Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


КОМБИНАЦИЯ РЕАКЦИЙ НУКЛЕОФИЛЬНОГО АРОМАТИЧЕСКОГО ЗАМЕЩЕНИЯ ВОДОРОДА (8кН) И КРОСС-СОЧЕТАНИЯ ПО СУЗУКИ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПИРИМИДИНОВ

Работа №102012

Тип работы

Авторефераты (РГБ)

Предмет

химия

Объем работы24
Год сдачи2017
Стоимость250 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
108
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ

Актуальность темы исследования
За последние 15 лет (гет)арилзамещённые пиримидины стали активно применяться в таких сферах практической деятельности как органическая электроника и медицина. Несмотря на широкие синтетические возможности современной органической химии и разнообразие исходных субстратов, в литературе 4,5-ди(гет)арилзамещённые производные мало описаны по сравнению с другими (гет)арилпиримидинами, в связи с чем и возник интерес к эффективной стратегии их синтеза и последующему исследованию свойств.
Степень разработанности темы исследования
Получение (гет)арилзамещённых пиримидинов чаще всего осуществляют в несколько стадий трансформацией продуктов циклизации алифатических синтонов Н(1)-С(2)-№(3) и С(4)-С(5)-С(6), в результате чего не всегда удаётся достичь высоких выходов целевых соединений. Альтернативным подходом синтеза (гет)арилзамещённых пиримидинов является проведение реакций прямого (гет)арилирования доступных пиримидиновых субстратов, среди которых вследствие большого разнообразия реагентов и высокой эффективности чаще других используются металл-катализируемые процессы, в особенности, реакции кросс-сочетания по Сузуки. Вероятно только ввиду высокой стоимости 4,5-дигалогензамещённых пиримидиновых субстратов в литературе описано несколько примеров получения 4,5-ди(гет)арилзамещённых пиримидинов методами кросс-сочетания. Наиболее экономичным и, соответственно, распространённым является получение моногалогенпиримидинов, в частности, из 5-бромпиримидина.
Другой способ (гет)арилирования состоит в проведении реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода (3№), основным методом осуществления которых в пиримидинах является активация нуклеофила посредством образования литиевых производных. Второй метод проведения 8мН-реакций - кислотная активация исходных субстратов, несмотря на существование примеров его успешного применения для (гет)арилирования пиримидина и 5-метилпиримидина (Гирке, 1979), не получил распространения. Поскольку протекание 8мН-реакций в пиримидине возможно по положениям С(2) и С(4(6)), получение 4,5-ди(гет)арилзамещённых пиримидинов только этим способом невозможно, но может быть достигнуто последовательным (гет)арилированием 5-бромпиримидина в 8мН-процессах и реакциях кросс-сочетания.
Цели диссертационной работы: развитие новых способов модификации пиримидина и его 5-бромзамещённых производных на основе комбинации реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода и металл-катализируемых кросс-сочетаний, а также исследование фотофизических свойств, биологической активности и дальнейших химических превращений С(4) и/или С(5) (гет)арилзамещённых пиримидинов. Для достижения заданных целей были поставлены следующие задачи:
1. Определение реакционной способности 5-бромпиримидина и его производных в реакциях нуклеофильного ароматического замещения водорода в условиях кислотной активации пиримидиновых субстратов и катализируемых палладием кросс-сочетаниях в условиях микроволновой активации.
2. Использование комбинации кросс-сочетания по Сузуки и 8мН-реакции в качестве нового способа получения 4,5-ди(гет)арилзамещённых пиримидинов.
3. Исследование реакции фотоциклизации 4,5-ди(гет)арилпиримидинов.
4. Определение комплексообразующей способности новых производных пиримидина.
5. Изучение фотофизических и электрохимических свойств полученных соединений, а также их биологической активности.
Автор выражает искреннюю благодарность в.н.с., к.х.н. Русинову Геннадию Леонидовичу и с.н.с., к.х.н. Вербицкому Егору Владимировичу за постоянное внимание, ценные советы, консультации, помощь, содействие и активное участие в работе
Научная новизна и теоретическая значимость работы
• Показано, что комбинация методов нуклеофильного ароматического замещения водорода и кросс-сочетания по Сузуки является эффективной стратегией синтеза 4-(гет)арил- и 4,5-ди(гет)арилзамещённых пиримидинов.
• Проведена окислительная фотоциклизация 4,5-ди(тиенил)- и 5-(бензо[й]тиенил)-4-(2-
