Содержание к диссертации
Введение
2.Структура и объем работы 6
3.Обзор литературы 7
3.1 Искусственные рецепторы на тетраэдрические оксоанионы (дизайн, свойства, селективность)..7
3.1.1 Свойства анионов и связывающие фрагменты 7
3.1.2 Рецепторы на основе полиаминов 11
3.1.3 Рецепторы на основе комплексов металлов с полиаминами 19
3.1.4 Рецепторы на основе пирролов '. 24
3.1.5 Рецепторы на основе амидов и мочевин 29
3.1.6 Рецепторы на основе гуанидина 32
3.1.7 Рецепторы на основе амидиния и имидазолиния 36
3.1.8 Амидо-аминные рецепторы 38
3.1.9 Гетеродентатные рецепторы различного строения 43
3.1.10 Природные рецепторы на тетраэдрические оксоанионы 45
3.1.11. Некоторые предварительные заключения о связи эффективности и селективности анионных рецепторов со строением 47
3.2 Методы синтеза полпппррольных и иирпдшюиых строительных блоков для построения макроциклических анионных рецепторов 49
3.2.1 Методы синтеза 3,4-замещенных пирролов 49
3.2.2 Методы синтеза и пути построения полипиррольных соединений 52
3.2.3 Бифункциональные клешнеобразные пиррол- и пиридин-содержащие соединения 55
3.3 Использование неорганических кислот в синтезе макроциклических оснований Шиффа 57
4. Обсуждение результатов 59
4.1 Обоснование выбора связывающих групп, базовых структур рецепторов и строительных блоков для их сборки 59
4.2 Диаминные и диформильные строительные блоки-предшественники 61
4.3 Сборка макроциклических гетеродентатных рецепторов на основе диамина 106. Анионный темплатный эффект 65
4.4 Восстановление и окисление макроциклического лиганда 120 71
4.5 Сборка макроциклических гетеродентатных лигаидов на основе диаминов 105 и 107 73
4.5 Рецепторы с большей внутренней полостью, синтез и свойства 74
4.6. О соотношениях «структура - свойство» в ряду искусственных рецепторов для тетраэдрических анионов : 81
5. Экспериментальная часть 82
6. Выводы НО
7. Литература
- Свойства анионов и связывающие фрагменты
- Рецепторы на основе амидиния и имидазолиния
- Диаминные и диформильные строительные блоки-предшественники
- Рецепторы с большей внутренней полостью, синтез и свойства
Введение к работе
Селективное связывание катионов полидентатными, в том числе макроциклическими лигандами (краун-эфирами, их гетероаналогами, криптандами и другими трехмерными рецепторами), составляет одну из классических проблем координационной химии, решение которой является важным, а часто и ключевым этапом во многих задачах дизайна супрамолекулярных систем, в катализе и материаловедении, а также в аналитических приложениях. Проблема распознавания и селективного связывания анионов была сформулирована столь же давно, но значимость ее в полной мере осознана лишь в последние десятилетия. Это обусловлено выявлением исключительно важной роли сайтов связывания и каналов транспорта анионов в биологических системах, а также необходимостью решения широкого спектра возникших сложных экологических задач. Особенно актуально решение этой проблемы для тетраэдрических оксоанионов. Многие из них экологически опасны (фосфаты, арсенаты) и требуют извлечения из сточных вод промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Необходимость селективного извлечения сульфат-ионов в присутствии больших концентраций нитрата возникает при захоронении радиоактивных отходов низкой активности (МАО) с использованием стеклования в блоки. Связывание и экстракция пертехнетат-иона ТСО4" - одна из самых острых и важных проблем, возникающих при переработке отработанного ядерного топлива. Долгоживущий изотоп 99Тс (ti/2 2.13 105 года) образуется при облучении 235U или 239Ри нейтронами в ядерных реакциях, как один из продуктов деления (выход - 0.6 г на 1 кг 235U при 50% выгорании). После стандартной обработки ТВЭЛ ов азотной кислотой он переходит в раствор в виде пертехнетата ТсО, ". Высокая подвижность этого иона в почвах и осадочных породах делает его одним из самых опасных поллютантов.
