Руководитель
д.х.н. главный научный сотрудник 8 (3952) 42-59-31
Собенина Любовь Николаевна
Кадровый состав
Собенина Любовь Николаевна – д.х.н., главный научный сотрудник
Трофимов Александр Борисович – профессор РАН, д.х.н., ведущий научный сотрудник
Гоцко Максим Дмитриевич – к.х.н., старший научный сотрудник
Маркова Марина Викторовна – к.х.н., старший научный сотрудник
Петрова Ольга Витальевна – к.х.н., старший научный сотрудник
Сагитова Елена Фаритовна – к.х.н., старший научный сотрудник
Томилин Денис Николаевич – к.х.н., старший научный сотрудник
Будаев Арсалан Бадмаевич – к.х.н., научный сотрудник
Белоголова Александра Максимовна – к.х.н., научный сотрудник
Мартыновская Светлана Валерьевна – к.х.н., научный сотрудник
Салий Иван Владимирович – к.х.н., научный сотрудник
Щербакова Виктория Сергеевна – к.х.н., научный сотрудник
Гыргенова Елена Андреевна – младший научный сотрудник
Основное направление исследований
Группа развивает химию функционализированных азолов (пирролов, фуранов, тиофенов) – важнейших прекурсоров и интермедиатов прогрессивных лекарственных средств, оптоэлектронных материалов для солнечных батарей, сверхчувствительных сенсоров и цифровых технологий. В основе исследований лежит открытая в группе реакция кросс-сочетания пирролов с галогенацетиленами, протекающая, в отличие от реакции Соганаширы, без участия палладия и других переходных металлов, без растворителя и при комнатной температуре. В отличие от классических вариантов кросс-сочетания, она позволяет вводить в пиррольное кольцо ацетиленовые фрагменты с сильными электроноакцепторными заместителями. Это достигается проведением реакции в твердых средах, в качестве которых используются различные оксиды и соли металлов. Несмотря на очевидные препаративные преимущества и концептуальную новизну такого подхода, он все еще сравнительно редко применяется для решения конкретных синтетических задач.
Основные научные результаты (фундаментальные исследования)
1. Беспалладиевое кросс-сочетание пирролов и фуранов с галогенацетиленами
Открытая в группе реакция кросс-сочетания пирролов с галогенацетиленами в среде твердых оксидов и солей металлов, приводящая к 2-этинилпирролам (высокоэффективная альтернатива реакции Сонагаширы) осуществляется не только без палладия и меди, но и в отсутствии растворителя и основания.
На примере природного соединения – ментофурана - показано, что фураны также способны к кросс-сочетанию с галогенацетиленами в аналогичных условиях с образованием ацетиленовых производных.
2. Высокочувствительные флуоресцентные сенсоры – бородиазаиндацены (BODIPY)
Разработаны высокочувствительные переключаемые сенсоры для неводных сред на слабые изменения рН среды и присутствие СО2 и формальдегида. Синтез основан на конденсации трифторметилпирролилэтанолов с пирролами и BF3 в присутствии кислоты и окислителя.
Sobenina L.N., Vasil'tsov A.M., Petrova O.V., Petrushenko K.B., Ushakov I.A., Clavier G., Meallet-Renault R., Mikhaleva A.I., Trofimov B.A. A General Route to Symmetric and Asymmetric meso-CF3-3(5)-Aryl(Hetaryl)- and 3,5-Diaryl(Dihetaryl)-BODIPY Dyes // Org. Lett. – 2011. – V. 13. – P. 2524-2527. DOI: 10.1021/ol200360f.
Hu D., Zhang T., Li S., Yu T., Zhang X., Hu R., Feng J., Wang S., Liang T., Chen J., Sobenina L.N., Trofimov B.A., Li Y., Ma J., Yang G. Ultrasensitive reversible chromophore reaction of BODIPY functions as high ratio double turn on probe // Nature Commun. - 2018. - V. 9, N 1. – 362. DOI: 10.1038/s41467-017-02270-0.
Gadomska A.V., Nevidimov A.V., Tovstun S.A., Petrova O.V., Sobenina L.N., Trofimov B.A., Razumov V.F. Fluorescence from 3,5-diphenyl-8-CF3-BODIPYs with amino substituents on the phenyl rings: Quenching by aromatic molecules / Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. – 2021. V. 254. – P. 119632. DO I: 10.1016/j.saa.2021.119632.