тиенил)замещённых пиримидинов, приводящая к образованию новых полициклических систем: дитиено[2,3-/: 3',2'-А]хиназолина, дитиено[3,2-/: 3',2'-А]хиназолина [1]бензотиено[2,3-/]тиено[3',2'-А]хиназолина и [1]бензотиено[3,2-/]тиено[3',2'-
А]хиназолина.
• Осуществлён целевой синтез красителей для цветосенсибилизированных солнечных батарей, содержащих пиримидиновый цикл в качестве акцепторной «якорной» группы.
• Продемонстрирована возможность участия 4-(2-тиенил)замещённых пиримидинов в реакции циклопалладирования.
Практическая значимость работы
Предложена эффективная стратегия синтеза 4-(гет)арил- и 4,5-ди(гет)арилзамещённых пиримидинов, состоящая в функционализации доступных пиримидиновых субстратов комбинацией 8мН-реакций и кросс-сочетания по Сузуки. Среди полученных в результате разработки данного подхода производных пиримидина выявлены соединения, обладающие высокой туберкулостатической активностью, дальнейшая модификация структуры которых может стать направлением поиска новых противотуберкулёзных агентов. В ходе целенаправленного введения донорных флуорофорных групп проведён синтез красителей-сенсибилизаторов для солнечных батарей, содержащих пиримидин в качестве нетрадиционной «якорной» группы. На примере получения дитиенохиназолинов и [1]бензотиенотиенохиназолинов показана эффективность окислительной фотоциклизации 4,5-ди(гет)арилзамещённых пиримидинов как способа получения новых полициклических систем, представляющих интерес в качестве органических полупроводников.
Объекты исследования
Пиримидин, 5-бром-пиримидин, 2-хлорпиримидин, С(4) и/или С(5) (гет)арилзамещённые пиримидины.
Достоверность полученных данных
Достоверность и надежность полученных данных обеспечена применением современных и стандартных методов исследования, а также воспроизводимостью результатов экспериментов. Анализ состава, структуры и чистоты полученных соединений осуществлялся на сертифицированных и проверенных приборах в Институте органического синтеза им. И. Я. Постовского УрО РАН.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Комбинация реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода (8мН) и кросс-сочетания по Сузуки как эффективная стратегия синтеза
4.5- ди(гет)арилзамещённых пиримидинов.
2. Целенаправленный синтез красителей-сенсибилизаторов для солнечных батарей на основе 4-(2-тиенил)замещённых пиримидинов.
3. Получение новых полициклических систем в реакции окислительной фотоциклизации
4.5- ди(2(3)-тиенил)-замещённых пиримидинов.
4. Результаты исследования комплексообразующей способности 4-(2-тиенил)замещённых пиримидинов.
Личный вклад соискателя состоит в теоретическом обосновании целей и постановке задач исследования, планировании и проведении необходимых химических экспериментов, обработке и интерпретации экспериментальных данных, подготовке ряда публикаций по выполненной работе, написании текста диссертации и автореферата.
Апробация работы
Полученные результаты представлены диссертантом на конференциях всероссийского и международного уровня, в том числе на Всероссийской конференции «Органический синтез: химия и технология» (Екатеринбург, 2012), IX Всероссийской конференции «Химия и медицина» с молодежной научной школой по органической химии (Уфа-Абзаково, 2013), 18-м Европейском симпозиуме по органической химии (Марсель, Франция, 2013), Всероссийской с международным участием научной конференции «Полифункциональные химические материалы и технологии» (Томск, 2013), Уральском научном форуме «Современные проблемы органической химии» (Екатеринбург, 2015), 19-м Европейском симпозиуме по органической химии (Лиссабон, Португалия, 2015) и Первой всероссийской конференции по химии элементоорганических соединений и полимеров «ИНЭОС ОР1;.-2015» (Москва, 2015).
Публикации
Основное содержание исследования опубликовано в 18 научных работах, в том числе 8 научных статьях в рецензируемых научных журналах, которые рекомендованы ВАК РФ для публикации результатов диссертационных исследований, 1 патенте РФ на изобретение и 9 тезисах докладов научных конференций международного и российского уровней.
Структура и объём диссертации
Диссертационная работа выполнена на 177 страницах, состоит из введения, литературного обзора (глава 1), обсуждения результатов (глава 2), экспериментальной части (глава 3), а также списка сокращений и условных обозначений, заключения и списка литературы. Работа содержит 48 схем, 43 таблицы, 50 рисунков. Библиографический список цитируемой литературы состоит из 259 наименований.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