Создание эффективных и селективных искусственных рецепторов для анионов представляет собой значительно более сложную задачу, чем создание рецепторов для катионов, что связано с двумя важными факторами. Будучи больше по размерам, чем изоэлектронные им катионы, анионы характеризуются меньшим отношением заряда к радиусу, что уменьшает вклад электростатического взаимодействия в их связывание. Высокая способность к образованию водородных связей с протонодонорными растворителями увеличивает их энергии сольватации, вследствие чего анионный рецептор должен обладать очень высоким сродством к аниону, чтобы эффективно конкурировать с молекулами растворителя в таких з средах. Основную роль, если говорить о нейтральных рецепторах, которые и представляют наибольшую ценность, в связывании в системе анион(гость)-хозяин(рецептор) должны играть специфические взаимодействия, среди которых наиболее мощным является образование водородных связей между компонентами супрамолекулярной системы. Чем прочнее будут такие связи, и чем больше будет их число, тем эффективнее будет связывание. Поскольку в большинстве случаев рецептор осуществляет селективный перенос аниона из водной фазы в органическую, необходимо максимально экранировать анион от контактов с молекулами воды, что наилучшим образом обеспечивается созданием в рецепторе гидрофобной полости нужного размера и формы, внутри которой располагаются связывающие группы. Именно поэтому столь большое внимание специалистов, работающих в этой области, приобретают в последнее время сложные макроциклические, полициклические и каркасные структуры. Однако прочное связывание - лишь первое важное условие создания эффективного анионного рецептора. Высокая и регулируемая селективность связывания — второе не менее важное, но гораздо более трудно достигаемое его свойство. Более конформационно гибкие макроциклы, как правило, способны прочнее связывать анионы, но при этом редко обеспечивают высокую селективность. В связи с этим важное значение приобретает тонкая оптимизация «жесткости» скелета молекулы-хозяина, а также введение дополнительных экранирующих групп. Таким образом, решение двуединой задачи «прочность связывания - селективность» сводится к оптимизации большого числа структурных факторов, природа которых на сегодняшний день скорее угадывается и понимается на интуитивном, но отнюдь не на количественном уровне. В последние годы созданием искусственных анионных рецепторов занимается несколько десятков мощных научных групп в разных странах, и в ряде частных задач здесь достигнуты впечатляющие успехи. Однако, по мнению ведущих экспертов, кардинально важные проблемы области до сих пор остаются не решенными. Стратегия «разумного прямого скрининга» в дизайне искусственных анионных рецепторов, как становится все более очевидным, слишком дорога и практически исчерпала свои возможности. На первый план выдвинулась задача разработки концептуально новой стратегии и соответствующих ей новых более эффективных синтетических методов построения необходимых структур.
В течение последних лет в лаборатории ЯМР Химического факультета МГУ активно осуществляется научная программа по синтезу и исследованию новых гетероатомных макроциклических систем. Как показали предварительные теоретические оценки, сделанные с помощью методов квантовой химии высокого уровня, такие системы открывают новые перспективы в создании полиядерных комплексов переходных металлов и анионных рецепторов. В течение всего времени осуществления программы автор принимал в ней активное участие. На разных этапах ему приходилось решать разные синтетические и теоретические задачи. В качестве темы диссертационного сочинения им выбрана только последняя из задач, которой ему довелось заниматься.
Эта работа не могла бы быть выполнена без поддержки, советов и содержательных обсуждений разных ее аспектов с профессором Джонатаном Лоуренсом Сесслером (Jonathan L. Sessler , University of Texas at Austin, USA), который является одним из ведущих специалистов мира в области химии искусственных рецепторов. Автор трижды работал в его лаборатории, в общей сложности 12 месяцев, в рачках программы совместных научных исследований МГУ - университет штата Техас в Остине, постоянно получая от него помощь реактивами и оборудованием. В частности, большинство экспериментов по определению констант устойчивости комплексов, а таю/се ряд РСА экспериментов были выполнены автором в США.