Trukhan I.S., Tomilin D.N., Dremina N.N., Sobenina L.N., Shurygin M.G., Petrushenko K.B., Petrushenko I.K., Trofimov B.A., Shurygina I.A. Application of meso-CF3-fluorophore BODIPY with phenyl and pyrazolyl substituents for lifetime visualization of lysosomes // Molecules. – 2022. – V. 27. – Iss. 15. – P. 5018 (1-19). DOI: 10.3390/molecules27155018.
3. Синтез ранее неизвестных гетероциклических ансамблей и конденсированных соединений на платформе 2-ацилэтинилпирролов
На основе реакций ставших легко доступными 2-ацилэтинилпирролов с С-нуклеофилами (ацетонитрил, малононитрил, метиленоактивные эфиры и амиды, тозилметилизоцианид) разработаны новые, эффективные методы синтеза ранее неизвестных пирролсодержащих гетероциклических ансамблей – пирролил-пиридинов, пирролил-дицианоанилинов, пирролил-пиронов, пирролил-аминопиронов, пирролил-пиридонов, и бипирролов, а также функционализированных ацильными и тозильной группами С-винилпирролов и тозилпирролил-1,3-енинов.
Gotsko M.D., Saliy I.V., Sobenina L.N., Ushakov I.A., Trofimov B.A. From acylethynylpyrroles to pyrrole-pyrone ensembles in a one step // Tetrahedron Letters. – 2019. – V. 60. – № 151126., DOI: 10.1016/j.tetlet.2019.151126.
Saliy I.V., Gotsko M.D., Sobenina L.N., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Bio-inspired functionalized pyrrole-pyridone ensembles: synthesis on the platform of acylethynylpyrroles // Synthesis. – 2020. – V. 52. – N. 18. – P. 2698-2704. DOI: 10.1055/s-0040-1707148.
Saliy I.V., Gotsko M.D., Sobenina L.N., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Chemo- and stereoselective synthesis of E-2-(2-acyl-1-tosylvinyl)pyrroles from tosylmethyl isocyanide (TosMIC) and 2-(acylethynyl)pyrroles // Tetrahedron Letters. – 2021. – V. 84. – № 153432. DOI: 10.1016/j.tetlet.2021.153432.
Trofimov B.A., Gotsko M.D., Saliy I.V., Sobenina L.N., , Ushakov I.A., Kireeva V.V. Functionalized Bipyrroles and Pyrrolyl-Aminopyrones from Acylethynylpyrroles and Diethyl Aminomalonate. // Synthesis. – 2021. – V. 54. –– P. 1134-1144. DOI:10.1055/a-1681-4164.
Gotsko M.D., Saliy, I.V., Ushakov I.A., Sobenina L.N.,, Trofimov B.A. Substituent-Dependent Divergent Synthesis of 2-(3-Amino-2,4-dicyanophenyl)pyrroles, Pyrrolyldienols and 3-Amino-1-acylethylidene-2-cyanopyrrolizines via Reaction of Acylethynylpyrroles with Malononitrile // Molecules. – 2022. –V. 27. – №. 8528. DOI: 10.3390/molecules27238528.
Tomilin D.N., Sobenina L.N., Saliy I.V., Ushakov I.A., Belogolova A.M., Trofimov B.A. Substituted pyrrolyl-cyanopyridines on the platform of acylethynylpyrroles via their 1 : 2 annulation with acetonitrile under the action of lithium metal // New Journal of Chemistry. – 2022. – V. 46. – N. 27. – P. 13149-13155. DOI: 10.1039/D2NJ02011D.
Gotsko M.D., Saliy I.V., Sobenina L.N., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Tosyl/pyrrolyl-capped 1,3-enynes via t-BuOK-assisted reaction of TosMIC with acylethynylpyrroles: a new feature of this popular reagent // New Journal of Chemistry. – 2022. – V. 46. – N. 35. – P. 16646-16650. DOI: 10.1039/D2NJ02827A.
На основе реакции 2-ацилэтинилпирролов с N-нуклеофилами разработаны эффективные методы синтеза функционализированных линейно связанных и конденсированных пиррольных систем, таких как бипирролы, пирролил-пиридины, пирролил-пиразолы, пирролил-изоксазолы, пирролил-имидазолины, пирролопиразины, пирролизины.
Sobenina L.N., Tomilin D.N., Sagitova E.F., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Transition metal-free, atom- and step-economic synthesis of aminoketopyrrolizines from benzylamine, acylethynylpyrroles and acylacetylenes // Org. Lett. – 2017. – V. 19, No 7. – P. 1586-1589. DOI: 10.1021/acs.orglett.7b00408.