1. Кислотная активация субстрата является эффективным методом проведения реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода (SNH) в пиримидине и его производных, замещённых по положению С(5).
2. Комбинация реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода и кросс-сочетания по Сузуки является эффективной стратегия синтеза С(4) и/или С(5) моно- и ди(гет)арилзамещённых пиримидинов.
3. В реакции окислительной фотоциклизации 4,5-ди(гет)арилзамещённые пиримидины трансформируются в полициклические системы, что показано на примере получения неописанных ранее дитиенохиназолинов и [1]бензотиенотиенохиназолинов.
4. 4-(Гет)арилзамещённые пиримидины, содержащие флуорофорные группы, могут быть использованы в качестве материалов для органической электроники, в частности, как красители-сенсибилизаторы для солнечных батарей.
5. Получение новых производных пиримидина на основе С(4) и/или С(5) моно- и ди(тиенил)замещённых структур может стать перспективным направлением в поиске новых противотуберкулёзных агентов.
6. 4-(2-Тиенил)замещённые пиримидины обладают комплексообразующими свойствами, выступая в качестве монодентатных лигандов в реакциях с ионами JJ-металлов и хелатирующих лигандов в реакциях циклопалладирования.



1. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Combination of the Suzuki-Miyaura cross-coupling and nucleophilic aromatic substitution of hydrogen (SNH) reactions as a versatile route to pyrimidines bearing thiophene fragments / E. V. Verbitskiy, E. M. Cheprakova, P. A. Slepukhin, M. I. Kodess, M. A. Ezhikova, M. G. Pervova, G. L. Rusinov, O. N. Chupakhin, V. N. Charushin // Tetrahedron.
- 2012. - V. 68. - I.27-28. - P. 5445-5452. DOI: 10.1016/j.tet.2012.04.095 (0,33 п.л./0,16 п.л.)
2. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Consecutive SNH and Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reactions
- an Efficient Strategy to Pyrimidine Bearing Pyrrole and Indole Fragments / E. V. Verbitskiy, G. L. Rusinov, V. N. Charushin, O. N. Chupakhin, E. M. Cheprakova, P. A. Slepukhin, M. G. Pervova, M. A. Ezhikova, M. I. Kodess //European Journal of Organic Chemistry. - 2012. -
I. 33. - P. 6612-6621. DOI: 10.1002/ejoc.201201035 (0,42 п.л./0,2 п.л.)
3. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Microwave-assisted palladium-catalyzed C-C coupling versus nucleophilic aromatic substitution of hydrogen (SNH) in 5-bromopyrimidine by action of bithiophene and its analogues / E. V. Verbitskiy, E. M. Cheprakova, E. F. Zhilina, M. I. Kodess, M. A. Ezhikova, M. G. Pervova, P. A. Slepukhin, J. O. Subbotina, A. V. Schepochkin, G. L. Rusinov, O. N. Chupakhin, V. N. Charushin // Tetrahedron. - 2013. - V. 69. - I. 25. - P. 5164-5172. DOI: 10.1016/j.tet.2013.04.062 (0,375 п.л./0,19 п.л.)
4. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Synthesis, spectral and electrochemical properties of pyrimidine- containing dyes as photosensitizers for dye-sensitized solar cells / E. V. Verbitskiy, E. M. Cheprakova, J. O. Subbotina, A. V. Schepochkin, P. A. Slepukhin, G. L. Rusinov, V. N. Charushin, O. N. Chupakhin, N. I. Makarova, A. V. Metelitsa, V. I. Minkin // Dyes and Pigments. - 2014. - V. 97. - I. 1. - P. 201-214. DOI: 10.1016/j.dyepig.2013.09.006 (0,58 п.л./0,28 п.л.)
5. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Dithienoquinazolines - A Convenient Synthesis by the Oxidative Photocyclization of 4,5-Dithienyl-Substituted Pyrimidines and Their Photophysical Properties / E. V. Verbitskiy, P. A. Slepukhin, M. S. Valova, E. M. Cheprakova, A. V. Schepochkin, G. L. Rusinov, V. N. Charushin // European Journal of Organic Chemistry. - 2014. - I. 36. - P. 8133-8141. DOI: 10.1002/ejoc.201403212 (0,375 п.л./0,19 п.л.)
6. Чепракова (Династия), Е. М. Синтез 5-(гет)арил- и 4,5-ди(гет)арил-2- (тио)морфолинопиримидинов из 2-хлорпиримидина с использованием реакций SNHи кросс-сочетания / Е. М. Чепракова, Е. В. Вербицкий, М. А. Ежикова, М. И. Кодесс, М. Г. Первова, П. А. Слепухин, М. С. Топорова, М. А. Кравченко, И. Д. Медвинский, Г. Л. Русинов, В. Н. Чарушин // Известия РАН. Серия химическая. - 2014. - №6. - С. 1350¬1358.DOI: 10.1007/s11172-014-0602-y (0,375 п.л./0,19 п.л.)
7. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Synthesis, and structure-activity relationship for C(4) and/or C(5) thienyl substituted pyrimidines, as a new family of antimycobacterial compounds / E. V. Verbitskiy, E. M. Cheprakova, P. A. Slepukhin, M. A. Kravchenko, S. N. Skornyakov, G. L. Rusinov, O. N. Chupakhin, V. N. Charushin // European Journal of Medicinal Chemistry. - 2015.
- V. 97. - P. 225-234. DOI: 10.1016/j.ejmech.2015.05.007 (0,42 п.л./0,2 п.л.)
8. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Synthesis and characterization of new complexes derived from 4-thienyl substituted pyrimidines / E. M. Cheprakova, E. V. Verbitskiy, M. A. Kiskin, G. G. Aleksandrov, P. A. Slepukhin, A. A. Sidorov, D. V. Starichenko, Y. N. Shvachko, I. L. Eremenko, G. L. Rusinov, V. N. Charushin // Polyhedron. - 2015. - V. 100. - P. 89-99. DOI:10.1016/j.poly.2015.07.016 (0,46 п.л./0,22 п.л.)
Патент:
1. Чепракова (Династия), Е. М.Способ получения 5-(гет)арил-4-(2-тиенил)-2-
(тио)морфолинопиримидина / В. Н. Чарушин, Г. Л. Русинов, Е. В. Вербицкий, Е. М. Чепракова // Патент РФ 2547844 C1, Бюллетень изобретений №10 - 2015 от 10.04.2015.
Тезисы докладов:
1. Чепракова (Династия), Е. М. Последовательность реакций SNHи кросс-сочетания по Сузуки как эффективная стратегия синтеза 4,5-ди(гет)арилзамещенных пиримидинов / Е. В. Вербицкий, Е. М. Чепракова, Е. Ф. Жилина, Г. Л. Русинов, О. Н. Чупахин, В. Н. Чарушин // Всероссийская конференция «Органический синтез: химия и технология». Екатеринбург, 4-8 июня 2012 г.: сб. тез. . - Екатеринбург, 2012. - С. У9. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)
2. Чепракова (Династия), Е. М. Новые полизамещенные пиримидины и полициклические системы на их основе: синтез и биологическая активность // Е. В. Вербицкий, Е. М. Чепракова, М. А. Кравченко, И. Д. Медвинский, Г. Л. Русинов, О. Н. Чупахин, В. Н Чарушин // Химия и Медицина: тезисы докладов IX всероссийской конференции с молодежной научной школой по органической химии, 4-8 июня 2013 г., Уфа-Абзаково.
- Уфа, 2013. - С. 47-48. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)
