителей в бензольном и циклопропановом кольце на скорость и селективность перегруппировки, а также предложен экологически чистый метод проведения процесса без использования растворителей - путем сплавления исходных соединений с гидрогалогенидами аммония. Предложенная методология получения пирроло[1,2-a]бензимидазолов использована для синтеза предшественника противоракового препарата Yujungamycin, а также его ближайшего аналога - соответствующего трифторметильного производного. Впервые на примере гидрогалогенидов 2-циклобутилзамещенных бензотиазола и N-бензилбензимидазола показана возможность протекания циклобутилиминиевой перегруппировки с формированием конденсированного 6-членного цикла (д.х.н. Ю.В. Томилов, н.с. Д.Н. Платонов, асп. Р.Ф. Саликов).
Схема 2
  • Обнаружена уникальная каскадная реакция диметилброммалеата с алкилдиазоацетатом в пиридине, в результате которой из трех молекул бромида и одной молекулы диазосоединения в одну экспериментальную стадию получен гептаметиловый эфир циклогепта-1,3,5-триен-1,2,3,4,5,6,7-гептакарбоновой кислоты, обладающий высокой С-Н кислотностью (pKa ~7,7). Впервые с помощью РСА и спектроскопии ЯМР 1Н и 13С выполнены структурные исследования полученного из него гептаметоксикарбонилциклогептатриенилкалия (ГМЦГ-К), показавшие, что в твердом состоянии семичленный цикл не является плоским и сопряжение проявляется лишь между пятью атомами углерода, что согласуется с антиароматическим характером данного аниона. Изучены реакции ГМЦГ-К с электрофильными реагентами, в частности с аллилбромидом и солями арил- и циклопропилдиазония, способные за счет участия двойных связей легко трансформироваться в полифункциональные каркасные соединения или 3а,7а-дигидроиндазолы (д.х.н. Ю.В. Томилов, н.с. Д.Н. Платонов).
Схема 3
  • Разработана новая стратегия селективного синтеза полифункциональных соединений нортропенового и 3-винилпиридин-2-онового ряда на основе взаимодействия циклогептатриенгептакарбоксилата с первичными аминами. Ключевую роль в этих превращениях играет основность среды, повышение которой приводит сначала к исключительному образованию 3-винилпиридинонов, а затем в результате циклоконденсации активного метиленового фрагмента по одной из сложноэфирных групп к производным 5-гидрокси-1-оксо-1,2-дигидроизохинолина. Использование этаноламина или этилендиамина позволяет в одну экспериментальную стадию получать замещенные 1,3,4,6-тетрагидро[1,4]оксазино[4,3b]- или 2H-пиразино[1,2b]изохинолины - новые структурные блоки аналогов биологически активных соединений (д.х.н. Ю.В. Томилов, н.с. Д.Н. Платонов, н.с. Г.П. Оконнишникова).
Схема 4
  • Впервые показано, что термолиз 1-арил-3,3а,4,5,6,7,7а-гепта(метоксикарбонил)-3а,7а-дигидроиндазолов в присутствии стерически незатрудненных непредельных субстратов сопровождается элиминированием гекса(метоксикарбонил)бензола и генерированием 1-арил-3-метоксикарбонилнитрилиминов, присоединяющихся к кратным связям в виде 1,3-диполей с образованием пиразолинов или пиразолов. Термолиз 3а,7а-дигидроиндазолов в присутствии ацетилацетона, азинов и гидразонов альдегидов также протекает путем перехвата нитрилиминового фрагмента, однако за счет частичной фрагментации циклоаддуктов выделяемыми продуктами являются пиразолы или триазолы. В то же время, реакция с 4-метил-1,1-дихлорпента-1,3-диеном дает новый тип превращений; вместо присоединения фрагмента нитрилимина к диену наблюдается формальное дехлорирование исходного субстрата с образованием, с одной стороны, гидразоноилхлорида, а с другой - 4-метил-1,1,3-трихлорпент-1-ен-4-ола, который можно объяснить лишь своеобразным электрофильным переносом атома хлора на исходную молекулу субстрата.
Схема 5
  • Разработаны селективные методы синтеза ряда производных 6,8-диоксабицикло[3.2.1]октана с конденсированными циклопропановым и пиразолиновым, а также спиросочлененными оксаспиропентановым и циклобутаноновым фрагментами в молекуле. Реализованы реакции циклоприсоединения диазосоединений по связям С=С или С=О левоглюкозенона и некоторых его производных, протекающие с высокой регио- и стереоселективностью. Впервые изучено взаимодействие диазоциклопропана с левоглюкозеноном и его аналогами, а также аланто- и изоалантолактонами. Показано, что при низкой температуре в метаноле преимущественно протекает взаимодействие диазоциклопропана с левоглюкозеноном по карбонильной группе с элиминированием азота, в то время как при 0°С в дихлорметане в основном происходит присоединение его по связи С=С с образованием пиразолинов. Изучена стереохимия образующихся соединений. Показаны пути химической трансформации полученных соединений с малыми циклами в молекуле (дедиазотирование, гидролиз, окисление) с целью синтеза оптически активных синтонов, в том числе замещенных циклопропанов и γ-лактонов, перспективных для получения новых физиологически активных веществ (д.х.н. Ю.В. Томилов, с.н.с. Е.В. Шулишов, асп. Р.А. Новиков).
Схема 6

