Синтез функциональных производных 7,8-дикарба-нидо-ундекаборатного аниона

• Автор: Стогний, Марина Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Литературный обзор

1.1 орто-Карборан: получение и свойства

1.2 Общие методы получения соединений на основе орто-карборана

1.2.1 Реакции замещения в орто-карборане по атому углерода

1.2.2 Реакции замещения в орто-карборане по атому бора

1.3 Синтез функциональных производных орто-карборана

1.3.1 Синтез кислот на основе орто-карборана

1.3.2 Синтез азидов и аминов на основе орто-карборана

1.3.3 Синтез аминокислот на основе орто-карборана

1.4 Области использования полиэдрических гидридов бора
2. Обсуждение результатов
2.1 Синтез функциональных производных 7,8-дикарба-нпОо-ундекаборатного аниона со связью углерод-сера
2.1.1 Карбоновые кислоты на основе 7,8-дикарба-нмдо-ундекаборатного аниона
2.1.2 Амины и азиды на основе 7,8-дикарба-нидо-ундекаборатного аниона
2.1.3 Аминокислоты на основе 7,8-дикарба-нндо-ундекаборатного аниона
2.2 Синтез производных 7,8-дикарба-нидо-ундекаборатного аниона со связью бор-кислород
2.2.1 Карбоновые кислоты на основе 7,8-дикарба-нидо-ундекаборатного аниона
2.2.2 Галогенирование производных 7,8-дикарба-ни<)о-ундекаборатного аниона
2.2.3 Синтез подандов и краун-эфиров методом раскрытия диоксанового производного нидо-карборана динуклеофилами
Выводы
3. Экспериментальная часть
Список литературы

Введение
Время, в котором мы живем, характеризуется непрерывным и стремительным развитием науки и техники во всех их проявлениях. Старым открытиям находятся новые применения, идет беспрерывное усовершенствование уже имеющихся технологий. В этом развитии важную роль занимает поиск новых материалов, способных обеспечить требуемые для дальнейшего прогресса качества и свойства. Полиэдрические гидриды бора, как сравнительно новый и необычный класс веществ, лежащий на стыке органической и неорганической химий, привлекают к себе все большее внимание со стороны ученых. Основной теоретический интерес к химии этих соединений вызван необычным типом химической связи и их трехмерной ароматичностью. Ароматической природой полиэдрических гидридов бора обусловлены многие свойства, отличающие их от большинства гидридов бора и борорганических соединений: высокая термостойкость, кинетическая стабильность боранового кластера, ярко выраженная тенденция к реакциям замещения.
Замена одного или более атомов бора в полиэдрическом кластере на атомы других элементов, наряду с сохранением свойств, характерных для всего класса полиэдрических гидридов бора, приводит к появлению ряда специфических особенностей. Так, получение карборановой системы, т.е. включение в борный кластер двух атомов углерода приводит к некоторым коренным изменениям:
1) вследствие кислого характера СН протонов появляется возможность замещения атома водорода на различные функциональные группы с использованием стандартных методов органического синтеза;
2) включение двух дополнительных электронов атомов углерода в общую ароматическую систему приводит к электронейтральности карборановой системы, что существенно облегчает выделение и очистку конечных продуктов;
3) появляется возможность удаления одной борной вершины и получения нидо-карборановой системы, которая может являться основой для синтеза металлокарборанов.
В связи с этим, карбораны являются весьма перспективными соединениями для получения на их основе новых веществ и материалов с заданными свойствами.
Одной из наиболее перспективных областей применения карборанов является медицина и, в первую очередь, бор-нейтронозахватная терапия рака (БНЗТ). Актуальность и целесообразность развития БНЗТ обусловлена тем, что она ориентирована на лечение таких видов злокачественных опухолей, которые практически не поддаются никаким другим методам лечения, как, например, опухоли головного мозга. Другим направлением
использования карборанов и их производных в медицине является радионуклидная диагностика и терапия. Поэтому в последнее время особенное значение приобретает разработка новых методов синтеза функциональных производных карборанов, способных связываться с различными биологически активными молекулами, обеспечивающими селективную доставку препарата для БНЗТ к клеткам опухоли.
Образование амидных и сложноэфирных связей, а также популярные в последнее время методы «клик»-химии, являются одними из наиболее часто используемых способов модификации биологически активных молекул. Целью данной работы стала разработка методов функционализации карборановой системы и создание библиотеки карборан-содержащих кислот, азидов, аминов и аминокислот со спейсерами различной длины и различной степенью гидрофильности/гидрофобности между карборановым кластером и функциональной группой. Также в работе были исследованы новые области использования карборанов, например, в качестве основы для синтеза краун-эфиров с включенным бис(дикарболлидным) фрагментом.
Автор выражает особую признательность Сиваеву Игорю Борисовичу за неоценимую помощь и поддержку в выполнении данной работы. Также автор благодарит всех, кто принимал в работе непосредственное участие и надеется, что она займет достойное место в развитии химии полиэдрических гидридов бора.

2. Обсуждение результатов
2.1 Синтез функциональных производных 7,8-дикарба-нм<)о-ундекаборатного аниона со связью углерод-сера
Необычные свойства полиэдрических гидридов бора и карборанов в том числе, такие как высокая химическая и термическая устойчивость, жесткая трехмерная структура, высокое содержание бора и другие, приводят к достаточно широкому спектру их использования. Это связано с тем, что введение борного кластера в ту или иную систему способно изменять свойства этой системы и придавать ей новые функции, например, менять степень ее гидрофильности/гидрофобности. Однако карборановая частица сама по себе не может быть внедрена в какую-либо систему, так как является химически достаточно инертной. В связи с этим, возникает необходимость поиска путей функционализации орто-карборана, т.е. путей «привязывания» к борному полиэдру функциональной группы, посредством которой и может быть осуществлена «доставка» борного кластера в систему.
В литературном обзоре были рассмотрены основные используемые на сегодняшний день методы функционализации орто-карборана. Главной целью данной работы является расширение ряда этих методов и поиск более удобных и простых способов введения функциональной группы в остов к/гозо-карборана с последующей трансформацией в нидо-форму..
Как упоминалось ранее, 1,2-дикарба-оозо-додекаборан представляет собой трехмерную ароматическую систему с двумя кислыми протонами при атомах углерода (рКа=22,0 [5, с.304]), что позволяет проводить реакции замещения по атомам углерода и вводить в остов оршо-карборана различные функциональные группы. Однако наличие двух равноценных реакционных центров приводит, обычно, к получению смеси моно- и дизамещенных продуктов. Разделение данной смеси или использование стандартных методов защиты одного из атомов углерода для получения монозамещенных продуктов, приводит, как правило, к усложнению синтетических схем и уменьшению выхода целевого продукта. В связи с этим, нами был разработан метод получения монозамещенных функциональных производных орто-карборана, посредством введения функциональной группы через атом серы в мономеркапто-орщо-карборане ЬНБ-о-СгВюНц. Меркапто-группа в ЬНВ-о-СгВщНц обладает намного более кислым