Цели работы.
В работе ставилось несколько целей:
• Разработка новой стратегии создания супрамолекулярных систем «анион -рецептор» и управления их свойствами на основе более глубокого понимания природы связывания в них и влияния структурных факторов на соотношение «прочность связывания — селективность» с применением совокупности современных экспериментальных и теоретических методов.
• Разработка оптимальных методов синтеза новых искусственных анионнных рецепторов и соединений - предшественников.
• Создание эффективных и селективных искусственных рецепторов на тетраэдрические оксоанионы.
2.Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Ее объем составляет 126 стр. машинописного текста, она содержит 52 рисунка и 11 таблиц.
Литературный обзор посвящен искусственным рецепторам на тетраэдрические оксоанионы и состоит из 3 частей. В нем описаны свойства и структуры тетраэдрических анионов, анионные рецепторы на тетраэдрические анионы, которые были известны до работ автора, их свойства, селективность, влияние структурных факторов на сродство к целевому тетраэдрическому аниону, а также известные ранее подходы к их дизайну и синтезу. В отдельном разделе описаны методы синтеза полипиррольных и пиридиновых фрагментов на основе диформильных и диаминовых строительных блоков. Экспериментальная часть состоит из четырех частей: (1) синтез исходных соединений, (2) синтез лигандов, (3) расчет структур комплексов, (4) измерение констант связывания макроциклов с анионами.
Свойства анионов и связывающие фрагменты
На рис. 1 представлены наиболее часто используемые исследователями связывающие фрагменты для построения искусственного рецептора. Их можно разделить на 2 основные группы - это (а) содержащие связывающие фрагменты одной природы, и (б) содержащие фрагменты разной природы. К первой группе относятся структуры A-D, а также амидо-группы, пирролы, имидазолы, фенолы. Не смотря на то, что ион имидазолиния D, является С-Н донором, атом водорода достаточно кислый, чтобы прочно образовывать водородные связи с анионами (см. главу 3.1.7). Анализ строения связывающих фрагментов, а также данных РСА, позволяет сделать следующие выводы о структурных характеристиках основных связывающих фрагментов:
(1) Кроме пиррола Е, большинство связывающих фрагментов способны образовывать только две водородные связи с координированными анионами. Гуанидины и мочевины имеют NH группировки, ориентированные почти параллельно друг к другу с расстоянием 2.1 А между ними. Бипирролы и дипирролилметаны также обеспечивают две водородные связи с анионом. Однако за счет одного атома углерода в дипирролилметанах расстояние Н-Н может меняться в пределах 2.1-2.5 А (структура L).
(2) Фрагменты сложного строения, Е, L-N, содержащие иминные группы, способны протонироваться и выступать в качестве 3-5 доноров водородных связей и, тем самым, координировать уже два атома кислорода соответствующего оксоаниона.
(3) Расстояния между 2 и 5, 2 и 6 атомами углерода в гетероциклах заметно различаются, что позволяет варьировать размер внутренней полости будущего рецептора. Расстояния между а атомами углерода увеличиваются в ряду: пиррол пиридин бензол тиофен.
(4) Направленность С-С и C-N связей в диамидо-функцианализированных системах (выделены жирным на рисунке) определяет размер внутренней полости при комбинировании с другими строительными элементами рецептора. Так, например, в 2,6-диамидопиридине C-N связи обычно направлены друг к другу, что способствует образованию лигандов с меньшей внутренней полостью. Этот интересный факт вызван взаимодействие NH протонов с атомом азота пиридина, что приводит к тому, что структуры, содержащие такой структурных блок, конформационно жестки по сравнению, например, с 1,3 -диамидобензолом. Для 1,3-диамидобензола характерна направленность C-N связей от кольца, что вызвано стерическим взаимодействием с атомом водорода во 2 положении бензольного кольца.
