Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В ходе выполнения проекта были получены следующие основные результаты. 1. На 25 примерах отработана препаративная методика получения 2-винилбензиламинов, содержащих заместители как у атома азота, так и у атома углерода аминометиленовой группы. Реакция базируется на однореакторном процессе, включающем кватернизацию изохинолина (или 1-метилизохинолина) алкилгалогенидами или алкилсульфатами с последующим восстановлением солей изохинолиния муравьиной кислотой. Далее 1,2,3,4-тетрагидроизохинолины вводятся в повторную реакцию алкилирования / расщепления по Гофману, с образованием целевых 2-аминометилстиролов. Наиболее эффективным реагентом для расщепления четвертичных солей по Гофману оказались щелочи (NaOH, KOH) в кипящем изопропаноле (реакции в метаноле и этаноле неизменно давали худшие результаты, что мы связываем с их более низкими температурами кипения), это позволило получить целевые 2-(N,N-диалкиламинометил)стиролы с выходами не менее 60% в пересчёте на исходный изохинолин (1-метилизохинолин) после четырех стадий. Весь процесс легко масштабируется и может быть использован в промышленности. 2. Оптимизирована методика получения “хлороформного аддукта” - (2,4,6-триметилфенил)-2-трихлорометилимидазолидина. Продукт конденсации триэтоксиметана и 2,4,6-триметиланилина вводился в реакцию алкилирования с дихлорэтаном в присутствии основания Хюнига, что позволило с количественным выходом получить соль соответствующего имидазолидина. Взаимодействие последнего с гранулированной щелочью в хлороформе приводило к получению 1,3-димезитил-2-(трихлорметил)имидазолидина с общим выходом 87%. При этом отсутствовала необходимость в выделении промежуточных продуктов. Так же был оптимизирован выход ключевого интермедиата для синтеза катализаторов Граббса - инденилиденового комплекса - дихлоро(3-фенил-1H-инден-1-идиден)бис(трициклогексилфосин)рутения, выход которого удалось поднять до 93-95% за счёт подбора оптимальных условий реакции (растворителей и температуры). 3. На основе перечисленных выше исходных блоков были получены и исследованы в реакциях метатезиса олефинов около 15 азотсодержащих карбениевых металлокомплексов типа Ховейда-Граббса, содержащих шестичленный цикл с координационной связью N→Ru. Синтезированные производные рутения оказались стабильными светло-зелеными порошками, которые хранится на воздухе в открытых бюксах при комнатной температуре без изменения своих свойств. Катализаторы обладают хорошей растворимостью в CH2Cl2, CHCl3 и умеренной - в бензоле и толуоле, следовательно, могут быть использованы практически для любых препаративных целей. Эти ценные свойства и лёгкость получения новых металлокомплексов делают их перспективными объектами для промышленного синтеза. 4. Демонстрация каталитических свойств комплексов рутения осуществлялась в «стандартных» реакциях метатезиса. В качестве тестовых объектов были выбраны наиболее доступные исходные алкены и диены, позволяющие получать в качестве продуктов метатезиса одно или два вещества. Для реакции кросс-метатезиса (СМ) были использованы стирол и аллилбензол, диэтилдиаллилмалонат и диаллилтозиламид - для циклизаций метатезиса с замыканием цикла (RCM), норборнен в сочетании со стиролом или гексеном-1 исследовали в процессах размыкания цикла – кросс-метатезиса (ROCM). Выбор объектов объяснялся также возможностью контроля хода реакций и составов реакционных смесей с использованием метода ГХМС. Катализаторы оказались активны во всех процессах метатезиса. Реакция наиболее успешно протекает в интервале температур 40-60 °С в дихлорметане или хлороформе, выходы продуктов метатезиса в ряде случаев достигают 97%. В ходе экспериментов предварительно выявлена важная закономерность: увеличение каталитической активности катализатора происходит с ростом длины координационной связи рутений – азот в шестичленном цикле. Длины связей Ru→N, как и остальные структурные параметры катализаторов, были определены на основании данных РСА (всего выполнено 8 рентгеноструктурных исследований). Сформулированное выше предположение позволит создавать новые катализаторы метатезиса с заведомо известными каталитическими свойствами, которые будут зависеть от стерического объёма заместителей, окружающих атом рутения. 