1,5-Гидридный сдвиг в химии гетероциклических соединений: новые структуры, катализаторы и пути применения

Настоящий проект оперирует на стыке двух современных мировых тенденций в области органической химии: редокс-нейтральной C-H активации с помощью реакции 1,5-гидридного сдвига и создания методов синтеза новых семейств спироциклических соединений, которые широко востребованы для медицинской химии. C-H активация, то есть задействование реакционной способности таких C-H связей, которые не активированы рядом стоящими заместителями, является одним из ключевых направлений современной органической химии. Особое место среди подобных методов занимают редокс-нейтральные реакции, в частности, реакции внутримолекулярного 1,5-гидридного сдвига. Протекание таких реакций не требует использования внешних окислителей или специальной функционализации. C-H активация осуществляется за счет внутримолекулярного перераспределения электронной плотности, тем самым в полной мере задействуется внутренний потенциал молекулы. Благодаря многим уникальными свойствам, исследования соединений спироциклического строения получили активное развитие в медицинской химии. Такие соединения часто лишены многих недостатков “классических” плоских гетероциклических структур (например низкой растворимости или способности к интеркаляции, а следовательно канцерогенности). Подобные вещества легко могут быть синтезированы с помощью упомянутой реакции гидридного сдвига с последующей циклизацией, что делает задачу развития этой методологии органического синтеза еще более актуальной. В результате выполнения настоящего проекта планируется: 1) Разработать серию новых методов синтеза гетероциклических соединений, имеющих спироциклическое строение. 2) Получить новые фундаментальные знания в области реакции 1,5-гидридного сдвига, что планируется достичь за счет: а) расширения круга субстратов, пригодных для использования в реакции 1,5-гидридного сдвига; б) разработки принципиально новых тандемных реакций на основе 1,5-гидридного сдвига; в) исследований принципиальной возможности превращения, не требующего катализа кислотами Льюиса. 3) Создать широкие библиотеки соединений, потенциально обладающих биологической активностью, на основе разработанных подходов. Планируется начать работы по изучению их активности, в первую очередь, антибактериальной. Таким образом, реализация настоящего проекта позволит создать новые подходы к синтезу гетероциклических соединений, многие из которых ранее были неизвестны и недоступны. Исследование носит систематический характер и проводится в новой и актуальной области. Такой подход позволяет осуществить прорыв в использовании реакции С-Н активации для построения новых гетероциклических систем, что является важной задачей, как в фундаментальном, так и в прикладном плане.

1 Июля 2020 года — 30 Июня 2025 года

Балеева Н.С. (рук.), Смирнов А.Ю. (рук.)