Наиболее важные публикации за последние 5 лет

 

  1. R.A. Novikov, V.A. Korolev, V.P. Timofeev, Yu.V. Tomilov, New dimerization and cascade oligomerization reactions of dimethyl 2-phenylcyclopropan-1,1-dicarboxylate catalyzed by Lewis acids, Tetrahedron Lett., 2011, 52, 4996-4999.
  2. Yu.V. Tomilov, R.A. Novikov, O.M. Nefedov. Lewis acid catalyzed reactions of donor-acceptor cyclopropanes with 1- and 2-pyrazolines: formation of substituted 2-pyrazolines and 1,2-diazabicyclo[3.3.0]octanes, Tetrahedron, 2010, 66, 9151-9158.
  3. Р.А. Новиков, Д.Н. Платонов, В.А. Докичев, Ю.В. Томилов, О.М. Нефедов. Взаимодействие диазоэфиров с электронодефицитными алкенами в присутствии кислот Льюиса, Изв. АН. Сер. хим., 2010, № 5, 963-969.
  4. Yu.V. Tomilov, I.V. Kostyuchenko, A.I. Novichkov, E.V. Shulishov, Formation of tetrazoles on diazocyclopropane generation, Mendeleev Commun., 2011, 21, 302-304.
  5. Yu.V. Tomilov, D.N. Platonov, D.V. Dorokhov, O.M. Nefedov. A new method of the synthesis of azaheterocycles based on cascade reactions of nitrogen- and phosphorus-containing ylides with methyl diazoacetate, Tetrahedron Lett., 2007, 48, 883-886.
  6. Yu.V. Tomilov, D.N. Platonov, R.F. Salikov, G.P. Okonnishnikova. Synthesis and properties of stable 1,2,3,4,5,6,7-heptamethoxycarbonylcyclohepta-2,4,6-trien-1-yl potassium and its reactions with electrophilic reagents, Tetrahedron, 2008, 64, 10201-10206.
  7. Yu.V. Tomilov, D.N. Platonov, G.P. Okonnishnikova, Synthesis of substituted nortrop-2-enes and 3-vinylpyridine-2-ones via reaction of 1,2,3,4,5,6,7-heptamethoxycarbonylcycloheptatriene with primary amines. Tetrahedron Lett., 2009, 50, 5605-5608.
  8. D.N. Platonov, G.P. Okonnishnikova, Yu.V. Tomilov. Synthesis of substituted alkyl-5-hydroxy-1-oxo-1,2-dihydroisoquinolines and their new condensed structures, Mendeleev Commun. 2010, 20, 83-85.
  9. Yu.V. Tomilov, D.N. Platonov, A.E. Frumkin, D.L. Lipilin, R.F. Salikov. Synthesis of condensed heterocycles via cyclopropylimine rearrangement of cyclopropylazoles, Tetrahedron Lett., 2010, 51, 5120-5123.
  10. Р.Р. Рафиков, Р.А. Новиков, Е.В. Шулишов, Л.Д. Конюшкин, В.В. Семенов, Ю.В. Томилов, Взаимодействие левоглюкозенона с диазоциклопропаном. Изв. АН, Сер. хим., 2009, 1866-1872.
  11. Р.Р. Рафиков, Р.А. Новиков, Е.В. Шулишов, Ю.В. Томилов, Взаимодействие диазоциклопропана с гидрированным и циклопропанированным аналогами левоглюкозенона. Изв. АН, Сер. хим., 2009, 2371-2377.
  12. Р.А. Новиков, Р.Р. Рафиков, Е.В. Шулишов, Ю.В. Томилов. Окислительное и гидролитическое расщепление циклопропановых и спироциклобутаноновых производных 6,8-диоксабицикло[3.2.1]октана - продуктов превращения левоглюкозенона, Изв. АН, Сер. хим., 2010, 1880-1886.
  13. Ю.В. Томилов, Д.Н. Платонов, Г.П. Оконнишникова, О.М. Нефедов. N-Замещенные гепта(метоксикарбонил)-3а,7а-дигидроиндазолы как новые источники генерирования нитрилиминов Изв. АН, Сер. хим., 2010, 1357-1362.
  14. Ю.В. Томилов, Д.Н. Платонов, Г.П. Оконнишникова, О.М. Нефедов, Генерирование 1-арил-3-метоксикарбонилнитрилиминов и их взаимодействие с непредельными углеводородами, Изв. АН, Сер. хим., 2011, 1651-1659.
  15. Ю.В. Вахитова, Е.И. Антипина, Р.С. Ямиданов, Р.Ю. Хисамутдинова, Ф.С. Зарудий, Н.Ж. Басченко, В.А. Докичев, Ю.В. Томилов, О.М. Нефедов. Идентификация генов-мишеней 5-амино-экзо-3-азатрицикло[5.2.1.02,6]декан-4-она на модели аритмии in vivo, Биоорган. химия, 2011, 37, 821-829.