Sobenina L.N., Sagitova E.F., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Transition-metal-free synthesis of pyrrolo[1,2-a]pyrazines via intramolecular cyclization of N-propargyl(pyrrolyl)enaminones // Synthesis. – 2017. – V. 49, No 17. – P. 4065-4081. Имп. Факт. 2.650. DOI: 10.1055/s-0036-1588454.
Tomilin D. N., Sobenina L. N., Ushakov I. A., Trofimov B. A. Highly functionalized pyrrolylpyridines from 2-(acylethynyl)pyrroles // Synthesis. – 2021. – V. 53. – Iss. 6. – P. 1137-1148. DOI: 10.1055/s-0040-1706474.
4. Ранее неизвестные флуорофоры семейства BODIPY с мезо-CF3 и ацетиленовыми заместителями в положениях 3(5) борадиазаиндаценового ядра на основе легко доступных 5-арил-2-трифторацетилпирролов.
Разработана общая стратегия направленного синтеза флуорофоров семейства BODIPY с сопряженной тройной связью и улучшенными оптическими характеристиками на основе 5-арил-2-трифторацетилпирролов. Стратегия основана на введении ацилэтинильных заместителей в молекулу мезо-СF3-дипирролилметанов (продуктов кислотно-катализируемой конденсации трифтор-1-(5-арилпиррол-2-ил)этанолов с пирролом) и дальнейшей трансформации образующихся ацилэтинильных производных в соответствующие борадиазаиндацены. Эта стратегия открывает дополнительные перспективы для дизайна флуорофоров семейства BODIPY со специальными свойствами, пригодных в качестве сверхчувствительных сенсоров для использования в нанотехнологиях, в оптоэлектронике и в биологических исследованиях.
Tomilin D.N., Petrushenko K.B., Sobenina L.N., Gotsko M.D., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Synthesis and Optical Properties of meso-CF3-BODIPY with Acylethynyl Substituents in the Position 3 of the Indacene Core // Chemistry – An Asian Journal Org Chem. – 2016. - V. 5, N 10. – P. 1288-1294. DOI: 10.1002/ajoc.201600303 -2017.
5. Промышленно-ориентированная технология синтеза 4,5,6,7-тетерагидроиндола и индола из циклогексаноноксима (планшет 3)
Разработаны ориентированные на промышленность технологии синтеза 4,5,6,7-тетрагидроиндола из циклогексаноноксима и ацетилена с использованием в качестве катализатора системы циклогексаноноксимат натрия/ДМСО и селективного метода дегидрирования 4,5,6,7-тетерагидроиндола в индол с использованием системы Ni2S/γ-Al2O3 в качестве катализатора (совместно с компанией Waldis, Литва).
6. Разработка метода получения перспективного класса строительных блоков – N-алленилпиррол-2-карбальдегидов
Разработан способ селективного получения ранее неизвестного класса N-алленилпиррол-2-карбальдегидов последовательным пропаргилированием замещенных NH-пирролов в суперосновной системе KOH/ДМСО и введением в полученные N-алленилпирролы формильной группы с помощью модифицированной реакции Вильсмайeра-Хаака. Полученные соединения являются перспективными строительными блоками для тонкого органического синтеза.
Martynovskaya S.V. , Shcherbakova V.S., Ushakov I.A., Borodina T.N., Ivanov A.V. / Expedient synthesis of a new class of organic building blocks: N-allenylpyrrole-2-carbaldehydes // Tetrahedron Letters. – 2020. – V. 61. – 152666. DOI: 10.1016/j.tetlet.2020.152666.
7.N-Алленилпиррол-2-карбальдегиды как универсальная платформа для создания широкой библиотеки новых аннелированных пирролсодержащих гетероциклических систем
Разработан метод хемо-, регио- и стереоселективного синтеза перспективных 3-метилпирроло[1,2-a]пиразин-2-оксидов путем простой реакции оксимирования N-алленилпиррол-2-карбальдегидов.
Ivanov A.V., Martynovskaya S.V., Shcherbakova V.S., Ushakov I.A., Borodina T.N., Bobkov Al.S, Vitkovskaya N.M. / Ambient access to a new family of pyrrole-fused pyrazine nitrones via 2-carbonyl-N-allenylpyrroles // Org. Chem. Front. – 2020. – V. 7. – P. 4019 – 4025. DOI: 10.1039/D0QO00762E.