Лаборатория химии гетероциклических соединений

Грант, РНФ

Список публикаций по проекту

  1. Zaitseva ER, Smirnov AY, Baleeva NS, Baranov MS (2021). Synthesis of spiro[imidazole-4,3'-quinolin]ones from [2-(dimethylamino)benzylidene]-2-(methylsulfanyl)imidazolones. Chem Heterocycl Compd (N Y) 57 (6), 695–699
  2. Shirokova VV, Ikonnikova VA, Solyev PN, Lushpa VA, Korlyukov AA, Volodin AD, Baleeva NS, Baranov MS, Mikhaylov AA (2021). 1,5-Hydride-Shift-Triggered Cyclization for the Synthesis of Unsymmetric Julolidines. Synthesis (Stuttg) 53 (24), 4689–4699
  3. Sokolov AI, Mikhaylov AA, Baleeva NS, Baranov MS (2022). Selective Synthesis of 3-Alkyl-2-thiohydantoins from Azidoacetamides and Carbon Disulfide. ChemistrySelect 7 (7),
  4. Ivanov DS, Zaitseva ER, Smirnov AY, Rustamova DA, Mikhaylov AA, Sycheva MA, Gluschenko DA, Baleeva NS, Baranov MS (2022). Chemodivergent Spirocyclization of 2-Sec-Aminobenzilidene Imidazolones: Lewis Versus Brønsted Acids Catalysis. Adv Synth Catal 364 (9), 1587–1595
  5. Shirokova VV, Smirnov AY, Zaitseva ER, Baleeva NS, Mikhaylov A, Baranov MS (2022). Synthesis of julolidine derivatives via SnCl4-promoted spirocyclization of (1-alkyltetrahydroquinolin-8-yl)methylidene-1H-imidazol-5(4H)-ones. Chem Heterocycl Compd (N Y) 58 (4-5), 255–259
  6. Zaitseva ER, Smirnov AY, Timashev VI, Malyshev VI, Zhigileva EA, Mikhaylov AA, Medvedev MG, Baleeva NS, Baranov MS (2022). BF3 Mediated [1,5]-Hydride Shift Triggered Cyclization: Thioethers Join the Game. European J Org Chem 2022 (25),
  7. Zaitseva ER, Ivanov DS, Smirnov AY, Mikhaylov AA, Baleeva NS, Baranov MS (2022). [1,5]-Hydride Shift Triggered N-Dealkylative Cyclization into 2-Oxo-1,2,3,4-tetrahydroquinoline-3-carboxylates via Boronate Complexes. Molecules 27 (16),
  8. Zaitseva ER, Sokolov AI, Mikhaylov AA, Baleeva NS, Baranov MS, Smirnov AY (2022). Synthesis of spiro[imidazole-4,3'-thiochroman]ones from [2-(benzylsulfanyl)benzylidene]imidazolones. Chem Heterocycl Compd (N Y) 58 (8/9), 477–480
  9. Ivanov DS, Zaitseva ER, Smirnov AY, Baleeva NS, Baranov MS (2022). Synthesis of 5,11-dialkyl-5,6,11,12-tetrahydro-6,12-epoxydibenzo[b,f][1,5]diazocines from 2-alkylaminobenzaldehydes. Chem Heterocycl Compd (N Y) 58 (6/7), 354–357
  10. Zaitseva ER, Ivanov DS, Sokolov AI, Mikhaylov AA, Baleeva NS, Korlyukov AA, Myasnyanko IN, Smirnov AY, Baranov MS (2022). TiCl4-Mediated Dealkylative Cyclization of Arylidene-azol-ones. ChemistrySelect 7 (45), e202203294
  11. Nikolaev SE, Sokolov AI, Mikhaylov AA, Korlyukov AA, Baleeva NS, Baranov MS, Myasnyanko IN (2023). Imidazol-5-one-based donor–acceptor cyclopropanes in reaction with C=S dipolarophiles. Chem Heterocycl Compd (N Y) 58 (12), 756–763
  12. Ivanov DS, Zaitseva ER, Smirnov AY, Nizovtsev AV, Baleeva NS, Baranov MS (2023). The synthesis of 2H-pyrido[3,4-c][1,2]benzoxazine-2,4(3H)-diones from 6-oxo-6H-1,2-oxazine-3-carboxylates. Chem Heterocycl Compd (N Y) 59 (1-2), 101–104
  13. Zaitseva ER, Ivanov DS, Smirnov AY, Baleeva NS, Baranov MS (2023). Synthesis of 2H-[1,2]oxazino[3,4-c]quinoline-2,5(6H)-diones from 6-oxo-6H-1,2-oxazine-3-carboxylates. Chem Heterocycl Compd (N Y) 59 (4-5), 327–330
  14. Zaitseva ER, Smirnov AY, Myasnyanko IN, Mineev KS, Sokolov AI, Volkhina TN, Mikhaylov AA, Baleeva NS, Baranov MS (2021). Imidazol-5-ones as a substrate for [1,5]-hydride shift triggered cyclization. New J Chem 45 (4), 1805–1808
  15. Zaitseva ER, Ivanov DS, Baleeva NS, Smirnov AY, Mikhaylov AA, Baranov MS (2023). Synthesis of Indole-2-carboxylates via Condensation of Nitroacetic Esters and 2-Dimethylbenzaldehydes. ChemistrySelect 8 (42),
  16. Ivanov DS, Smirnov AY, Baranov MS (2024). The synthesis of N-substituted 2-amino-1,4,5,6-tetrahydropyrimidines from isocyanates. Chem Heterocycl Compd (N Y) 59 (11), 839–842
  17. Zaitseva ER, Bogdanova YA, Baleeva NS, Smirnov AY, Baranov MS (2024). Aryliden-Imidazolones as Fluorogens of NanoLuc Protein. Russ. J. Bioorganic Chem. 50 (1), 267–272
  18. Krasnova SA, Bogdanova YA, Sokolov AI, Myasnyanko IN, Smirnov AY, Baranov MS (2024). 2,5-Dimethoxy-Benzylidene-Rhodanine and Its Acyclic Analogues as Selective Fluorogenic Dyes for Lipid Droplets of Living Cells. Russ. J. Bioorganic Chem. 50 (1), 251–259
  19. Kayushin AL, Antonov KV, Dorofeeva EV, Berzina MY, Arnautova AO, Prohorenko IA, Miroshnikov AI, Konstantinova ID (2024). A New Approach to the Synthesis of Anti-Reverse Cap Analog (ARCA) 2mGpppG. Russ. J. Bioorganic Chem. 50 (1), 1–7
  20. Opryshko VE, Zaitseva УК, Ivanov DS, Eshtukov-Shcheglov AV, Tyurin AP, Mikhaylov AA, Smirnov AY, Baranov MS (2024). Facile Condensation of 2-Aminobenzaldehydes into Azolo[4,5-b]Quinolones. ChemistrySelect 9 (27),
  21. Ivanov DS, Smirnov AY, Baranov MS (2024). The synthesis of 1,4-dihydroquinoline-3-carboxylates from 2-benzoyl-3-[2-(dialkylamino)aryl]acrylates. Chem Heterocycl Compd (N Y) 60 (5-6), 269–274
  22. Rudik DI, Smirnov AY, Baranov MS (2024). A photochemical synthesis of substituted dihydroimidazo[1,2-a]pyridin-3(2H)-ones. Chem Heterocycl Compd (N Y) 60 (9/10), 559–562
  23. Al Mufti AM, Ikonnikova VA, Smirnov AY, Lushpa VA, Solyev PN, Azmi MN, Baranov MS, Mikhaylov AA (2025). Study on 1,4-hydride shift triggered spirocyclization of arylidene imidazolones: substituent control on formation of indane or tetrahydrobenzazepine systems. MENDELEEV COMMUN 35 (1), 18–21
  24. Ivanov DS, Molchanova MV, Smirnov AY, Mikhaylov AA, Solyev PN, Baranov MS (2025). Synthesis of 3-imino-1-benzazepines by the cyanide-incorporating heterocyclization of (2-benzylaminobenzylidene)malonates. MENDELEEV COMMUN 35 (6), 639–641
  25. Ivanov DS, Smirnov AY, Baranov MS, Mikhaylov AA (2026). Hydride transfer as the tool for multi-vector C—H functionalization. Review on alternative pathways to the reaction of 6-endo-cyclization. Russ Chem Bull 74 (11), 3259—3282