LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Регіо- та стереоселективна функціоналізація калікс[4]аренів

0104U000061), а також міжнародних наукових фондів: INCO-COPERNICUS „Розробка технологій ефективного знешкодження радіоактивних відходів з використанням нових фосфорильованих іонофорів" (1999-2000 рр.) та Science & Technology Center in Ukraine „Хіральні каліксарени для дизайну гібридних органічно-неорганічних металокомплексних каталізаторів асиметричних реакцій" (2005-2008 рр.)

Мета і задачі дослідження. Основна мета роботи полягала в створенні нових методів регіо- та стереоселективного введення функціональних груп на каліксаренову платформу, використанні цих підходів для синтезу внутрішньохіральних калікс[4]аренів та пошуку серед синтезованих сполук рецепторів йонів та нейтральних молекул, біологічно активних речовин, здатних впливати на дію іонних каналів.

Для досягнення цієї мети необхідно було розв'язати наступні завдання:

1) дослідити можливість регіоселективної 1,2-функціоналізації гідроксильних груп (алкілування, сульфонілування) і вивчити вплив природи реагентів та сили основи на напрямок проходження цих реакцій;

2) використати розроблені підходи для синтезу внутрішньохіральних калікс[4]аренів з асиметрично розташованими замісниками на широкому та вузькому вінцях макроциклу;

3) вивчити хімічні, комплексоутворюючі та сенсорні властивості отриманих сполук та їх похідних;

4) дослідити будову отриманих сполук за допомогою методів ЯМР-, ІЧ- спектроскопії, рентгеноструктурного аналізу, молекулярного моделювання, вивчити хімічні та супрамолекулярні властивості отриманих сполук;

5) розробити зручні підходи до синтезу калікс[4]аренів, функціоналізованих біофорними циклічними та ациклічними азотовмісними групами;

6) оцінити біологічні властивості синтезованих сполук за допомогою структурних аналогій та вивчити вплив найбільш перспективних з них на біохімічні процеси.

Об'єкт дослідження –калікс[4]арени, симетрично та асиметрично заміщені по верхньому або нижньому вінцю макроциклу різноманітними за природою угрупованнями.

Предмет дослідження – розроблення регіо- та стереоселективних методів функціоналізації калікс[4]аренів по широкому та вузькому вінцях макроциклу.

Методи дослідження – хімічний синтез, хроматографія, ІЧ-, ЯМР спектроскопія, рентгеноструктурне дослідження, квантово-хімічні розрахунки, біохімічні та фізико-хімічні методи.

Наукова новизна одержаних результатів. Проведено систематичне дослідження алкілування калікс[4]аренів в високоосновному середовищі ДМСО – NaOH, результатом якого є розроблення простих та безпечних методів синтезу 1,2-ді- та тетраетерів калікс[4]аренів. Показано, що використання моноалкілкалікс[4]аренів в цій реакції відкриває можливість синтезу внутрішньохіральних сполук. Знайдено, що одна з алкільних груп в 1,2-діалкоксикаліксаренах може бути селективно знята дією хлористого алюмінію. Розроблений метод може служити препаративним підходом до синтезу моноалкоксикалікс[4]аренів, альтернативним до низькоселективного прямого моноалкілування тетрагідроксикаліксаренів.

Розроблено нові препаративні методи синтезу ацилізоціанатів та нових 1,1-біфункціональнозаміщених алкілізоцианатів, котрі були використані при вивченні реакцій карбамоїлювання гідроксикалікс[4]аренів. Знайдено, що тетрагідрокси-калікс[4]арен при реакції з трифторацетилізоціанатом утворює тетракарбамат в конформації 1,3-альтернат. Показано, що порушення циклічної системи водневих зв'язків тетрагідроксикалікс[4]арену призводить до значного збільшення реакційної здатності гідроксильних груп і тому, незалежно від співвідношення реагентів, утворюється виключно продукт тетраацилювання. Реакція 1,3-діалкоксидигідроксикалікс[4]аренів з ацилізоціанатами приводить виключно до монокарбаматів. Причиною цього є утворення системи водневих зв'язків OH....O та NH....O, в результаті чого друга гідроксильна група стає просторово недоступною і, як наслідок, нереакційноздатною. Система водневих зв'язків також робить естерний зв'язок стійким в кислому середовищі, проте лабільним в лужному. Таким чином, ацилкарбаматний залишок може виконувати роль захисної групи при селективній функціоналізації макроциклу.

Вперше розроблено методи отримання калікс[4]аренів, що містять дві та чотири ізоціанатні групи на вузькому вінці макроциклу. Показано, що сечовини, отримані на базі цих ізоціанатів, здатні селективно зв'язувати різні за природою аніони.

Систематично вивчено реакції регіо- та стереоселективного камфорасульфонілування моноалкоксикалікс[4]аренів і знайдено, що напрямок реакції залежить від природи основи: при використанні триетиламіну реакція проходить по протилежній гідроксильній групі, тоді як з гідридом натрію утворюються проксимально дизаміщені калікс[4]арени.

Розроблені методи 1,2-функціоналізації були використані для синтезу внутрішньохіральних калікс[4]аренів. Слід зазначити, що запропоновані методи алкілування та камфорасульфонілування моноалкоксипохідних є найкоротшим з усіх можливих шляхів синтезу асиметрично заміщених каліксаренів. Отримані діастереомери були розділені і після функціоналізації та зняття асиметричного центру переведені в енантіомерно чисті хіральні макроциклічні платформи. Реакцією ацилізоціанатів з 1,3-гетерофункціоналізованими калікс[4]аренами вперше здійснено асиметричний синтез хіральних калікс[4]аренів. Абсолютна конфігурація отриманих оптично активних макроциклічних сполук встановлена методом РСА.

Розроблено зручні методи синтезу ряду нових калікс[4]аренів, що містять дві або чотири амідні, карбамідні, амідинові, імінні, амінофосфонові та амонійні фармакофорні групи. Показано, що амідокалікс[4]арени під дією п'ятихлористого фосфору утворюють високореакційноздатні електрофільні калікс[4]аренімідоїлхлориди, котрі були використані для побудови гетероциклічних систем на платформі каліксарену, а саме хіназоліноно- та тетразолокалікс[4]аренів. Методами ЯМР 1Н, 19F, 31Р та ІЧ спектроскопії, а також методами молекулярного моделювання та РСА вивчена просторова будова та конформаційні властивості синтезованих каліксаренів. Встановлено, що отримані ді- та тетраамінопохідні калікс[4]аренів у розчинах та в кристалічному стані мають стабілізовану водневими зв'язками конформацію сплощений конус. Знайдено, що завдяки стеричним ефектам трет.-бутилкаліксаренхіназолінони при кімнатній температурі знаходяться в розчинах у вигляді трьох загальмованих конформерів.

Встановлено, що каліксарени з донорними атомами азоту дають комплекси з перехідними металами та паладієм. Показано, що отримані каліксарени можуть утворювати міжмолекулярні асоціати завдяки процесам самовключення, міжмолекулярним водневим зв'язкам, СН-π, π-π та електростатичним взаємодіям.

Практичне значення отриманих результатів:

1)