Лаборатория исследования гомолитических реакций (№13)

Заведующий: член-корреспондент РАН Терентьев Александр Олегович

Страница лаборатории: peroxide.ucoz.org

ORCID: 0000-0001-8018-031X ResearcherID: P-8925-2015 h-index = 30

E-mail:

Тел.: +7 916 385 40 80

Основные направления исследований

Химия алифатических и алициклических функциональных соединений;
Химия органических пероксидов;
Реакции с участием C-, O- и S-центрированных радикалов;
Реакции окислительного сочетания;
Прямой и непрямой электроорганический синтез;
Катализ металлами переменной валентности;
Гомогенный и гетерогенный катализ в окислительных процессах;
Поиск веществ с антипаразитарной, противоопухолевой и противогрибковой активностью;
Агрохимия.

Лучшие результаты

✓ Решена сложная задача по созданию сложных фармацевтически важных молекул, используя пероксид водород и карбонильные соединения в качестве строительных блоков. В результате открыт доступ к сложным конформационно-устойчивым трициклическим молекулам, содержащим один или два фрагмента кислород-кислород. Объединением экспериментальных и вычислительных методов были определены правила сборки циклических пероксидов из разветвленных β,γ’-трикетонов и пероксида водорода. Найдены факторы, влияющие на стабильность пероксидов, а также факторы, определяющие необычный термодинамический ландшафт реакции, а также установлены причины, которые препятствуют образованию наиболее ожидаемого пероксида с тремя О-О фрагментами.

✓ Открыта новая область применения циклических пероксидов, а именно применение в сельском хозяйстве в качестве средств защиты растений и сохранения урожая от фитопатогенных грибов. Озониды и тетраоксаны демонстрируют высокую фунгицидную активность по отношению к широкому ряду штаммов фитопатогенных грибов различных таксономических классов. Результаты демонстрируют, что циклические пероксиды можно рассматривать как новый класс фунгицидов, они представляют большой интерес для дальнейших исследований с целью разработки средств защиты растений следующего поколения с принципиально новым механизмом действия по сравнению с применяемыми коммерческими фунгицидами.

✓ Был разработан метод окислительного С–О сочетания β-дикетонов и β-кетоэфиров (С–Н реагенты) с карбоновыми кислотами (О–Н реагенты). Принципиально важной деталью, позволившей достичь высоких выходов продуктов C-O сочетания (до 92%), является использование ДМСО в качестве растворителя. Метод удобен в исполнении, проводится с использованием простой неразделенной ячейки в условиях постоянного тока. Электрический ток выступает в роли экологичного стехиометрического окислителя.

✓ Реализовано C – O окислительное сочетание N-гидроксиимидов с кетонами, сложными эфирами и карбоновыми кислотами под действием ди-трет-бутилпероксида. Предлагаемый метод экспериментально прост и демонстрирует высокую эффективность для неактивированных сложных эфиров и карбоновых кислот. Было показано, что N-гидроксифталимид значительно влияет на окислительные свойства t-BuOOt-Bu, перехватывая t-BuO• радикалы с образованием фталимид-N-оксильных радикалов, которые затем отрывают атом водорода от CH-реагента,и участвуют в образовании продукта C – O сочетания путем селективной рекомбинации генерирующихся радикалов. Практическая применимость разработанного метода продемонстрирована одностадийным синтезом коммерческого реагента (известного как предшественник аминирующего реагента Барана) из изомасляной кислоты и N-гидроксисукцинимида, тогда как при стандартном синтетическом подходе необходимо четыре стадии.

✓ Разработан метод синтеза нового класса органических пероксидов — γ-пероксилактонов, ранее считавшихся недостижимыми. Исследователям удалось установить тонкие закономерности, определяющие стабильность органических пероксидов этого класса: были определены стереоэлектронные факторы, которые способствуют устойчивости пероксидного каркаса и препятствуют перегруппировке Байера-Виллигера.