(5) В ряду различных полипиррольных структур L-E бипирролы и терпирролы являются самыми конформационно жесткими структурами. Не смотря на то, что дипирролилметаны имеют дополнительный атом углерода между двумя пирролами, он намного более конформационно лабилен и способен согнуться в конформацию с расстоянием Н-Н таким же, как в простейших связывающих фрагментах (например, этилендиамин, гуанидин и др).
Рождение химии "распознавания анионов" связывают с работой Парка и Симмонса 1968 г, в которой они синтезировали диазакатапинанды, способные координировать галогенид-анионы . Однако наиболее важное стимулирующее влияние на развитие этой новой области оказали великолепные работы Лена и Кимуры по созданию полиаммонийных анионных рецепторов, которые были задуманы как модели природных полиаминов - путресцина (1), спермидина (2) и спермина (3) (рис. 2), играющих ключевую роль в биологическом распознавании анионов. Эти вещества участвуют в процессах транскрипции и трансляции генетической информации, в синтезе белков, и способствуют делению, дифференциации и эмбриогенезису клеток. Предполагается, что полиамины способны выступать также как фотопротекторы олигонуклеотидов .
Аминогруппа обладает двойственной реакционной способностью по отношению к анионам. Во-первых, атом азота в ней как донор электронной пары может выступать акцептором водородной связи, что весьма важно при связывании протонированных форм анионов, в особенности фосфатов. Во-вторых, аминогруппа может сама быть донором водородной связи. Эта ее способность резко усиливается при протонировании, которое приводит к появлению положительного заряда на азоте, способствующего связыванию аниона за счет электростатического притяжения. Оба эти свойства используются при создании рецепторов на биологически важные органические и неорганические фосфаты. Такие рецепторы использовались при изучении транспорта фосфатов через мембраны и при моделировании таких ферментов как АТФ-азы16 и Ыю-формилтетрагидрофолат синтетазы " . Основные типы полиаммонийных рецепторов представлены на рис. 2. Они эффективно связывают неорганические фосфаты и такие нуклеотиды, как АТФ, АДФ и АМФ. Среди них можно выделить природные полиаммонийные рецепторы, рецепторы первого поколения и полициклические рецепторы второго поколения, содержащие ароматические кольца и имеющие более сложную пространственную структуру.
Полиаммонийные рецепторы обладают способностью связывать анионы в растворах при значениях рН, близких к нейтральным. Связывание аниона осуществляется за счет кулоновского взаимодействия, которое чаще всего играет преобладающую роль, и за счет образования водородных связей между рецептором и анионом. Оно особенно эффективно в том случае, если существует геометрическая комплементарность рецептора и аниона. Чем больше положительный заряд рецептора, т.е. чем больше он протонирован, тем прочнее он связывает анионы19"20. Рецепторы, содержащие 6 групп NH, разделенных этилендиаминовыми мостиками, могут присоединять до 4 протонов при рН 6-10, а пятый протон присоединяется только при рН меньше 4. Например, в случае лигандов 7, 10 и 11 logA четвертой константы протонирования составляют 7.64, 7.09, и 6.98, соответственно, а соответствующие значения (\ogKa) пятой константы протонирования (\ogKa) равны 3.81, 4.79 и 4.1121. В рецепторах, содержащих триметиленовые мостики, последовательные константы протонирования монотонно уменьшаются
Рецепторы на основе амидиния и имидазолиния
Каликс[4]пирролы, класс малых по размеру циклических пиррольных соединений, изначально были получены для связывания и детектирования фторид-ионов. Однако, как показали экспериментальные данные, этот класс рецепторов проявляет сродство к фосфат-ионам в апротонной среде. Например, в ацетонитриле или диметилформамиде каликс[4]пиррол 33 образует комплекс с дигидрофосфат-(1:1) и гидропирофосфат-ионами состава 2:1 с log Ta порядка 4-5, при этом связывание контролируется энтропийным вкладом 49.