Конференции, проводимые институтом:

23-25 октября 2019 года

ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ХИМИЯ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ И РОДСТВЕННЫХ АЗОТ-КИСЛОРОДНЫХ СИСТЕМ» (АКС-2019)

24 сентября 2019 года.

Школа молодых ученых «ГЛИКОНАУКИ И ГЛИКОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ»

15 - 20 сентября 2019 года

Международная конференция "Катализ и органический синтез" (ICCOS-2019)

19 - 21 июня 2019 года

Второй Российско-французский семинар по химии гипер- и гипокоординированных соединений и интермедиатов элементов 14-й группы Периодической системы

Все конференции »

Важные события:

Премия была учреждена Немецким химическим обществом в 1999-м году. Премия присуждается ежегодно молодому ученому преимущественно из европейских стран за достижения в области органической химии.
В нашей науке произошло, прямо скажем, беспрецедентное событие. Ведущий международный химический журнал European Journal of Organic Chemistry весь номер посвятил российскому Институту органической химии им. Зелинского РАН. Как удалось совершить такой прорыв? Об этом корреспондент "РГ" беседует с директором института, академиком Михаилом Егоровым и членом-корреспондентом РАН Николаем Нифантьевым, который был приглашенным редактором этого номера журнала.
Поздравляем сотрудника ИОХ РАН Валентина Ананикова с избранием членом Европейской академии наук (Academia Europaea) Европейская академия наук (Academia Europaea) была основана в 1988 году и объединяет около четырех тысяч признанных специалистов в области математики, медицины, естественных наук, а также гуманитарных наук, права, экономических, социальных и политических наук из большинства стран Европы. В её состав также входят европейские ученые, проживающие в других регионах мира. В настоящее время в составе академии семьдесят два Нобелевских лауреата, причем многие из них были избраны в академию до получения премии.
Этой осенью в Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского (ИОХ) РАН прошла Международная конференция ChemTrends – 2018, посвященная современным тенденциям развития химии. На которой были подробно представлены результаты пятилетней работы исследователей ИОХ РАН по масштабной программе “Органические и гибридные молекулярные системы для критических технологий в интересах национальной безопасности и устойчивого развития”
Все события »