Тема: КОМБИНАЦИЯ РЕАКЦИЙ НУКЛЕОФИЛЬНОГО АРОМАТИЧЕСКОГО ЗАМЕЩЕНИЯ ВОДОРОДА (8кН) И КРОСС-СОЧЕТАНИЯ ПО СУЗУКИ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПИРИМИДИНОВ
Характеристики работы
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ
📖 Введение
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.
✅ Заключение
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.



