Руководитель

Кадровый состав

Беляева Ксения Васильевна – главный научный сотрудник, д.х.н. (belyaeva@irioch.irk.ru)

Никитина Лина Павловна – старший научный сотрудник, к.х.н. (lina_nikitina@irioch.irk.ru)

Гень Вероника Сергеевна – м.н.с.

Направление (область) научных исследований и тематика лаборатории

Создание оригинальных методологий направленного синтеза прекурсоров и аналогов лекарственных средств на основе каскадных мультимолекулярных однореакторных реакций высокоэлектрофильных ацетиленов с нейтральными нуклеофилами в присутствии оснований, с участием винильных цвиттер-ионов и их карбеновых интермедиатов, запускающих ранее неизвестные процессы функционализации и модификации фундаментальных азотистых гетероциклов.

Основные научные результаты (фундаментальные исследования) за 2018-2022 гг.

 

1. Однореакторная двойная С-Н-функционализация хинолинов электронодефицитными ацетиленами

Обнаружена однореакторная двойная С-Н-функционализация хинолинов электронодефицитными ацетиленами, протекающая в присутствии воды и гидроксида калия (55-60 oC, MeCN, 48 ч), без катализаторов переходных металлов. В результате образуются 2-арил-3-ацилхинолины с выходами до 66%.

 

Экспериментально было доказано, что реакция включает раскрытие азинового кольца, сопровождающееся перегруппировкой с внедрением электронодефицитного этиленового фрагмента, замыкающего новый цикл, и элиминирование альдегида. Эта беспрецедентная двойная функционализация хинолинового ядра открывает новые аспекты в химии азинов и ацетилена.

Trofimov B.A., Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Mal'kina A.G., Afonin A.V., Ushakov I.A., Vashchenko A.V. Transition metal-free one-pot double C-H functionalization of quinolines by disubstituted electron-deficient acetylenes // Chem. Commun. – 2018. – V. 54. – P. 5863-5866. DOI: 10.1039/C8CC03269F

2. Синтез фуро[3,4-b]хинолинонов и фуроиминохинолинов однореакторной реакцией 2,3-функционализации-циклизации хинолинов ацеталями цианопропаргиловых спиртов

Дальнейшее развитие 2,3-дифункционализации хинолинов под действием электронодефицитных ацетиленов на примере ацеталей цианопропаргиловых спиртов (KOH/H2O/MeCN, 55-60 oC) позволило получить соответствующие 2-(1-этоксиалкокси)-3-цианохинолины с выходами до 50%, которые при гидролизе (7% водный HCl, ацетон, 20-25 oC) количественно подвергаются легкой циклизации через фуро[3,4-b]иминохинолины в фуро[3,4-b]хинолиноны (до 98%).

Показана возможность однореакторной реализации синтеза фуро[3,4-b]хинолинонов непосредственно из хинолинов и ацеталей цианопропаргиловых спиртов.

Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Afonin A.V., Grishchenko L.A., Trofimov B.A. Cyanoquinolines and furo[3,4‑b]quinolinones formation via on-the-spot 2,3-functionalization of quinolines with cyanopropargylic alcohols // Journal of Organic Chemistry. – 2021. – V. 86. – Is. 5. – P. 3800-3809.

3. Цианоацетилены как инициаторы и реагенты в реакции с хинолинами и водой: однореакторный синтез дигидропиримидо[1,2‑a]хинолин-3-онов

Впервые на платформе хинолинов в присутствии КОН в водной среде при комнатной температуре показано, что арилцианацетилены запускают сборку дигидропиримидо[1,2-а]хинолин-3-онов с выходами от хороших до количественных. Показано, что реакция протекает в двухфазной водно-органической системе, где гидроксид ионы действуют и как катализатор и как реагент.

Аннелирование было распрастранено на изохинолин и фенантридин. Изучаемая реакция по существу является неполным SN_HAr процессом, который был доведен до конца дополнительной стадией окисления.

Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Mal’kina A.G., Afonin A.V., Vashchenko A.V., Trofimov B.A. Cyanoacetylenes as triggers and partners in KOH-assisted assemblies of quinoline-based dihydropyrimido[1,2‑a]quinolin-3-ones on water // Journal of Organic Chemistry. – 2019. – V. 84. – N 15. – P. 9726-9733.  DOI: 10.1021/acs.joc.9b01482

4. Арилоксалилацетиленов как диэлектрофилы для аннелирования и функционализации азинов 

Исследование реакционной способности малоизученного класса электронодефицитных ацетиленов – арилоксалилацетиленов, при взаимодействии с азинами позволило разработать атом-экономные, прямые, однореакторные подходы к глубоко функционализированным 1,3-оксазинам, аннелированным к пиридиновым, хинолиновым, изохинолиновым и фенантридиновым циклам. Показано, что в случае реакции между фенантридином и арилоксалилацетиленами, протекающей в воде, реализуется аннелирование по типу 1:1:1 с образованием гидроксизамещенного оксазинофенантридина, в то время как акридин под действием то же системы (арилоксалилацетилен/вода) приводит к продуктам N(1),С(9)-функционализации.