Были предприняты попытки разработать анионные рецепторы на основе каликс[4]пиррола, пришитого к поверхности полимера50, для их использования в целях очистки воды, и для детектирования анионов с помощью ВЭЖХ51. Найдено, что производное каликс[4]пиррола 32 обладает селективностью к Н2РО4", СГ и F" (рКа 4, 1:1, в CD3CN), по данным ЯМР и тушения флуоресценции. Высокое сродство 32 к дигидрофосфат-иону авторы объясняют электроакцепторными свойствами амидной группировки.
Пиридиновые аналоги каликс[4]пирролов были использованы в получении ион-селективных электродов (ИСЭ) на основе ПВХ. При малых значениях рН ИСЭ на основе 33 проявляет заметный отклик на хлорид-, бромид-, гидрофосфат-ионы, и в меньшей степени на фторид-ион. При высоких значениях рН, 9.0, наблюдается (анти-гофмейстерская селективность) следующий порядок изменения констант связывания анионов: Вг" СГ ОН" F НР04 . Гидроксид-ион - основной конкурирующий ион. Модифицированный рецептор 34, содержащий два пиридиновых кольца, обладает большей селективностью к гидрофосфат-иону. При pH 5.5 пиридин протонирован и рецептор проявляет сильный отклик в присутствии ионов F" и НРО4 , а при рН 9.0 наблюдаемый ряд констант связывания определяется не только липофильностью анионов, но и специфическим сродством рецептора к соответствующим анионам. Вероятно, именно сродство является доминирующим фактором, который и обуславливает анти-гофмейстерскую селективность: F" ОН" СГ Вг НРО42 . Основная отличительная черта дипиридин-содержащих аналогов каликс[4]пирролов - их высокая селективность к гидрофосфат иону и зависимость свойств от рН. Способность таких соединений к протонированию можно использовать для создания ИСЭ, свойства которых оптимизированы для определенных значений рН. Для повышения селективности фосфат/хлорид Сесслер и сотр. ввели фенильный заместитель в одно из мезо-положений каликс[4]пиррола, который уменьшил конформационную лабильность лиганда52. Один из рецепторов 35, полученных таким способом, также содержит флуоресцентную метку, позволяющую проводить измерения комплексообразования с помощью метода тушения флуоресценции. Титрование лиганда 35 показало высокое сродство к гидропирофосфат- и дигидрофосфат-ионам: НР2О73 (2 106 М"1) Н2Р04" (682000 М"1) F (200000 М 1) СГ (10000 М"1) в смеси ацетонитрил-вода в соотношении 96:4. Наличие небольшого количества воды нужно для предотвращения агрегации рецептора в растворе.
Среди известных анионных рецепторов на основе пирролов сапфирины 36 -41 являются одними из самых важных. Эти макроциклические соединения, содержащие пять пиррольных ядер, очень сильно отличаются по свойствам от каликс[4]пирролов и представляют собой 22 я-электронные ароматические системы. Они способны связывать анионы только в протонированной форме. Несколько обзорных публикаций было опубликовано недавно по их свойствам5, поэтому здесь мы остановимся только на их способности связывать оксоанионы.
Сапфирины относятся к расширенным порфиринами и имеют внутреннюю полость, размер которой на 25% больше, чем у порфиринов. Вследствие этого, макроциклы остаются плоскими даже в дипротонированной форме, несмотря на возникающие кулоновские и ван-дер-вальсовы взаимодействия. Поэтому сапфирины более основны, чем порфирины. Так, сапфирин при нейтральном рН в воде существует в монопротонированной форме, а при рН 3.5 он дипротонирован. Например, для 37 рКа] в воде составляет 4.8, а рКа2 = 8.8. 53-54
Они также фторид- ионы в присутствии хлорид- и бромид- ионов использовались для хирального распознавания дикарбоновых кислот и межфазного транспорта нуклеотидов55"56 и их аналогов57"58. Сапфирины, привитые на силикагель дают возможность разделять мономерные и небольшого размера олигомерные нуклеотиды с помощью ВЭЖХ при рН 759. В этой же серии работ было обнаружено, что водорастворимый сапфирин 37 координируется с ДНК в водном растворе60 61.
