Исследователи из США разработали простой масштабируемый one-pot способ синтеза азиридинов – трехчленных азотсодержащих циклов, представляющих собой полезные строительные блоки для введения атома азота в более сложные по структуре органические соединения, включая лекарственные препараты.

Существующие в настоящее время методы синтеза азиридинов обычно основаны на применении защитной группы, которая, «прикрывая» атом азота, обеспечивает устойчивость образующейся структуры. Однако для дальнейшего применения азиридинов в качестве строительных блоков в органическом синтезе эту защитную группу необходимо удалить; для ее удаления зачастую требуются жесткие условия, которые могут вызвать разрушение самого трехчленного азотсодержащего цикла. Именно это обстоятельство и ограничивает применение азиридинов в синтетической практике.

Для решения этой проблемы был разработан метод получения азиридинов со связями N–H и N–Me, исходными веществами для которых являются алкены. Получение целевых продуктов протекает в мягких условиях и не требует применения N-защитной группы.

Простой способ получения азиридинов может оказаться полезным в синтезе природных соединений, их аналогов и лекарственных препаратов.

Принимавший участие в работе Ласло Кюрти (László Kürti) из Университета Юго-западного Техаса заявляет, что уникальные синтетические и механистические результаты, полученные в работе, должны представлять интерес не только для специалистов по синтетической и медицинской химии, но также и для специалистов по химии металлоорганической, теоретической и структурной.

Новый метод азиридинования включает реакцию алкена с аминирующими агентами – DPH (динитрофенилгидроксиламин) или N–Me–DPH в присутствии родиевого катализатора, что при комнатной температуре позволяет получать азиридины со связями N–H или N–Me. Кюрти поясняет, что, как это бывает часто, первоначально выходы целевых продуктов были сравнительно невелики, однако изучение условий реакции, главным образом – строения катализатора и лигандов, позволило постепенно оптимизировать синтетический протокол до приемлемых выходов целевых соединений.

Еще одним существенным плюсом новой реакции является ее региоспецифичность, которая проявляется при использовании субстратов, значительно различающимихся по электронным свойствам. Это тоже оказалось приятным сюрпризом – на основании литературных данных можно было ожидать, что для получения нитреновых комплексов металлов атом азота должен быть связан с группой, проявляющей сильные электроноакцепторные свойства. Для объяснения высокой региоселективности обнаруженного процесса исследователи предложили весьма интересный механизм, который ранее не обсуждался в литературе.

Джеймс Булл (James Bull), специалист по синтезу азиридиновых структур из Имперского колледжа Лондона отмечает, что новая работа не только показывает, как можно осуществить стереоспецифический синтез N–H-азиридинов из широкого ряда неактивированных субстратов, но и демонстрирует, что этот процесс может быть реализован в мягких условиях и при использовании простых реагентов.

По его словам, каталитическое образование реакционноспособных нитренов без необходимости применения дополнительных оснований или окислителей позволяет применять исходные вещества с самыми разнообразными, в том числе и чувствительными функциональными группами, может стать инструментом для получения ценных для синтеза интермедиатов.

Тем не менее, исследователи заявляют, что на настоящий момент новый способ синтеза азиридинов еще нельзя назвать исключительно совершенным – он не отличается энантиоспецифичностью, которая бы сделала новый протокол еще в большей степени привлекательным. Для решения этой проблемы в настоящее время Кюрти и его коллеги подбирают новые хиральные катализаторы и лиганды.