Разработан простой и эффективный подход к созданию 6-метилбензо[4,5]имидазо[1,2-a]пирроло[2,1-c]пиразинов путем взаимодействия N-алленилпиррол-2-карбальдегидов с о-фенилендиамином. Помимо ожидаемого продукта в реакции образуется неожиданный 5a-метил-5a,6-дигидро-5H,12H-бензо[4,5]имидазо[1,2-a]пирроло[1,2-d]пиразин – продукт с альтернативным сочленением циклов.
Предложен альтернативный метод синтеза высококонденсированных гетероциклических систем – 5-метилбензо[4,5]имидазо[1,2-a]пирроло[2,1-c]пиразинов – путем взаимодействия NH-пирролилбензимидазолов с пропаргилхлоридом в суперосновной системе KOH/ДМСО.
Martynovskaya S.V., Budaev A.B., Ushakov I.A., Borodina T.N., Ivanov A.V. / Solvent Moisture-Controlled Self-Assembly of Fused Benzoimidazopyrrolopyrazines with Different Ring’s Interposition // Molecules. – 2022. – V. 27. – 2460. DOI: 10.3390/molecules27082460.
8. Перспективные аннелированные 3-метил-1H-пирроло[2,1-c][1,4]оксазины
Разработан универсальный синтетический подход к созданию перспективных пирролооксазинов путем простой реакции пропаргилирования 2-гидрокси метлпирролов.
В случае незамещенного 2-гидроксиметилпиррола, помимо основного продукта (пирролооксазин), образуются N-алленилпиррол-2-илметанол и N-алленил-2-[(пропаргилокси)метил]-1H-пиррол. Найдены условия селективного получения каждого соединения.
Vitkovskaya N.M., Bobkov A.S., Kuznetsova S.V., Shcherbakova V.S., Ivanov A.V. / Base-Promoted Formation of Annelated Pyrrolo-1,4-oxazine Ensemble from 1H-pyrrol-2-ylmethanol and Propargyl Chloride // ChemPlusChem. – 2020. – V.84. – P. 1 – 14. DOI: 10.1002/cplu.201900407.
Гранты, контракты, хоздоговора, партнеры по инновационным исследованиям за последние 3 года
Грант РНФ 21-73-10134 «Разработка общей однореакторной и атом-экономной методологии построения пирроло-имидазолидиновых структур на основе новой реакции циклоприсоединения пирролилацетиленов к двойной С=N связи» (руководитель д.х.н Беляева К.В.)
Грант РФФИ 20-33-90187 «С-Ацилэтинилпирролы в дизайне функционализированных пиррольных систем – перспективных лекарственных средств и их прекурсоров» (руководитель д.х.н. Л.Н. Собенина)
Грант РНФ 19-73-10063 «Пирролы с электронодефицитными ацетиленовыми заместителями как платформа для построения поляризованных дипиррометанов/дипиррометенов и борфторидных хелатных комплексов на их основе – новых флуорофоров и красителей медицинского назначения, прекурсоров антибактериальных и онкоориентированных лекарств, компонентов оптоэлектронных материалов» (руководитель к.х.н. Д.Н. Томилин)
Грант РФФИ-Государственный фонд естественных наук Китая 19-53-53008 «Создание новых флуоресцентных сенсоров типа BODIPY, обладающих повышенной чувствительностью к изменениям в биологических объектах и окружающей среде» (руководитель академик РАН Б.А. Трофимов)
Грант РФФИ 19-33-90051 «N-Алленилпиррол-2-карбальдегиды как универсальная платформа для создания широкой библиотеки новых аннелированных пирролсодержащих гетероциклических систем» (руководитель д.х.н Иванов А.В.)
Избранные публикации за последние 3 года
Обзоры
Sobenina L. N., Trofimov B. A. Recent strides in the transition metal-free cross-coupling of haloacetylenes with electron-rich heterocycles in solid media // Molecules. – 2020. – V. 25. – N. 11. – Article number 2490. DOI: 10.3390/molecules25112490
Статьи
Saliy I.V., Gotsko M.D., Sobenina L.N., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Bio-inspired functionalized pyrrole-pyridone ensembles: synthesis on the platform of acylethynylpyrroles // Synthesis. – 2020. – V. 52. – N. 18. – P. 2698-2704. DOI: 10.1055/s-0040-1707148.
