Руководитель

д.х.н.

Беляева Ксения Васильевна

главный научный сотрудник

belyaeva@irioch.irk.ru

7 (3952) 42-55-85 (380)

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., аспирант

008

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%).

1

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.

gaa1

Аннелирование было распрастранено на изохинолин и фенантридин. Изучаемая реакция по существу является неполным SNHAr 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[1,2a]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.

punkt-4

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%.

punkt-5-1

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