✓ Разработан электрохимический синтез сульфонильных производных N-незамещенных енаминов из винилазидов и сульфонилгидразидов с выходами от умеренных до высоких. Применение электрического тока позволяет проводить реакцию без применения нерегенерируемых химических окислителей. Процесс проводили в условиях постоянного тока в экспериментально простой неразделенной электрохимической ячейке, снабженной графитовым анодом и катодом из нержавеющей стали. Йодид аммония был использован как в качестве фонового электролита, так и редокс катализатора. Предположительно, во время реакции происходит образование сульфонильного радикала с последующим его перехватом винилазидом, элиминирование N2 и отщепление атома водорода.

✓ C использованием системы Fe(NO3)3/NaNO2 осуществлено нитрование пиразолин-5-онов при комнатной температуре, приводящее к 4-нитропиразолин-5-онамы. Метод продемонстрировал селективность по отношению к 4-положению пиразолин-5-онов даже в присутствии NPh и аллильных заместителей, чувствительных к нитрованию. Показано, что эффективны и другие системы, содержащие Fe(III) и нитриты: Fe (NO3)3/t-BuONO, Fe(ClO4)3/NaNO2 и Fe(ClO4)3/t-BuONO. Предположительно, Fe(III) окисляет нитрит (NaNO2 или t-BuONO) с образованием свободного радикала NO2, который служит нитрующим агентом для пиразолин-5-онов. Было обнаружено, что синтезированные 4-нитропиразолин-5-оны представляют собой новый класс фунгицидов. Было обнаружено, что их активность in vitro против фитопатогенных грибов сравнима или даже превосходит таковые у коммерческих фунгицидов (флуконазол, клотримазол, триадимефон и крезоксим-метил). Эти результаты представляют собой многообещающую отправную точку для разработки нового типа средств защиты растений, которые можно легко синтезировать из широко доступных реагентов.

✓ Обнаружено, что малонил пероксиды играют роль как окислителей, так и реагентов для окислительного С-О сочетании в реакциях с силиловыми и метиловыми эфирами енолов. В найденных условиях происходит исключительно окислительное С-О сочетание малонил пероксидов с эфирами енолов, несмотря на возможность протекания традиционного гидроксилирования эфиров енолов пероксидами по Руботтому. Открыто, что окислительное [5+2] циклоприсоединение малонил пероксидов к эфирам енолов является ключевой стадией обнаруженного превращения. Окислительное С-О сочетание силиловых эфиров енолов приводит к образованию α-ацилоксикетонов со свободной карбоксильной группой. Был разработан one-pot метод превращения кетонов через силиловые эфиры енолов и последующее сочетание в α-ацилоксикетоны с выходом 35-88%. Кислотно-катализируемое сочетание метиловых эфиров енолов приводит к неожиданным продуктам окисления, содержащим легко окисляемый фрагмент эфира енола. Более того, полученные соединения содержат свободную карбоксильную группу, таким образом эти нетривиальные продукты содержат два как правило несовместимых фрагмента кислоты и эфира енола.

✓ Обнаружено окислительное С-О сочетание N-гидроксисоединений различных классов (N-гидроксифталимид, N-гидроксибензотриазол, оксимы) с пиразолонами. Реакция идет под действием как одноэлектронных (Fe(ClO4)3, (NH4)2Ce(NO3)6), так и двухэлектронных (PhI(OAc)2, Pb(OAc)2). Было обнаружено, что один из N-оксильных интермедиатов, диацетилиминоксильный радикал, обладает исключительной стабильностью в растворе; он был отделен от окислителя и использован в качестве нового реагента для синтеза и механистических исследований. Было показано, что продукты С-О сочетания пиразолонов с N-гидроксифталимидом могут быть легко преобразованы в аминокси-соединения, ценные соединения для комбинаторной химии.

✓ Разработан подход к селективному синтезу озонидов без использования озона. С использованием данного подхода был получен широкий ряд озонидов с высокими выходами от 65 до 85 % на выделенный продукт. Данный подход позволяет получать продукты, содержащие в своем составе как алкеновую, так алкиновую функциональные группы, которые необходимы в изучении механизма действия озонидов, чего невозможно сделать при получении озонидов стандартным способом – озонированием алкенов.