Печать
Просмотров: 14475

Научная группа профессора И.А. Баловой (архив)

Обновлено

ГРУППА АЦЕТИЛЕНОВОЙ ХИМИИ

Рабочие помещения: 4072, 4073, 4076


Balova

e-mail: Balova.irina@chem.spbu.ru

408358defcf4e39dcd8180710545233a 400x400

Руководитель научной группы: 

Директор Инcтитута химии, профессор, д.х.н.

Балова Ирина Анатольевна

Образование: ЛГУ им. А.А. Жданова 1989 - к.х.н.,

СПбГУ '2009 - д.х.н.

тема кандидатской диссертации: «Прототропная изомеризация диацетиленовых соединений и ее применение в синтезе диацетиленовых мономеров»

науч. рук. – проф., д.х.н. Ирина Алексеевна Фаворская

тема докторской диссертации: «Синтез, свойства и превращения функционализированных диацетиленов»


Ацетиленовая химия является увлекательной и плодотворной областью исследований. Широкий спектр применения ацетиленовых соединений связан с их уникальным синтетическим потенциалом, обусловленным способностью тройных углерод-углеродных связей вступать в реакции электрофильного, нуклеофильного, радикального и циклоприсоединения.

cetylene Chemistry

В 2005 году в издательстве Wiley была издана монография «Acetylene Chemistry: Chemistry, Biology and Material Science», а в 2008 году еще одна – «Modern Acetylene Chemistry». Эти книги отражают полный потенциал современной химии ацетилена: от органического синтеза через материаловедение в биоорганическую химию. Наиболее актуальные и перспективные направления современной химии ацетиленовых производных связаны с синтезом карбо- и гетероциклов, макроциклических соединений, проводящих полимеров, производных переходных металлов, хиральных макромолекул и т.д.

Активной областью исследований в последние десятилетия также является химия ендиинов и диендиинов, способных подвергаться циклизации Бергмана или Майерс-Сайто с образованием бирадикальных интермедиатов. Эти исследования связаны с разработками ДНК-расщепляющих противоопухолевых препаратов и антибиотиков, аналогов Неокарциностатина (1), Эсперамицина (2), и других природных ендиинов. неокарзиностатин Природные активные ендииновые антибиотики, к сожалению, обладают высокой токсичностью и низкой селективностью, и получение их синтетических аналогов остается актуальной задачей.

Одним из основных направлений работы нашей группы является синтез аналогов природных ендииновых антибиотиков, которые содержат ендииновый макроцикл аннелированный с гетероциклическим ядром. Предложенный нами метод синтеза основан на реакции электрофильной циклизации функционализированных диацетиленов.

схема В нашей научной группе с помощью широкого арсенала методов разрабатываются подходы к синтезу открытоцепных и макроциклических ендииновых соединений, содержащих биосовместимые и биоориентированные структурные фрагменты.

На основании литературных данных можно с уверенностью утверждать, что на сегодняшний день реакции гомо-, гетеро- и кросс-сочетания с участием терминальных ацетиленов являются одним из самых эффективных синтетических инструментов, наиболее часто используемым при создании углерод-углеродной связи. Эти реакции применяются при молекулярном дизайне сложных молекул в супрамолекулярной химии, при направленном синтезе природных соединений и их аналогов и во многих других областях современной органической химии.

Вторым направлением исследований нашей группы является синтез и исследование каталитической активности новых палладиевых комплексов для получения эффективных катализаторов реакций кросс-сочетания. Получение палладиевых катализаторов осуществляется посредством одностадийной металлопромотируемой реакции нуклеофильного присоединения N-нуклеофилов (амины, амидины, гидразоны) к изонитрильным субстратам с образованием ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия (ADC-Pd). Благодаря простоте и количественному характеру данного подхода активно разрабатывается удобная методология приготовления стабильных гетерогенных каталитических систем (ADC-Pd-Support), пригодных к многократному использованию и обладающих высокой стабильностью в условиях реакции, что особенно важно для синтеза биологическиактивных субстратов. 

