ИСТИНА

В настоящем проекте предполагается осуществить обширное экспериментальное исследование по разработке новых перспективных направлений химии циклических полиенов и поликарбонильных соединений и поиску новых синтетических подходов к поликарбоциклическим, полигетероциклическим и полифункциональным соединениям, в том числе, высоконапряженным полиспироциклическим углеводородам семейства ротанов и гетероциклам с потенциальной биологической активностью. В рамках проекта будет выполнено изучение синтетического потенциала полиметиленированных углеводородов циклического строения и разработка на их основе подходов к ранее неизвестным полиспироциклическим и полифункциональным соединениям. Будут разработаны препаративные методы синтеза уникальных соединений спироциклического строения, содержащих два и более фрагмента циклопропана, оксирана, азиридина, N,O-гетероциклов, спиросочлененных с карбоциклическим ядром, и изучены практически значимые свойства полученных полифункциональных соединений.

The Project is aiming to an extensive experimental research of novel promising routes in the chemistry of cyclic polyenes and polyones and of novel synthetic approaches to polycarbocycles, polyheterocycles and polyfunctionalized compounds, including high-strained polyspirocyclic hydrocarbons of the class of rotanes and heterocycles, posessing perspective biological activities. The synthetic value of polymethylenecyclooctanes as the starting compounds for the approaches to polyspirocycles and polyheterocycles will be investigated. The preparative methods of synthesis of unique spirocycles, containing two or more cyclopropane, oxyrane, aziridine or N,O-heterocycle moieties, connected to a carbocyclic core, will be developed.

1) Будут разработаны препаративные методы получения ранее неописанных полиметиленциклооктанов. На основе реакций циклопропанирования полученных полиенов будут разработаны методы синтеза новых циклопропансодержащих соединений полиспироциклического строения. 2) Будут разработаны методы как селективного, так и исчерпывающего окисления активированных соседним спироциклопропановым фрагментом метиленовых групп полиспироциклопропанов, детально изучено их окисление под действием различных реагентов (O3, CrO3, перекисные соединения), проведено сравнение в реакционной способности метиленовых групп с различным химическим окружением. 3) Будут разработаны общие препаративные методы наращивания числа спироциклопропановых фрагментов в составе молекулы на основе реакций метиленирования и циклопропанирования карбонильных и поликарбонильных соединений циклооктанового ряда. Разработанная синтетическая схема будет реализована при изучении общего подхода к углеводородам класса [n]-ротанов. 4) Будут разработаны препаративные методы эпоксидирования и азиридинирования полиметиленциклоалканов с образованием ранее неизвестных структур, содержащих несколько оксирановых или азиридиновых фрагментов. 5) Будут разработаны эффективные синтетические подходы к ранее неизвестным высокофунционализированным полиаминам и полиолам циклооктанового ряда. Полученные соединения будут изучены в качестве лигандов, а также мицеллообразующих агентов и поверхностно-активных веществ. 6) Будут разработаны методы синтеза уникальных полигетероциклов спироциклического строения на основе реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения полиметиленциклооктанов с различными диполями. 7) Будут изучены различные подходы к синтезу ранее неизвестного циклооктан-1,3,5,7-тетраона. Будет экспериментально изучен синтетический потенциал полученного уникального тетракетона в классических реакциях с участием метиленовых и карбонильных групп, а также в рамках гетероциклического синтеза.

Химия циклопропанов и полиспироциклопропанов (триангуланов) – приоритетное научное направление нашей лаборатории в течение последних нескольких десятилетий. В ходе этих исследований были разработаны общие подходы к синтезу ациклических линейных и разветвленных триангуланов, изучены их стереохимия и физико-химические свойства. На основе реакций последовательного периферического циклопропанирования были разработаны методы синтеза различных циклозамещенных триангуланов на основе олефинов циклооктанового ряда. Были детально разработаны удобные препаративные методы синтеза гем-дигалогенспиропентанов смешанного строения, содержащих два различных атома галогена в терминальном или интернальном дигалоциклопропановом фрагменте, и их предшественников – замещенных метиленциклопропанов. Недавно в нашей лаборатории был разработан препаративный метод синтез 1,3,5,7-тетраметиленциклооктана, уникального высокореакционноспособного тетраена, и изучена его реакционная способность по отношению к различным карбенам, в результате чего был получен ряд ранее неизвестных полиспироциклопропановых структур, синтетических предшественников до сих пор не описанного в литературе [8]-ротана.

По итогам первого этапа работы были получены следующие результаты. Были систематически изучены синтетические подходы к 1,3-бис(метилен), 1,5-бис(метилен)и 1,3,5,7-тетракис(метилен)циклооктанам, проведена оптимизация существующих методов синтеза этих соединений и их предшественников. На основе реакций циклопропанирования полученных полиметиленированных карбоциклов был синтезирован ряд ранее неизвестных структур, содержащих два или более циклопропановых фрагмента, спиросочлененных с циклооктановым ядром, а также метиленовые или карбонильные группы, пригодные для дальнейшей функционализации. Было изучено окисление спироциклопропанов по метиленовой группе, активированной соседним циклопропановым фрагментом, на примере моно- и тетрациклопропановых структур в различных условиях, и найдены оптимальные условия как для селективного окисления углеводородов с образованием монокетонов, так и для исчерпывающего окисления, в одну стадию приводящего к ранее неизвестным поликарбонильным соединениям. Было показано, что наиболее селективно протекает окисление в условиях сухого озонолиза, а наиболее активным из изученных окислителей является перекись трифторацетона. Была изучена разница в реакционной способности метиленовых групп в зависимости от химического окружения, и показано, что для структур, содержащих один циклопропановый фрагмент протекает исключительно однократное окисление, при наращивании числа циклопропанов оказывается возможным введение в молекулу одновременно нескольких карбонильных функций, а дигалоциклопропановые фрагменты не активируют соседние группы в реакциях прямого окисления. На основе реакций метиленирования и циклопропанирования карбонильных и поликарбонильных соединений, полученных в результате окисления, была начата разработка общих препаративных методы наращивания числа циклопропановых фрагментов, спиросочлененных с карбоциклическим ядром.