Проект направлен на решение актуальной проблемы органической химии – создание эффективного инструмента направленного формально одностадийного построения полиядерных (гетеро)аренов с использованием (в качестве исходных соединений) азагетероциклов (1,2,4,5-тетразинов, 1,2,4- и 1,3,5-триазинов, 1,2- и 1,4-диазинов, азири(ди)нов и т.д.), в том числе бор-модифицированных, посредством домино процессов и/или связанных с ними родственных превращений (в частности, реакций Дильса-Альдера, реакций SNipso-замещения, SNH-процессов и др.) инициированных действием активированных непредельных соединений. В качестве активированных непредельных соединений будут использованы енамины (активированы наличием электрондонорных заместителей), а также соединения, активированные стерическими напряжениями структуры, (например, арины, гетарины (включая карборан-арины), стерически напряженные (strained) алкины (циклоалкины) и др.). Целью проекта является теоретическое (с привлечением расчетных методов) и экспериментальное обоснование наиболее вероятных путей трансформаций азагетероциклов в означенных условиях, создание предпосылок для достоверного прогнозирования образования наиболее ожидаемых продуктов трансформации, а также исследование прикладных свойств полученных продуктов (сенсорика, молекулярная электроника, биологически-активные препараты (включая противоопухолевые)).
Актуальность исследования связана с тем, что несмотря на огромное количество описанных в литературе превращений азагетероциклов в реакциях подобного типа, в литературе практически отсутствует систематический анализ (в том числе с привлечением расчетных методов) подобных реакций, включая биоортогональные процессы. Прежде всего это позволило бы создать совершенные инструменты для достоверного теоретического прогноза пути протекания реакции. Полученные результаты будут полезны и для практического применения, так как позволят создать некий набор приемов и реагентов/субстратов для химика органика (synthietic toolbox) для формально одностадийного получения разнообразных (гетеро/элемент)органических систем разнообразного применения с уникальными свойствами. Следует отметить, что в литературе практически не описаны примеры трансформаций аза-гетероциклов под действием таких интересных и перспективных реагентов как карборан-арины.
Научная новизна проекта заключается прежде всего в выборе объектов исследования. Так наряду с “традиционными” представителями активированных непредельных соединений (енаминов, аринов и гетаринов) особое внимание предполагается уделить использованию в качестве гетаринов производных орто-карборана – карборан-аринов. Главное отличие этих реагентов – это высокая реакционная способность даже при низких температурах, в том числе процессах, сопровождающихся образование новой С-H связи. Соответственно, в результате можно ожидать образование новых перспективных гетероциклов, недоступных традиционными методами, а также протекания нетипичных процессов, что и будет исследовано в ходе проекта. В отличие от аринов и гетаринов, прямое аннелирование о-карборинов к другим (аза)гетероциклам в литературе систематически не изучено и описано лишь разрозненными единичными примерами.Таким образом, систематическое изучение таких реакций в рядах изомерных азагетероциклов позволит разработать эффективные синтетические протоколы по получению новых производных карборанов, перспективных за счет своих уникальных фотофизических свойств, интригующих координационно-химических свойств, а также возможного применения для адресной лучевой терапии онкозаболеваний, а тaкже для молекулярной электроники и фотовольтаики.
Кроме того, в реакциях с другими субстратами ((гет)аринами, стерически напряженными алкинами, енаминами) систематически предполагается изучить влияние природы заместителей как в субстрате, так и в реагенте на структуру образующегося продукта, что позволит, в том числе с привлечением квантово-химических методов на заключительнеой этапе исследований, создать некий алгоритм по оценке реакционной способности реагента и субстрата и предсказанию структуры образующегося продукта (если можно так сказать своего рода synthetic toolbox химика-органика).
Еще одним фактором новизны настоящего проекта является то, что в реакциях азагетероциклов с (гет)аринами , енаминами и др. наряду с влиянием традиционных растворителей на структуру образующих продуктов предполагается исследовать влияние других сред на структуру образующихся продуктов. Известно, что в реакциях некоторых азагетероциклов с аринами происходит образование продуктов, включающих в свой состав фрагменты растворителей. Практически не исследованы такого рода реакции в среде ионных жидкостей, а реакции в отсутствие растворителя описаны лишь единичными примерами. Более того взаимодействие азагетероциклов с аринами в среде суперкритических флюидов, например scСО2, также может приводить к образованию нетипичных продуктов, например продуктов включения фрагмента CO2 гетероцикл.