 Pd cycle on Pd BHA PS

Сотрудники

данилкина

e-mail: danilkina.natalia@gmail.com 

408358defcf4e39dcd8180710545233a 400x400 


доцент, к.х.н. Данилкина Наталья Александровна

Образование: Санкт-Петербургская Химико-Фармацевтическая Академия '2008 - к.х.н.

тема кандидатской диссертации: «Взаимодействие тиосемикарбазидов и тиокарбогидразидов с эфирами ацетиленкарбоновых кислот, строение и биологическая активность продуктов реакций»

науч. рук. – проф., д.х.н. Ивин Борис Александрович

сорокоумов e-mail:v.sorokoumov@spbu.ru

408358defcf4e39dcd8180710545233a 400x400


доцент, к.х.н. Сорокоумов Виктор Николаевич

Образование: СПбГУ '2005 – к.х.н.

тема кандидатской диссертации: «Синтез и превращения 2-бутадиинилзамещенных ариламинов и енаминов»

науч. рук. – проф., д.х.н. Балова Ирина Анатольевна

IMG 2341обрезкаe-mail: a.e.kulyashova@spbu.ru

ассистент, к.х.н. Куляшова Александра Евгеньевна

Образование: УГТУ-УПИ ‘2008 – бакалавр, УрФУ ‘2010 – магистр, СПбГУ '2013 – к.х.н.

тема кандидатской диссертации: «Синтез ендииновых систем, сопряженных с S,N-гетероинденами, на основе электрофильной циклизации орто-функционализированных (бута-1,3-диинил)аренов»

науч. рук. – проф., д.х.н. Балова Ирина Анатольевна

ляпунова e-mail: a.lyapunova@spbu.ru

408358defcf4e39dcd8180710545233a 400x400


стажёр-исследователь, к.х.н. Ляпунова Анна Геннадьевна

Образование: РХТУ им. Д.И. Менделеева '2009 - специалист, СПбГТИ(ТУ) '2013 - к.х.н.

тема кандидатской диссертации: «Новый подход к синтезу бензоселенофенов на основе превращений 4-(2-галогенарил)-1,2,3-селенадиазолов»

науч. рук. – проф., д.х.н. Петров Михаил Львович

Студенты и аспиранты


Mikhailov e-mail: v.n.mikhaylov@spbu.ru

white academia logo google scholar 408358defcf4e39dcd8180710545233a 400x400 mendeley

аспирант 3-го года обучения

Михайлов Владимир Николаевич

Образование: СПбГУ '2011 - бакалавр, СПбГУ '2013 - магистр

тема магистерской диссертации: «Сравнение каталитической активности хелатных ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II) в реакциях кросс-сочетания (Соногаширы и Сузуки)»

науч. рук. – проф., д.х.н. Балова Ирина Анатольевна,

доц., к.х.н. Сорокоумов Виктор Николаевич

аспирант 1-го года обучения

Тихомиров Александр Олегович

YlBRaR XQqo

аспирантка 1-го года обучения

Усманова Лилия Маратовна

усмановафотошоп


cтудент 4-го курса (базовый),

Ляхов Денис Мартин Игоревич

ляхов
 

студентка 3-го курса,

Хлынова Оксана Сергеевна

хлынова


Тематика исследований

  • Разработка эффективных методов получения моно- и диацетиленовых производных, химические превращения с их участием.
  • Разработка новых высокоактивных гомогенных и гетерогенных катализаторов на основе ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II) для реакций кросc-сочетаний.

Гранты

  • Грант РФФИ (мол_а) 12.15.422.2014 "Высокоэффективные катализаторы реакций кросс-сочетания на основе ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II) на полимерных носителях".
  • Грант Президента РФ для молодых кандидатов наук и их руководителей 12.11.514.2014 "Синтез макроциклических ацетиленовых соединений для медицинской и биоортогональной химии".
  • Грант РФФИ (мол_а) 12.15.448.2014 "Синтез и изучение свойств макроциклических аналогов природных ендииновых антибиотиков, конденсированных с гетероциклами".