5. По известным и разработанным нами методикам были синтезированы оригинальные объекты для последующего их исследования в реакциях метатезиса – 3a,6-эпоксиизоиндолы и аннелированные с другими гетероциклами диэпоксинафталины. Таким образом, синтезированные карбениевые металлокомплексы на основе рутения проявили высокую каталитическую активность в реакциях метатезиса олефинов, не уступают по свойствам коммерчески доступным катализаторам Граббса и Ховейда-Граббса 1-ого, 2-ого и 3-его поколений, а некоторых случаях и превосходят их по активности. Комплексы проявляют высокую каталитическую активность в реакциях метатезиса в количестве 0.01 моль % по отношению к использованному алкену.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе выполнения работ второго года исследований были получены следующие основные результаты. 1. Синтезированы новые металлокомплексные катализаторы метатезиса олефинов типа Ховейда-Граббса и включающие в свою структуру шестичленный цикл с координационной связью N→Ru. При синтезе варьировался объем заместителей при атоме азота и в NCN-карбениевом фрагменте. Исследована каталитическая активность полученных комплексов по отношению к реакциям метатезиса олефинов (RCM, RORCM, CM). Показано, что с увеличением пространственного объёма заместителей при атоме азота увеличивается длина донорно-акцепторной связи азот – рутений, что является причиной возрастания каталитической активности рутениевого производного. Реакции метатезиса с наиболее активными катализаторами начинаются при 40 °С и требуют использования менее 0.1 моль % металлокомплекса. Наименее стерически нагруженные карбениевые комплексы проявляют активность в отношении реакций CM и RCM в диапазоне температур от 60 до 110 °С и мольном содержании 1 %. Установлено, что стабильность катализаторов в реакциях метатезиса увеличивается с уменьшением длины координационной связи N→Ru. Наименее активные катализаторы можно использовать в воздушной атмосфере и с применением перегнанных, но не абсолютизированных растворителей (дихлорметан, бензол, толуол). 2. Получены новые металлокомплексные катализаторы метатезиса олефинов типа Ховейда-Граббса, имеющие в структуре шестичленный цикл с координационной связью S→Ru и несущие различные по объему заместители на атоме серы (от н-пропильного и фенильного до трет-бутильного). Методом РСА показано, что в отличие от азотсодержащих аналогов, серусодержащие производные рутения могут иметь структуру с перпендикулярно располагающимися связями рутений – хлор. Экспериментально доказано, что каталитическая активность серусодержащих комплексов по отношению к реакции метатезиса олефинов не уступает их азотсодержащим аналогам и находится на уровне 0.5-1 моль %. В целом, за два года исследований нами было получено более 20 новых рутениевых комплексов, которые по своей стабильности и каталитической активности не уступают, а иногда и превосходят коммерческие катализаторы Ховейда-Граббса 2-ого поколения (например, содержащих O-i-Pr фрагмент). 3. Для демонстрации каталитических возможностей рутениевых комплексов начато их систематическое использование в реакциях метатезиса олефинов различного строения. В рамках отчётного периода, реакцией [4+2] циклоприсоединения между активированными алкинами (эфиры ацетилендикарбоновой кислоты и гексафторбутина) и дифурфурил бис-диенами, синтезирована серия аннелированных диэпоксинафталинов, методом РСА изучена их молекулярная, а методом DFT – электронная структура. Взаимодействием гомоаллиламинов с ангидридами альфа,бета-непредельных кислот были получены 3-алкенилзамещённых 3а,6-эпоксиизоиндолы – перспективные объекты для последующего исследования в реакциях RORCM. 