Химики разработали простой метод получения новых фторсодержащих гетероциклов

09:50, 10 августа 2021

На его основе в дальнейшем можно получать вещества для медицинской и агрохимии

В исследовании Диана Нигаматова оптимизировала условия реакции и осуществляла синтез пиронов. Фото: Анастасия Фарафонтова.

Химики Уральского федерального университета разработали очень простой и достаточно эффективный метод получения фторсодержащих гетероциклов. Данный подход позволяет на основе доступных реагентов изготавливать вещества, представляющие интерес для медицинской и агрохимии. Описание метода и новых соединений, полученных с его помощью, опубликованы в журнале Molecules.

«Одной из наиболее известных качественных реакций в школьной химии является бромирование кратной связи в алкенах. Это превращение всегда протекает гладко и приводит к обесцвечиванию раствора брома. Мы решили исследовать в этой реакции сложные молекулы, содержащие двойную связь и фрагмент фторированного 1,3-дикетона, который тоже может легко бромироваться. Несмотря на конкуренцию этих двух процессов взаимодействия с бромом и возможность образования большого количества побочных продуктов, нам удалось провести трансформацию с высокой селективностью и хорошей конверсией», — поясняет доцент кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений УрФУ Дмитрий Обыденнов.

В результате исследований выяснилось, что с помощью нового метода можно получать ряд новых фторированных 4-пиронов. Данные пироны оказались химически очень активными молекулами и селективно вступали в разнообразные реакции, отмечают ученые. Таким образом, на основе этих активных молекул и найденного метода можно создавать широкий ряд новых фторсодержащих соединений, которые являются базовыми гетероциклическими структурами для медицинской химии (вещества с противовирусной, противораковой, противовоспалительной активностью и пр.) и агрохимии (гербициды, инсектициды, фунгициды и др.).

Метод оказался одним из лучших для получения фторсодержащих пиронов по трем причинам: он является однореакторным, включает простой способ выделения целевого продукта и довольно общий, что позволяет варьировать природу ароматического заместителя, длину фторсодержащей цепочки, а также количество атомов фтора в ней.

«Мы решили вместе с коллегами детально изучить реакцию, чтобы распространить ее на широкий ряд соединений. Было исследовано влияние природы растворителя на протекание бромирования. Оказалось, что наилучшими условиями является проведение реакции в дихлометане или бензоле. Изменяя количество эквивалентов брома, нам удалось добиться введения двух или трех атомов брома, — описывает процесс работы Дмитрий Обыденнов. — На второй стадии работы мы исследовали циклизацию бром-содержащих молекул путем внутримолекулярного замещения брома для получения гетероциклических соединений, 4-пиронов. Чтобы максимально упростить процесс и повысить его эффективность, мы решили провести синтез целевых пиронов в однореакторном режиме, то есть без выделения промежуточных продуктов бромирования».

Отметим, химики работают над усовершенствованием этого метода в течение трех лет. Исследование поддержал Российский научный фонд (проект № 18-13-00186).

Справка

Около 30% всех лекарственных соединений содержат атом фтора. Фтор — это один из самых электроотрицательных элементов. Его вводят в структуру молекулы, чтобы улучшить физические и биологические свойства, а также повысить реакционную способность, по сравнению с нефторированными аналогами. Введение атомов фтора в молекулу с помощью прямого фторирования является сложным и проблемным процессом из-за низкой селективности. Поэтому ученые работают над поиском и подбором новых активных реагентов, которые послужат основой для конструирования фторсодержащих молекул сложного строения.