Международные контакты

Наши выпускники

Замаратских ЕС

Замаратских Екатерина Сергеевна

Образование: СПбГУ '2006 - бакалавр, СПбГУ '2008 - магистр

тема магистерской диссертации: «Синтез хиральных оксазолин-N-оксидов для изучения их реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения к Pt(II)-активированным нитрилам»

науч. рук. – проф., д.х.н. Балова Ирина Анатольевна

Последнее место работы, должность:  ООО "Джонсон & Джонсон"  июнь 2014 г. - по настоящее время (руководитель отдела развития регионов, г. Москва)

  • к.х.н. Боровитов Максим Евгеньевич,
  • к.х.н. Виноградова Ольга Владимировна,
  • Машинцева Надежда,
  • Новиков Роман,
  • Абрамкин Сергей.

Избранные публикации за последние 5 лет:

1. Ring-Closing Metathesis of Co 2 (CO) 6 –Alkyne Complexes for the Synthesis of 11-Membered Dienediynes: Overcoming Thermodynamic Barriers By N. A. Danilkina, A. G. Lyapunova, A. F. Khlebnikov, G. L. Starova, Stefan Bräse, and Irina A. Balova From Journal of Organic Chemistry  (2015), 80 (11), pp 5546–5555 DOI: 10.1021/acs.joc.5b00409 | Language: English

The feasibility of ring-closing metathesis (RCM) as a synthetic entry to 10- and 11-membered dienediynes fused to a benzothiophene core was explored by experimental and theoretical investigations. An established sequence of iodocyclization of o-(buta-1,3-diynyl)thioanisoles followed by Sonogashira coupling to form diethynylbenzothiophenes was used to synthesize terminal benzothiophene-fused enediyne diolefins as substrates for RCM. Encountering an unexpected lack of reactivity of these substrates under standard RCM conditions, we applied DFT calculations to reveal that the underlying cause was a positive change in Gibbs free energy. The change in Gibbs free energy was also found to be positive for RCM of indole- and benzannulated terminal diolefins when affording smaller than 12-membered rings. We found that modification of the enediyne–diolefin substrate as the Co2(CO)6–alkyne complex allowed the target benzothiophene-fused 11-membered dienediyne to be obtained via RCM; the alkyne complexation strategy therefore provides one valid technique for overcoming challenges to macrocyclization of this kind.

Публикация отмечена D. F. Taber в Org. Chem. Highlights 2015, October 26.

2. Electrophilic Cyclization of Aryldiacetylenes in the Synthesis of Functionalized Enediynes Fused to a Heterocyclic Core By Danilkina, N. A.; Kulyashova, A. E.; Khlebnikov, A. F.; Brase, S.; Balova, I. A. From Journal of Organic Chemistry (2014), 79(19), 9018-9045. | Language: English, Database: CAPLUS

JOC

An efficient strategy for the synthesis of asym. substituted enediynes fused to benzothiophene, benzofuran, and indole was developed.  The proposed approach is based on the electrophilic cyclization of diacetylenes and Sonogashira coupling.  Thus, iodocyclization of readily available ortho-​functionalized (buta-​1,​3-​diynyl)​arenes was used as a direct way for the synthesis of 2-​ethynyl-​3-​iodoheteroindenes (e.g., I → II)​.  These substrates and their modified derivs. were easily converted by Sonogashira coupling with acetylenes to a variety of asym. substituted acyclic enediynes fused to heterocycles.  The tolerance of the developed methodol. to a variety of functional groups is a great advantage in the synthesis of macrocyclic enediyne systems fused to a heterocyclic core.  Synthesis of indole-​fused 12-​membered macrocyclic dienediyne (III) was achieved using ring-​closing metathesis as a key step.

