В современном мире принципы «зелёной химии» завоёвывают всё большее признание, а их актуальность в промышленности и соответственно в органическом синтезе непрерывно возрастает. Использование метода механоактивации/механоизмельчения (ball-milling) позволяет проводить химические реакции в отсутствие растворителей, уменьшает время проведения реакций, практически полностью исключает использование растворителей, в том числе и для выделения продуктов, и, кроме того во многих случаях снижает затраты электроэнергии. Тем не менее, являясь относительно новым и перспективным методом в синтетической органической химии, процессы механоактивации на сегодняшний день необоснованно мало применяются в области асимметрического органического синтеза.
Одной из важнейших проблем при проведении асимметрических синтезов является требование к проведению реакций при невысоких температурах. Как правило, согласно большинства из литературных данных, существует прямая зависимость энантио/диастереоселективность реакции и температуры, однако, в свою очередь снижение температуры существенно понижает скорость реакции, увеличивая время проведения синтеза. Использование механохимических условий, по нашему мнению, позволит проводить реакции при комнатной температуре за приемлемое время. В этом случае энергия активации химической реакции должна обеспечиваться кинетической энергией сталкивающихся шаров в реакторе.
Кроме того, очень большую роль при планировании синтеза играет правильно подобранный органический растворитель. Исключение этого фактора позволит вводить в реакции малорастворимые соединения. Также при поиске подходящих условий исключается время необходимое на такой этап классического органического синтеза как подбор лучшего растворителя для данных условий.
С учётом вышеизложенного данный проект направлен на решение проблемы разработки энерго- и ресуросоэффективных путей синтеза энантимерно- и/или диастереомерно- чистых/обогащённых производных некоторых ациклических иминов, циклических азинов и их (гетеро)аннелированных производных, как потенциальных лекарственных кандидатов, включая противоопухолевые средства. Построение таких производных будет осуществляться путём катализированного асимметрического нуклеофильного присоединения по прохиральному фрагменту С=N в в циклических и ациклических иминовых субстратах.
В первую очередь в производстве новых продуктов на химических предприятиях очень актуальными являются проблема энергоэффективности химического синтеза и проблема экономии растворителей. Более широкое применение метода механоактивации/шарового измельчения в органическом синтезе является с этой точки зрения очень перспективным.
Во-вторых, асимметрический синтез в области производства биологически активных препаратов не теряет своей актуальности. При этом сочетание ball-milling и асимметрического синтеза на данный момент не очень распространено.
В данном проекте будет осуществлён поиск новых асимметрических путей синтеза производных тетрагидроизохинолинов, которые являются чрезвычайно важными объектами в области исследований лекарственных и натуральных продуктов.
Таким образом, научная значимость решения выше обозначенной проблемы связана с возможностью разработки в рамках проекта новых/эффективных фундаментальных подходов получения новых энантиомерно- и/или диастереомерно- чистых/обогащённых азагетероциклов, как потенциальных лекарственных кандидатов, прежде всего противовирусных и противоопухолевых.
Ожидаемые результаты:
В результате выполнения проекта будут разработаны эффективные методы получения энантимерно- и/или диастереомерно- чистых/обогащённых производных ациклических иминов, циклических азинов (например, изохинолинов) и их (гетеро)аннелированных производных с использованием процессов механоактивации/шарового измельчения. Впервые будет детально исследовано влияние на стереоселективность процессов, проведенных в условиях механоактивации/шарового измельчения, таких факторов как природа реагирующих субстратов, условия проведения реакции, природа катализатора, длительность воздействия и т.д. Будет произведена предварительная оценка биологической активности полученных соединений с использованием методов моделирования in-silico, а также экспериментов in/ex-vivo. Будет установлена зависимость "структура-свойство" и "структура-биологическая активность". По результатам проекта будут отобраны наиболее перспективные кандидаты для дальнейшего изучения. Практическая значимость результатов связана с возможностью широкого применения процессов механоактивации/шарового измельчения в области синтетической органической химии, в том числе в области создания потенциальных лекарственных препаратов. Последующее внедрение результатов работы может оказать большой вклад в развитие химической и фармацевтической отраслей Российской Федерации обеспечив их конкурентными преимуществами перед лидерами мировой промышленности. Фундаментальная значимость результатов связана с возможностью получения в ходе проекта принципиально новых результатов, касающихся реакционной способности и устойчивости различных стереоизомеров в условиях механического воздействия (механоактивации/шарового измельчения). Результаты проекта будут опубликованы в виде 3 статей в изданиях, индексируемых системами цитирования Scopus/Web of Science, в виде 5 тезисов докладов на конференциях и 1 заявке на патент РФ.