3. Чепракова (Династия), Е. М. Фунгистатическая активность новых ди(гет)арилзамещенных диазинов / Е. В. Вербицкий, Л. И. Юровских, Н. П. Евстигнеева, Г. Л. Русинов, О. Н. Чупахин, В. Н. Чарушин // Химия и Медицина: тезисы докладов IX всероссийской конференции с молодежной научной школой по органической химии, 4-8 июня 2013 г., Уфа-Абзаково. - Уфа, 2013. - С. 320-321. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)
4. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Consecutive SNH and Pd-catalyzed coupling reactions - an efficient synthetic strategy to pyrimidines bearing electron-rich heterocyclic fragments // V. N. Charushin, O. N. Chupakhin, G. L. Rusinov, E. V. Verbitsky, E. M. Cheprakova // 18th European Symposium on Organic Chemistry (ESOC-2013). July 7-12, 2013. - Marseille, France. - P 158. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)
5. Чепракова (Династия), Е. М. Координационные свойства 4-(гет)арилзамещенных и 4,5-ди(гет)арилзамещенных пиримидинов в реакциях комплексообразования с трифлатами и пивалатами 3d-металлов / Е. М. Чепракова, Е. В. Вербицкий, М. А. Кискин, Г. Л. Русинов, А. А. Сидоров // Полифункциональные химические материалы и технологии: материалы всероссийской с международным участием научной конференции: в 2 т., Томск, 21-23 ноября 2013. - Томск: ТГУ, 2013 - Т. 1. - С. 253-254. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)
6. Чепракова (Династия), Е. М. Моно-, ди- и три(гет)арилзамещенные пиримидины: синтез и биологическая активность / Е. В. Вербицкий, Г. Л Русинов, В. Н Чарушин // Проблемы теоретической и экспериментальной химии: тезисы докладов XXV Российской молодежной научной конференции. Екатеринбург, 22-24 апреля 2015. - Екатеринбург, Изд-во УрФУ, 2015. - С. 441-442. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)
7. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Combination of the SNH reaction, Suzuki cross-coupling and photocyclization as a versatile strategy for construction of new polycyclic systems on the basis of the pyrimidine scaffold / E. M. Cheprakova, E. V. Verbitskiy, G. L. Rusinov, O. N. Chupakhin, V. N. Charushin // 19h European Symposium on Organic Chemistry (ESOC-2015). Book of abstracts. July 12-16, 2015. - Lisboa, Portugal. - P. 196. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)
8. Cheprakova (Dinastiya), E. M. Synthesis of new C(4) and/or C(5) thienyl substituted pyrimidines as potential antimycobacterial agents / E. V. Verbitskiy, E. M. Cheprakova, M. A. Kravchenko, S. N. Skornyakov, G. L. Rusinov, O. N. Chupakhin, V. N. Charushin // 19h European Symposium on Organic Chemistry (ESOC-2015). Book of abstracts. July 12-16, 2015. - Lisboa, Portugal-P. 450. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)
9. Чепракова (Династия), Е. М. Поли(гет)арилзамещенные пиримидины и пиразины: синтез, биологическая активность и фотофизические свойства / Е. В. Вербицкий, Е. М. Чепракова, Г. Л. Русинов, О. Н. Чупахин, В. Н. Чарушин // Первая всероссийская конференция по химии элементоорганических соединений и полимеров «ИНЭОС OPEN-2015». Москва, 17-18 ноября 2015. - C. 10-15. (0.10 п.л. / 0.05 п.л.)

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.