3. Synthesis of 2-​(buta-​1,​3-​diynyl)​-​N,​N-​dimethylanilines using reductive methylation step By Kulyashova, Alexandra E.; Mikheeva, Elena V.; Danilkina, Natalia A.; Balova, Irina A. From Mendeleev Communications (2014), 24(2), 102-104. | Language: English, Database: CAPLUS

1 s2.0 S0959943614000145 fx1

Synthesis of 2-​(buta-​1,​3-​diynyl)​-​N,​N-​dimethylanilines based on reductive methylation of ortho-​iodoanilines using CH2O-​NaBH3CN and coupling with terminal diacetylenes was developed.  Altered sequence including dimethylation of 2-​(buta-​1,​3-​diynyl)​anilines was also successfully achieved and gave higher overall yields in the case of anilines without acceptor substituent in the ring.

4. Catalytic activity of palladium acyclic diaminocarbene complexes in the synthesis of 1,​3-​diarylpropynones via Sonogashira reaction: cross- versus homo-​coupling By Ryabukhin, Dmitry S.; Sorokoumov, Viktor N.; Savicheva, Elizaveta A.; Boyarskiy, Vadim P.; Balova, Irina A.; Vasilyev, Aleksander V. From Tetrahedron Letters (2013), 54(19), 2369-2372. | Language: English, Database: CAPLUS

3

Sonogashira cross-​coupling of aryl acetylenes and aroyl chlorides catalyzed by palladium(II) acyclic diaminocarbene complexes was investigated.  Reactions were carried out with 0.04 mol % of the catalysts, all of which demonstrated high stability and activity in air.  The influence of the reaction conditions (temp., time, amt. of catalyst, solvent) and the structures of the starting compds. on the ratios of cross- (1,​3-​diarylpropynones) and homo-​coupling (1,​4-​diarylbutadiynes) products was elucidated.  The yields of 1,​3-​diarylpropynones reached 95-​98​%.

5. An acetylene zipper-​Sonogashira reaction sequence for the efficient synthesis of conjugated arylalkadiynols By Kulyashova, Alexandra E.; Sorokoumov, Viktor N.; Popik, Vladimir V.; Balova, Irina A. From Tetrahedron Letters (2013), 54(18), 2235-2238. | Language: English, Database: CAPLUS

 

4

  • A new approach to the prepn. of unsym. arylalkadiynols, which is based on the isomerization of readily available internal alkadiynols into their terminal isomers followed by Sonogashira cross-​coupling is described.  The influence of the reaction conditions on the efficiency of the 'acetylene zipper' of alkadiynols is investigated.  Unstable terminal diynols are used without isolation in Pd​/Cu-​catalyzed cross-​couplings with iodoarenes bearing either electron-​withdrawing or electron-​donating substituents.

6. Catalytic activity of palladium(II) diaminocarbene complexes in the Sonogashira and Suzuki reactions By Mikhailov, V. N.; Savicheva, E. A.; Sorokoumov, V. N.; Boyarskii, V. P. From Russian Journal of Organic Chemistry (2013), 49(4), 551-554. | Language: English, Database: CAPLUS

  • Palladium(II) complexes with chelating and non-​chelating diaminocarbene ligands were assessed as catalysts in the cross-​coupling reactions of haloarenes with oct-​1-​yne (Sonogashira reaction) and phenylboronic acid (Suzuki reaction)​.  Both complexes exhibited a higher catalytic activity than traditional phosphine ligand-​based systems in the Sonogashira reaction, and they ensured cross-​coupling not only with iodoarenes but also with bromoarenes activated by electron-​withdrawing substituents.  The catalytic activities of the examd. complexes in the Suzuki reaction were appreciably different: the palladium(II) complex with the chelating ligand turned out to be considerably less active than the complex with the non-​chelating ligand. 