Martynovskaya S.V., Shcherbakova V.S., Ushakov I.A., Borodina T.N., Ivanov A.V. Expedient synthesis of a new class of organic building blocks: N-allenylpyrrole-2-carbaldehydes // Tetrahedron Letters. – 2020. – V. 61. – 152666. DOI: 10.1016/j.tetlet.2020.152666.
Ivanov A.V., Martynovskaya S.V., Shcherbakova V.S., Ushakov I.A., Borodina T.N., Bobkov A.S., Vitkovskaya N.M. Ambient access to a new family of pyrrole-fused pyrazine nitrones via 2-carbonyl-N-allenylpyrroles // Org. Chem. Front. – 2020. – V. 7. – P. 4019 – 4025. DOI: 10.1039/D0QO00762E.
Vitkovskaya N.M., Bobkov A.S., Kuznetsova S.V., Shcherbakova V.S., Ivanov A.V. Base-promoted formation of annelated pyrrolo-1,4-oxazine ensemble from 1H-pyrrol-2-ylmethanol and propargyl chloride // ChemPlusChem. – 2020. – V.84. – P. 1 – 14. DOI: 10.1002/cplu.201900407.
Tomilin D.N., Sobenina L.N., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Highly functionalized pyrrolylpyridines from 2-(acylethynyl)pyrroles // Synthesis. – 2021. – V. 53. – Iss. 6. – P. 1137-1148. DOI: 10.1055/s-0040-1706474.
Petrova O.V., Budaev A.B., Sagitova E.F., Ushakov I.A., Sobenina L.N., Ivanov A.V., Trofimov B.A. Pyrrole-aminopyrimidine ensembles: cycloaddition of guanidine to acylethynylpyrroles // Molecules. – 2021. – V. 26. – Iss. 6. – P. 1692 (1-16). DOI: 10.3390/molecules26061692.
Oparina L.A., Belyaeva K.V., Koluvanov N.A., Ushakov I.A., Gotsko M.D., Sobenina L.N., Vashchenko A.V., Trofimov B.A. Catalyst-free annulation of acylethynylpyrroles with 1-pyrrolines: A straightforward access to tetrahydrodipyrrolo[1,2-a:1′,2′-c]imidazoles // Journal of organic chemistry. – 2022. – V. 87. – N. 15. – P. 9518-9531. DOI: 10.1021/acs.joc.2c00476.
Tomilin D.N., Sobenina L.N., Saliy I.V., Ushakov I.A., Belogolova A.M., Trofimov B.A. Substituted pyrrolyl-cyanopyridines on the platform of acylethynylpyrroles via their 1 : 2 annulation with acetonitrile under the action of lithium metal // New Journal of Chemistry. – 2022. – V. 46. – N. 27. – P. 13149-13155. DOI: 10.1039/D2NJ02011D.
Gotsko M.D., Saliy I.V., Sobenina L.N., Ushakov I.A., Trofimov B.A. Tosyl/pyrrolyl-capped 1,3-enynes via t-BuOK-assisted reaction of TosMIC with acylethynylpyrroles: a new feature of this popular reagent // New Journal of Chemistry. – 2022. – V. 46. – N. 35. – P. 16646-16650. DOI: 10.1039/D2NJ02827A.
Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Gen’ V.S., Tomilin I.V., Sobenina L.N., Afonin A.V., Oparina L.A., Trofimov B.A. 1-Methylimidazole as organic catalyst for [3+3]-cyclodimerization of acylethynylpyrroles to bis(acylmethylidene)dipyrrolo[1,2-a:1',2'-d]pyrazines // Catalysts. – 2022. – V. 12. – N. 12. – Article number 1604. https://doi.org/10.3390/catal12121604.
Gotsko M.D., Saliy I.V., Ushakov I.A., Sobenina L.N., Trofimov B.A. Substituent-dependent divergent synthesis of 2-(3-amino-2,4-dicyanophenyl)pyrroles, pyrrolyldienols and 3-amino-1-acylethylidene-2-cyanopyrrolizines via reaction of acylethynylpyrroles with malononitrile // Molecules. – 2022. – V. 27. – 8528. https://doi.org/10.3390/molecules27238528.
Martynovskaya S.V., Budaev A.B., Ushakov I.A., Borodina T.N., Ivanov A.V. Solvent moisture-controlled self-assembly of fused benzoimidazopyrrolopyrazines with different ring’s interposition // Molecules. – 2022. – V. 27. – 2460. DOI: 10.3390/molecules27082460.