4. В ходе исследования реакции между броммалеиновым ангидридом и 3-(фурил)аллиламинами обнаружена уникальная тандемная последовательность реакций ацилирования / циклоприсоединения / миграции ароматичности / раскрытия цикла в ходе которой происходит образование системы фуро[2,3-f]изоиндола и наблюдается “миграция ароматичности” из фуранового кольца в циклогексановое.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В истёкшем году были получены три серии новых рутениевых металлокомплексов типа Ховейда-Граббса (серусодержащие, содержащие спироаннелированный атом азота и бидентатные с двумя хелатирующими гетероатомами). Все рутениевые хелаты объединяет наличие в их структуре шестичленного цикла, включающего координационную связь рутений-азот или рутений-сера. Синтез целевых субстратов осуществлялся по “классической” препаративной схеме, отработанной нами за предыдущие годы выполнения проекта, которая позволяет нарабатывать до 10 г целевого продукта за один раз. Исходными служили дешёвые, промышленно доступные, 1,2,3,4-тетрагидроизохинолины, терминальные дигалогениды, тиолы, хлорид Ru(III), дифенилпропаргиловый спирт и имидазолидин (SIMesH(CCl3)). Выходы продуктов после всех стадий в пересчёте на хлорид рутения колебались на уровне 30-60%. Все полученные рутениевые комплексы оказались зелеными кристаллами стабильными при комнатной температуре на воздухе в течение многих лет. Многие из этих комплексов оставались интактными в широком диапазоне температур и растворителей, что позволяет работать с ними практически в любых сферах лабораторного синтеза и производства. Полученные рутениевые катализаторы были исследованы в реакциях кросс-метатезиса, метатезиса с замыканием цикла, метатезиса с размыканием-замыканием цикла, где проявили высокую активность в концентрациях от 0.01 до 0.5 мольных % и в диапазоне температур от комнатной до 140 °С. Наилучшие характеристики показал комплекс на основе морфолина, который, например, приводил к 100% конверсии N,N-диаллил-пара-толуолсульфонамида при комнатной температуре и 0.01% загрузке. Все комплексы были детально охарактеризованы методами ЯМР и РСА, что позволило достоверно измерить длину координационной связи азот-рутений, которая отвечает за каталитическую активность комплексов. Таким образом было показано, что чем больше длина донорно-акцепторной связи рутений-азот, тем выше каталитическая активность комплекса в реакциях метатезиса олефинов. Получены дополнительные спектральные данные позволяющие проводить корреляцию между химическими сдвигами ядер углерода и водорода в спектрах ЯМР с длиной связи азот-рутений. В ходе синтеза серусодержащих металлокомплексов была обнаружена уникальная цис/транс-изомеризация заместителей (атомов хлора и фрагмента SR) вокруг центрального атома рутения. Оптимальными условиями для получения менее устойчивых транс-комплексов (продукты кинетического контроля) был гептан при 80 ℃, 1 ч. Для синтеза более стабильных цис-изомеров (продукты термодинамического контроля) наиболее подходящим растворителем оказался 1,2-дихлорэтан, 4 ч при 100 ℃. Показана принципиальная возможность сборки комплексов типа Ховейда-Граббса на основе стиролов, несущих во втором положении цепочку с двумя p-донорными гетероатомами (N, S, O). Продемонстрирован каталитический потенциал соединений рутения, на примерах метатезиса с раскрытием кратной связи на поли- и гетероциклических объектах, включающих в свой состав 7-оксабициклогептеновый фрагмент. Так при кросс-метатезисе 3а,6-эпоксиизоиндолонов образуются дивинилфуро[2,3-c]пирролы, из 3-аллил(металлил)-3а,6-эпоксиизоиндолонов в результате метатеза с размыканием-замыканием кольца получаются системы циклопента[b]фуро[2,3-c]пиррола, а конденсированные 1,4:5,8-диэпоксинафталины дают в результате этилен-промотируемого метатезиса производные 6,9b-эпоксифуро[2',3',4':4,5]изохромено[7,8-c]пиррола.