7. Electrophilic cyclization and ring-​closing metathesis as key steps in the synthesis of a 12-​membered cyclic enediyne By Danilkina, Natalia; Nieger, Martin; Selivanov, Stanislav; Brase, Stefan; Balova, Irina From European Journal of Organic Chemistry (2012), 2012(29), 5660-5664. | Language: English, Database: CAPLUS

  • Electrophilic cyclization and ring-​closing metathesis were used as key steps in the synthesis of a macrocyclic enediyne system, leading to a 12-​membered dienediyne, i.e. (9E)​-​benzo[b]​thieno[4,​3-​b]​cyclododeca-​3,​9-​diene-​1,​5-​diyne (I)​.  Macrocycle I represents a class of compds. that possess planar chirality and exists in the solid state as two enantiomers, whereas in soln. the rate of interconversion is rapid due to unhindered switching of the double bond through the macrocycle. 

8. Intramolecular cyclizations of functionalized diynes By Danilkina, N. A.; Kulyashova, A. E.; Balova, I. A. From Chemistry of Heterocyclic Compounds (New York, NY, United States) (2012), 48(1), 95-106. | Language: English, Database: CAPLUS

  • A review.  Examples of intramol. cyclizations of functionalized diacetylenes are considered in the review. Cyclizations occur with the participation of one of the triple bonds that leads to ethynyl-​substituted heterocycles, or of two triple bonds that is used in the synthesis of polycondensed heterocyclic systems and ensembles. 

9. Synthesis and Reactivity of Cinnoline-​Fused Cyclic Enediyne By Vinogradova, Olga V.; Balova, Irina A.; Popik, Vladimir V. From Journal of Organic Chemistry (2011), 76(16), 6937-6941. | Language: English, Database: CAPLUS

7

  • A short and efficient synthesis of cinnoline-​fused cyclic enediyne I is reported.  Richter cyclization of o-​(1,​3-​butadiynyl)​phenyltriazene produced 3-​alkynyl-​4-​bromocinnoline.  The Sonogashira coupling of the latter with 5-​hexyn-​1-​ol was employed for the introduction of a second acetylenic moiety.  The crucial cyclization step was achieved under Nozaki-​Hiyama-​Kishi conditions.  Cinnoline-​fused 10-​membered ring enediyne is more reactive than corresponding carbocyclic analog and produces good yield of the Bergman cyclization product upon mild heating.  This enediyne induces single-​strand dDNA scissions upon incubation at 40°.

10. Electrophilic cyclization of buta-​1,​3-​diynylarenes: synthesis of precursors of (Z)​-​3-​ene-​1,​5-​diyne systems fused to heterocycles By Danilkina, Natalia A.; Brase, Stefan; Balova, Irina A. From Synlett (2011), (4), 517-520. | Language: English, Database: CAPLUS

  • A simple, convenient, and promising strategy for the synthesis of 2-​ethynyl-​3-​iodo-​benzothiophenes, -​benzofurans, and -​indoles based on electrophilic cyclization of easily available ortho-​functionalized (buta-​1,​3-​diynyl)​arenes was developed.  The unique potential of using these compds. as starting materials for the synthesis of enediyne systems, contg. thiophene, furan, and pyrrole units is demonstrated.

11. Access to 2,​3-​bis(buta-​1,​3-​diynyl)​pyridines By Sorokoumov, Viktor N.; Popik, Vladimir V.; Balova, Irina A. From Mendeleev Communications (2011), 21(1), 19-20. | Language: English, Database: CAPLUS

  • Sonogashira cross-​coupling of 2-​chloro-​3-​iodopyridines with buta-​1,​3-​diynes gave products of only iodine substitution; in the case of 2-​bromo-​3-​iodopyridine either 2-​bromo-​3-​(buta-​1,​3-​diynyl)​- or 2,​3-​bis(buta-​1,​3-​diynyl)​pyridines were obtained depending on the reaction conditions.


Методические пособия

  • И.А. Балова, А.А. Карцова. Методическое руководство к выполнению практических работ по органическому анализу, Санкт-Петербург, 2004, с.123.