Belyaeva K.V., Gen’ V.S., Nikitina L.P., Afonin A.V., Pavlov D.V., Trofimov B.A. Uniquely functionalized tetrahydropyrido[2,1-b][1,3]oxazines: diastereoselective 1:2 assembly from pyridines with oxalylacetylenes // Tetrahedron Letters. – 2021. – V. 84. Atricle number 153431. DOI: 10.1016/j.tetlet.2021.153431

Belyaeva K.V., Gen’ V.S., Nikitina L.P., Afonin A.V., Trofimov B.A. Oxalylacetylenes as dielectrophiles for annulation of quinoline ring: synthesis of highly functionalized 1,3-oxazinoquinolines // Synthesis. – 2022. – V. 54. – N. 7. – P. 1833-1842. DOI: 10.1055/a-1644-2930

Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Gen’ V.S., Kuzmin A.V., Afonin A.V., Trofimov B.A. A straightforward access to 2-hydroxyoxazino[3,2-f]phenanthridines from phenanthridine, oxalylacetylenes and water // Mendeleev Communications. – 2022. – V. 32. – N. 4. – P. 439-442. DOI: 10.1016/j.mencom.2022.07.004

Никитина Л.П., Беляева К.В., Гень В.С., Афонин А.В., Трофимов Б.А. Одновременная N- и C-функционализация акридина этиловыми эфирами арил-2-оксобут-3-иновых кислот в присутствии воды: синтез N-алкенилакридин-9-онов // Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах. – 2022. – Т. 506. – С.  3-7. DOI: 10.31857/S2686953522600404

5. Неожиданные реакции пирролилацетиленовых кетонов с циклическими иминами

Новые горизонты химического применения пирролилацетиленовых кетонов открываются в реакции с циклическими иминами. Обнаружено, что они подвергаются легкому [3+2]-циклоприсоединению к 1-пирролинам, приводя к ацилметилентетрагидродипирроло[1,2-a:1’,2’-c]имидазолам с выходами до 93% и 90% Е-стереоселективностью. Показано, что 1-замещенные имидазолы, как ароматические нейтральные нуклеофилы, содержащие циклическую азометиновую связь, катализируют оригинальную [3+3]-циклодимеризацию пирролилацетиленовых кетонов в бис(ацилметилиден)дипирроло[1,2-a:1',2'-d]пиразины (выходы до 52%), в то время как 1-замещенные бензимидазолы запускают другой каскадный процесс, приводящий к эффективному синтезу 5-(1Н-пиррол-2-ил)-1,6-бензодиазоциноновых ансамблей с выходами до 92%.

Oparina L.A., Belyaeva K.V., Kolyvanov 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. – Iss. 15. – P. 9518-9531. DOI: 10.1021/acs.joc.2c00476

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. – Iss. 12. – P. 1604 (1-12). DOI: 10.3390/catal12121604

Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Gen’ V.S., Saliy I.V., Sobenina L.N., Afonin A.V., Kuzmin A.V., Vashchenko A.V., Trofimov B.A. Benzo[1,4]diazocinone/pyrrole ensembles via the catalyst-free insertion of pyrrolylacetylenic ketones into benzimidazoles // ChemistrySelect. – 2022. – V. 7. – Iss. 45. – P. e202204482 (1-10). DOI: 10.1002/slct.202204482

Belyaeva K.V., Tomilin D.N., Afonin A.V., Trofimov B.A. 5-(1H-Indol-3-yl)-1-methyl-3-phenyl-1,6-benzodiazocin-2(1H)-one // Molbank. – 2022. – V. 2022. – Iss. 4. – P. M1466 (1-3). DOI: 10.3390/M1466

Гранты за последние три года

Грант РФФИ № 18-03-00762: "Разработка новых подходов к высоконенасыщенным аминоальдегидам на основе гидролитического раскрытия азинового кольца электронодефицитными ацетиленами"

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"

Избранные публикации за последние три года 

Обзоры

Trofimov B.A., Belyaeva K.V. Zwitterionic adducts of N-heterocycles to electrophilic acetylenes as a master key to diversity and complexity of fundamental nitrogen heterocycles // Tetrahedron Letters. – 2020. – V. 61. – N 24. – Article Number: 151991 DOI: 10.1016/j.tetlet.2020.151991.

Основные научные статьи

Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Afonin A.V., Vashchenko A.V., Trofimov B.A. N-(Z)-Acylethenyl-6-hydroxydihydrophenanthridines from reductive stereoselective functionalization of phenanthridine with acylacetylenes and water // Tetrahedron Letters. – 2020. – V. 61. – N 9. – Article number 151553. DOI: 10.1016/j.tetlet.2019.151553

Muzalevskiy V.M., Belyaeva K.V., Trofimov B.A., Nenajdenko V.G. Organometalics free arylation and arylation/trifluoroacetylation of quinolines by their reaction with CF₃-ynones and base induced rearrangement // J. Org. Chem. – 2020. – V. 85, No 15. –P. 9993-10006. DOI: 10.1021/acs.joc.0c01277

Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Afonin A.V., Grishchenko L.A., Trofimov B.A. Cyanoquinolines and furo[3,4-b]quinolinones formation via on-the-spot 2,3-functionalization of quinolines with cyanopropargylic alcohols // J. Org. Chem. – 2021. – V. 86, No 5. – P. 3800-3809. DOI: 10.1021/acs.joc.0c02644

Belyaeva K.V., Gen’ V.S., Nikitina L.P., Afonin A.V., Pavlov D.V., Trofimov B.A. Uniquely functionalized tetrahydropyrido[2,1-b][1,3]oxazines: diastereoselective 1:2 assembly from pyridines with oxalylacetylenes // Tetrahedron Letters. – 2021. – V. 84. – P. 153431 (1-5). DOI: 10.1016/j.tetlet.2021.153431

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

Belyaeva K.V., Nikitina L.P., Gen’ V.S., Saliy I.V., Sobenina L.N., Afonin A.V., Vashchenko A.V., Trofimov B.A. Benzimidazole ring expansion with acylpyrrolylacetylenes: an efficient, catalyst-free, one-pot excess to pyrrolyl-benzodiazocinones // ChemistrySelect. – 2022. – V. 7. – N. 48. - e20220448. DOI: 10.1002/slct.202204482