Взаимодействие сапфиринов с различными фосфатами было изучено, как в растворах, так и в твердом состоянии. На рисунках 11 и 12 показаны структуры комплексов 38Н22+ НР042", 38Н22+»2РпОРОз2" и строение комплекса 38Н2+ с цАМР. Интересно, что в этих комплексах только один атом кислорода участвует во взаимодействии с пятью NH, присутствующими в дипротонированной форме сапфирина. Было найдено, что два фенилфосфата могут координироваться к сапфирину с противоположных сторон макроцикла.
Сапфирины имеют один серьезный недостаток - они склонны к агрегированию в особенности в полярных растворителях, что затрудняет изучение связывания фосфат-ионов. Однако было найдено, что при добавлении фосфата к сапфирину сначала образуется комплекс фосфата с димером сапфирина, а при увеличении концентрации фосфата образуется комплекс состава 1:1 . Ситуация в органических растворителях, в основном, несколько лучше.
Диаминные и диформильные строительные блоки-предшественники
Начиная наши исследования и выбирая синтетические методы, мы опирались на несколько уже описанных примеров успешной сборки макроциклических лигандов из диаминных и диформильных строительных блоков с использованием [2+2] конденсации Шиффа, описанных для производных бипиррола, дипирролилметана и бифенолметана в присутствии азотной, соляной и борной кислот, соответственно. Хотя подтверждения существования промежуточных комплексов исходных соединений с анионами не было получено, и детально влияние аниона кислоты не было исследовано, на основании высоких выходов продуктов авторами было выдвинуто предположение о проявлении анионами этих кислот темплатного эффекта и о способности пиррола образовывать прочные связи с оксоанионами.
Мы исследовали конденсацию диамина 106, который относительно устойчив к кислотам, с диформильными производными 111 и 112 в присутствии рядя кислот с различной геометрией и размером анионов (НС1, HNO3, H2SO4, Н3РО4, СНзСООН и CF3COOH).
Образование гибридного [1+1] макроцикла 118 из 2,5-пирролдиальдегида происходит в присутствии всех используемых нами кислот. С уксусной или трифторуксусной кислотой 118 образуется с наибольшим выходом в 64%. В случае же кислотно-катализируемой конденсации 106 и 112 наблюдалась четкая зависимость выхода макроцикла 119 от типа используемой кислоты. В присутствии НС1 и НЖ)з выходы 119 были низкими, и он был столь сильно загрязнен линейными олигомерами (данные масс-спектрометрии), что его не удалось выделить. В присутствии Н3РО4 и H2SO4, 119 образовывался с практически количественными выходами в виде осадка соответствующей соли, но его выделение в чистом виде резко осложняла малая растворимость этих солей во всех растворителях. Использование CF3COOH в избытке (2.5 эквивалента) позволило провести реакцию без выпадения осадка с выходом 90%.
Отметим, что константы связывания анионов и влияние природы кислоты на выход продукта [1+1] конденсации 119 отчетливо симбатны.
Как показал квантово-химический анализ, связывание второго дигидрофосфат аниона свидетельствует о наличии у лиганда 119 второго центра (рис. 38), поскольку возможно свободное вращение пиррольного кольца относительно линии между иминной связью и мезо-углеродом.
