Российские химики обнаружили новый пример прерванной реакции Нефа

Исследователи лаборатории органических и металлорганических азотно-кислородных систем подведомственного Минобрнауки России Института органической химии РАН обнаружили первый пример прерванной реакции Нефа в ряду нитроновых эфиров и описали условия для ее реализации. В результате прерванного превращения образуются нитрозосоединения, которые могут использоваться в фармацевтических целях, а также для производства красителей. В дальнейшем ученые планируют внедрить результаты фундаментального исследования в практику лабораторного и промышленного органического синтеза.

Прерванной реакцией химики называют процесс, в котором известное химическое превращение перенаправляется в иную сторону за счет изменения условий его протекания или структуры исходных соединений. Долгое время такие реакции рассматривались как побочные процессы, которые исследователи пытались подавить как «помехи» для достижения задуманного, целевого превращения. Однако в последние годы интерес к прерванным реакциям значительно возрастает, ведь такой подход позволяет выборочно получать широкий спектр различных продуктов из одних и тех же исходных субстратов.

«Возьмем классическую химическую реакцию, которая много десятилетий успешно применяется для производства важной органической субстанции X. И вдруг обнаруживается, что за счет небольшой модификации условий можно прервать обычный путь этой реакции и перенаправить ее в сторону другого ценного продукта Y. В этом и заключается суть концепции прерванных реакций», — рассказал Алексей Сухоруков, доктор химических наук, заведующий лабораторией ИОХ РАН.

По словам ученого, практическая значимость прерванных реакций состоит в том, что они позволяют осуществлять дивергентный органический синтез, то есть выборочно получать продукты X или Y, «стартуя» из одного и того же исходного сырья. Это, в свою очередь, означает минимальную перестройку технологии и логистики при переходе с производства субстанции X на Y.

Российские ученые из ИОХ РАН впервые показали, что обработка циклических нитроновых эфиров хлороводородом приводит к раскрытию цикла и образованию геминальных хлорнитрозосоединений. Этот процесс представляет собой реакцию Нефа, селективно прерываемую внешним нуклеофилом — хлорид-ионом.

«В нашем исследовании удалось обнаружить условия для реализации прерванной версии реакции Нефа — классического метода синтеза кетонов из нитросоединений. Разработанный нами химический процесс вместо кетонов приводит к нитрозосоединениям — классу соединений, который используется в синтезе фармацевтических субстанций и красителей. Проведенное исследование носит в большей степени фундаментальный характер, однако в дальнейшем мы рассчитываем на внедрение прерванных реакций Нефа в практику лабораторного и промышленного органического синтеза», — добавил Алексей Сухоруков.

Исследователи обнаружили, что стереохимия обнаруженной реакции зависит от температуры его проведения. Разработанный синтетический подход открывает простой доступ к малоизвестным, но перспективным для использования в тонком органическом синтезе гидрокси-замещенным хлорнитрозосоединениям.

Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в научном журнале первого квартиля.

Источник изображения: Roman S. Malykhin, Yaroslav D. Boyko, Yulia V. Nelyubina, Sema L. Ioffe, and Alexey Yu. Sukhorukov Interrupted Nef Reaction of Cyclic Nitronates: Diastereoselective Access to Densely Substituted a-Chloronitroso Compounds // J. Org. Chem. 2022, 87, 16617–16631. DOI: 10.1021/acs.joc.2c02281.

Источник: Минобрнауки России