Аннотация
Производные гетероциклопентадиенов – пиррола, фурана и тиофена, широко используются в качестве лекарств, красителей, мономеров, функциональных материалов. Фурановые соединения получают из углеводов растительной биомассы, производные тиофена - преимущественно из продуктов переработки ископаемого топлива, пирролы – как из биомассы животного и растительного происхождения, так и из других углеводородов. Разработано множество методов функционализации гетероциклопентадиенов, которые, однако, базируются преимущественно на реакциях функциональных групп в положениях 2 и 5-гетероцикла, либо на реакциях электрофильного замещения и СН-функционализации, также в положениях 2 и 5 гетероцикла. Важной проблемой химии гетероциклопентадиенов является функционализация положений 3 и 4 гетероцикла при отсутствии в них функциональных групп. Положения 3 и 4 считаются малореакционноспособными, а методы металл-катализируемой активации С(3)-Н и С(4)-Н связей находятся лишь на начальном этапе развития и часто сопряжены с побочными реакциями активации связи С(5)-Н или С-С связей между циклом и функциональной группой в положении 2 или 5. Следует отметить, что активация С-С связей также может стать эффективным инструментом в химии гетероциклопентадиенов при решении проблем селективности. Поэтому развитие методов селективной активации С(3)-Н, С(4)-Н и С-С связей между гетероциклом и функциональной группой в соединениях-платформах является актуальной задачей. Проект направлен на создание эффективной методологии функционализации гетероциклического ядра гетероциклопентадиенов (фуран, тиофен, пиррол) на основе реакций активации С-Н и С-С связей в условиях металлокомплексного катализа. Основное внимание в проекте будет уделяться реакциям С-Н активации в положениях 3 и 4 производных фурана, тиофена и пиррола (арилирование, алкилирование, алкенилирование, карбонилативное арилирование, карбонилативное алкилирование и др.). В качестве катализаторов будут исследованы как «безлигандные» системы на основе Ru, Pd, Ni и др. металлов, так и комплексы металлов с различными лигандами (N-гетероциклическими карбенами, азотистыми соединениями, фосфинами и др.). Для селективной активации положений 3 и 4 гетероциклического ядра планируется в качестве направляющих групп задействовать функциональные группы в положениях 2 и 5. В том числе планируется исследовать влияние различных способов передачи энергии для активации металл-каталитизируемых реакций – термическая активация, фотоиндуцируемый катализ, механохимическая активация. Ключевые элементы новизны разрабатываемой методологии: • Селективная функционализация гетероциклопентадиенов с активацией С-Н связей в положениях 3 и 4 ядра, а также С-С связей между гетероциклом и С(2,5)-функциональными группами. • Новые каталитические системы на основе переходных металлов для реакций С-Н и С-С активации производных фурана, тиофена и пиррола; • Разработка новых методов синтезов востребованных и потенциально полезных химических веществ таких как мономеры, реагенты, фотоакивные соединения, органические проводники, биологически активные соединения и др.

Ожидаемые результаты
Будут разработаны новые методы селективной СН-функционализации гетероциклопентадиенов (производных фурана, тиофена и пиррола) в положениях 3, 4 и 5 гетероциклического ядра, а также методы активации С-С связей между гетероциклом и функциональными группами в положениях 2 и 5 ядра. Будут разработаны новые эффективные каталитические системы на основе переходных металлов (Ru, Pd, Ni и др.) и их комплексов с N-гетероциклическими карбенами и др. лигандами для реакций С-Н и С-С активации гетероциклопентадиенов. Предложенные системы также могут найти применение в реакциях СН-активации других малоактивных гетероароматических субстратов. Будут разработаны методы получения новых реагентов и мономеров на основе металл-катализируемых реакций активации С-Н и С-С связей гетероциклопентадиенов (арилирования, алкилирования, алкенилирования, карбонилативного арилирования и алкилирования), получены и охарактеризованы новые вещества, представляющие интерес в качестве потенциальных реагентов, мономеров, фотоактивных соединений. Эти методы позволят существенно увеличить возможности использования гетероциклопентадиенов. Запланированные результаты полностью соответствуют мировому уровню исследований и будут опубликованы в ведущих международных изданиях (планируется не менее 9 статей, в том числе не менее трех статей в высокорейтинговых международных журналах, входящих в первый квартиль Web of Science).