Синтезированный нами новый анионный рецептор 119, хотя и привлек внимание научной общественности, имеет ряд существенных недостатков: (і) низкая растворимость в органических растворителях, недостаточная для селективной экстракции анионов из водного раствора в органическую фазу; (и) J наличие двух центров связывания; (Ш) низкая селективность кроме того, для решения Проблемы 120 захоронения МАО нужен рецептор с обратной селективностью фосфат-сульфат. Высокая дискриминирующая способность по отношению к хлорид-иону особенно важна для решения ряда медицинских проблем. На основании квантово-химического моделирования для "тонкой подстройки" дипиррометанового фрагмента, мы ввели алкильные заместители в 3 и 4 положение пиррольных колец, а также объемную толильную группу в мезо-положение, которая должна создавать пространственные препятствия для вращения пиррольных колец и дополнительно стабилизировать жесткую конформацию лиганда. При этом все NH-группировки, как показало теоретическое моделирование (рис. 38), расположены по одну сторону лиганда, и таким образом, формируют только один центр связывания. захоронения МАО нужен рецептор с обратной селективностью фосфат-сульфат. Высокая дискриминирующая способность по отношению к хлорид-иону особенно важна для решения ряда медицинских проблем. На основании квантово-химического моделирования для "тонкой подстройки" дипиррометанового фрагмента, мы ввели алкильные заместители в 3 и 4 положение пиррольных колец, а также объемную толильную группу в мезо-положение, которая должна создавать пространственные препятствия для вращения пиррольных колец и дополнительно стабилизировать жесткую конформацию лиганда. При этом все NH-группировки, как показало теоретическое моделирование (рис. 38), расположены по одну сторону лиганда, и таким образом, формируют только один центр связывания. +р (ехо)-43.84 kcal/mol +2р-20.79 kcal/mol +р(ехо) -41.90 kcal/mol
Оптимизированные геометрии и соответствующие энергии связывания для моно (+р) и би (+2р) комплексов лигандов 119 и 120 с дигидрофосфат ионом. Энергии связывания рассчитывались по формуле: АЕ = (комплекс) - (лиганд) — п-(анион), где п - это количество координированных анионов.
Рецепторы с большей внутренней полостью, синтез и свойства
Диформил-3,4,3 ,4 ,3",4"-гексаметил-2,2 :5 ,2"-терпиррол (97 мг, 0.288 ммоль) и диамин 106 (100 мг, 0.288 ммоль) смешали в 7 мл сухого метанола и добавили 2 капли H2SO4 конц. (около 2.5 эквив.). Полученную смесь перемешивали при к. т. 48 ч. Полученный красный осадок отфильтровали, промыли эфиром и получили 134 мг (72%) соли 128»H2SC 4. Разлагается 200С. Вычислено для CsgHsgNgC S: С, 62.72; Н, 5.13; N, 15.00. Найдено: С, 62.55; Н, 5.15; N, 14.89. Н ЯМ? (CDCI3, 5, м.д.): 2.06 (6Н, с, СН3), 2.08 (6Н, с, СН3), 2.39 (6Н, с, СН3), 7.41 (2Н, т, 3=7.2, фенилен), 7.47 (2Н, т, 3=7.2, фенилен), 7.54 (2Н, т, 3=7.2, фенилен), 8.10 (2Н, д), 8.19 (ЗН, м, пиридин), 8.76 (2Н, д, HC=N), 10.99 (2Н, с, 2NH), 12.33 (2Н, с, 2NH). Масс-спектр (СІ+, МН+): т/е вычислено для (24+Н) 649.3, найдено 649.3. Рентгеноструктурное исследование 128»H2SC 4. (C39H4oNs02 S04 - 2(CH2Ch))
Кристаллы, пригодные для рентгеноструктурного исследования, получены диффузией пентана в раствор хлористого метилена в виде красных призм с размерами 0.25 х 0.17 х 0.15 мм. Кристаллы моноклинные, пространственная группа PlxIc; при Т= 120 К: а = 13.4908(14), Ъ = 13.4908(14), с = 13.4908(14) А, /3 = 96.607(2), V= 5330.9(9) A3, Z= 4, dc = 1.354 г/см3, F(000) = 2264, // = 0.417 мм"1. Параметры элементарной ячейки и интенсивности 51208 отражений (11593 независимых отражений, Rjnt = 0.0404) измерены на автоматическом дифрактометре Nonius Kappa CCD с использованием низкотемпературной приставки Oxford Cryostream (153 К, графитовый монохроматор, МоКа-излучение (А, = 0.71073 А), со-сканирование с шагом 0.5 и экспозицией 80 с на фрейм, всего 593 фрейма, 0max = 25). Обработка данных проведена с помощью программы DENZO-SMN. Структура решена прямым методом по программе SIR97 и уточнена полноматричным МНК в анизотропном приближении для неводороных атомов по программе SHELXL-97. Кристалл содержит две сольватные молекулы хлороформа, которые разупорядочены, что следует из очень высоких значений параметров изотропных смещений U(eq) для них. Однако выявить альтернативные положения этих молекул в рамках проведенного эксперимента не представляется возможным, что и определяет достаточно высокие значения окончательных R-факторов. Положения атомов водорода рассчитаны геометрически и уточнены в изотропном приближении с фиксированными позиционными (модель «наездника») и тепловыми [ишо = 100 1.5xU3Ke (С) для СНз-групп и Мшо = 1.2xU3Ke (С) для остальных атомов водорода] параметрами. Окончательные значения факторов расходимости Ri (по F) = 0.0808 для отражений с 1 2с(1) и wR.2 (по F2) = 0.1887 для всех независимых отражений.
Макроцикл 129»H2S04.
Диальдегид 115 (139 мг, 0.288 ммоль) и диамин 106 (100 мг, 0.288 ммоль) смешали в 10 мл сухого метанола и добавили 2 капли H2SO4 конц. (около 2.5 эквил.). Полученную смесь перемешивали при к. т. 48 ч. Полученный ярко-желтый осадок отфильтровали, промыли эфиром и получили 185 мг (81%) соли 129«H2S04. Разлагается 200С. Вычислено для С47Н54 088: С, 63.35; Н, 6.11; N, 12.58. Найдено: С, 63.04; Н, 6.34; N, 12.87. Анализ соли методом ЯМР был затруднен низкой растворимостью в большинстве органических растворителей и неустойчивостью к окислению в растворе. Поэтому выделяли свободный лиганд пропусканием раствора соли в смеси дихлорметан-метанол (1:1) через алюмогель и упариванием полученного раствора лиганда. Далее анализировали свободный лиганд. Н ЯМР (ДМСО-СІ6, 5, м.д.): 0.86 (4Н, м), 1.47 (4Н, т), 1.25 (4Н, м), 2.33 (4Н, м), 3.35 (6Н, с), 3.35 (6Н, т), 3.68 (6Н, т), 4.39 (2Н, уш, ОН) 5.70 (4Н, с, мезо-СН2) 7.05 (2Н, м), 7.17 (2Н, м), 7.30 (2Н, м), 7.38 (2Н, м), 8.22 (ЗН, м, пиридин), 8.23 (1Н, с, HC=N), 9.42 (Ш, с, NH), 10.59 (2Н, с, 2NH). ,3С ЯМР (ДМСО-СІ6, 5, м.д.): 8.94, 16.43, 17.20, 19.88, 22.09, 25.16, 48.63, 118.72, 120.44, 120.93, 121.88, 124.05, 124.84, 125.41, 126.53, 127.73, 128.20, 129.87, 133.38, 139.44, 148.99, 149.16, 150.33, 162.54. Масс-спектр (СІ+, МІГ): т/е вычислено для (129+Н) 793.4, найдено 793.4. Рентгеноструктурное исследование 129 Н&04. (C47H54N8O4 + - SO4 - ЗСН2СІ2). Кристаллы триклинные, пространственная группа Р-\, оранжевые гексагональные пластинки размера 0.32 х 0.23 х 0.12 мм. Данные измерены на автоматическом дифрактометре Nonius Kappa CCD с использованием низкотемпературной приставки Oxford Cryostream (153 К, графитовый монохроматор, МоКсс-излучение (Х= 0.71073 А). Обработка данных проведена с помощью программы DENZO-SMN. Структура решена прямым методом по программе SIR97 и уточнена полноматричным МНК в анизотропном приближении для неводороных атомов по программе SHELXL-97. Положения атомов водорода рассчитаны с изотропными параметрами равными 1.2xUeq и 1.5xUeq для водородов метальных групп. Атомы водорода на иминных азотах рассчитаны из предположения о наличия водородных связей между атомами азота и кислорода сульфат дианиона.
Похожие диссертации на Новая стратегия и новые методы создания искусственных макроциклических анионных рецепторов
