Синтез тиакаликсдендримеров и мультитиакаликс[4]аренов, содержащих карбоксильные и аминогруппы

• Автор: Носов, Роман Валериевич
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ГИПЕРРАЗВЕТВЛЕННЫЕ И МАКРОПОЛИ-ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ (ТИА)КАЛИКС[4| АРЕНА

(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Дивергентный подход к синтезу каликсдендримеров

1.2 Конвергентный подход к синтезу каликсдендримеров

1.3 Синтез связанных по нижнему ободу мультикаликсаренов

1.4 Синтез мультикаликсаренов ацилированием макроциклов

1.5 Синтез мультикаликсаренов взаимодействием первичных аминов со сложноэфирными производными
1.6 Использование кратных связей в синтезе мультикаликсаренов
ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ТИАКАЛИКСДЕНДРИМЕРОВ И МУЛЬТИТИАКАЛИКС [4] АРЕНОВ, СОДЕРЖАЩИХ
КАРБОКСИЛЬНЫЕ И АМИНОГРУППЫ (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ)
2.1 Синтез каликсдендримеров
2.2 Акриламидные производные я-/и/?е/я-бутилтиакаликс[4] арена в синтезе мультитиакаликс[4]аренов
2.2.1 Синтез акриламидных производных тиакаликс[4]арена
2.2.2 Объединение акриламидных производных тиакаликс[4]арена в полимакроциклическую структуру
2.3 Синтез защищенных производных «-»у?£/я-бутилтиакаликс[4]арена -макроциклических блоков мультитиакаликс[4]ареновых систем
2.4 Синтез пентакистиакаликс[4]аренов
2.5 Взаимодействие тиакаликсдендримеров с ДНК
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Наноразмерные структуры (молекулы, ассоциаты, конгломераты) являются объектами пристального внимания исследователей в связи с их уникальными свойствами, которые могут быть использованы для создания новых материалов, приборов, систем. Особый интерес вызывают наноструктурированные материалы, способные к молекулярному распознаванию субстратов. Результативным подходом к получению наночастиц и наноматериалов является так называемая сборка «снизу-вверх» из молекул или атомов. Для его реализации необходимо сочетание в структуре исходного строительного блока как пространственной организации, так и высокой реакционной способности функциональных групп.
Для конструирования синтетических рецепторов в органической химии широко используются макроциклические производные. Несмотря на развитие химии макроциклов, на основе которых получен широкий спектр эндорецепторов на небольшие по размерам субстраты, возможности дизайна наноразмерных структур, способных к распознаванию биомакромолекул, не исчерпаны. Одним из перспективных подходов к решению данной задачи является построение полифункциональных полимакроциклических систем с развитой поверхностью, способных к молекулярному узнаванию посредством многоцентровых взаимодействий.
Свойства каликсаренов (существование нескольких конформаций, возможность функционализации различными фрагментами и способность фиксировать требуемую пространственную ориентацию центров связывания) делают их привлекательными строительными блоками для конструирования наночастиц с заданными свойствами. В связи с этим нами было предложено разработать подходы к синтезу функционализированных карбоксильными и аминогруппами каликсдендримеров и полимакроциклических систем на основе и-шр>еш-бутилтиакаликс[4]арена в качестве потенциальных рецепторов биомакромолекул.

Степень разработанности темы исследования. Создание
каликсдендримеров и мультикаликс[4]аренов, содержащих карбоксильные и аминогруппы, является нетривиальной задачей в химии каликс[4]аренов. Вследствие полифункциональной природы реагентов, как правило, приводящей к низким выходам целевых продуктов, а также необходимости использования многостадийных синтетических подходов, в литературе представлено ограниченное число публикаций по синтезу каликсдендримеров и мультикаликсаренов. Синтез гиперразветвленных производных на основе тиакаликс[4]арена, содержащих карбоксильные и аминогруппы, в литературе представлен лишь единичными примерами.
Цели и задачи работы заключаются в разработке подходов к синтезу тиакаликсдендримеров и мультитиакаликс[4]аренов, содержащих карбоксильные и аминогруппы, получении их прекурсоров на основе частично и различно замещенных производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащих акриламидные, фталимидные,
гидроксильные, аминные и бензильные фрагменты, а также изучение в водных средах их комплексообразующей и агрегационной способности по отношению к модельной ДНК.
Научная новизна работы состоит в следующем:
- впервые синтезированы частично и различно замещенные по нижнему ободу производные ч-трет-бутилтиакаликс[4]арена в конфигурациях конус и 1,3-альтернат, содержащие акриламидные,
фталимидные, бензильные, аминогруппы и трет-бутилацетатные фрагменты, структура которых установлена комплексом физических и физико-химических методов;
впервые разработан синтетический подход к получению
тиакаликсдендримеров первой и второй генераций, содержащих амидные, карбоксильные, первичные и третичные аминогруппы;

ассоциации, определяющей начальное взаимодействие А1 (III) со 138 вида МЬ, оценивалось как 8700 (+/- 15) М"1.
Была получена серия мультикаликсаренов на основе тиапентаэритрита. Синтез соединений 140 и 142 был осуществлён взаимодействием 1,3 -дихлорпропан-2-ола 139 и тетрабромида пентаэритрита 141 с натриевой солью 2-аминоэтантиола в этаноле при кипячении [93]. Взаимодействием между макроциклом 143 и соединениями 140 и 142 в смеси метанол :толуол в соотношении 1:1 были получены моно- (144) и ди- (145, 146), три- (147) и тетраамиды (148). Соединения 144-148 очищали с помощью колоночной хроматографии. Время синтеза конечных мультикаликсаренов 144-148 варьировалось от 70 до 120 часов [93].
№8СН2СН2ЫН2 ЕЮН

1ШГС ыня

5 5 3 в
Н2Ы NHR ЯНИ ЫНЯ
146(34%) 147(22%) 148(10%)
На основе мультикаликсарена 137 были синтезированы дендримеры, содержащие до девяти макроциклических фрагментов [94]. Взаимодействием макроцикла 137 с метилбромацетатом в присутствии карбоната калия в ацетонитриле был получен трис-каликсарен 149, содержащий один сложноэфирный фрагмент на каждую единицу каликсарена. Далее, взаимодействием макроцикла 149 с бис-каликсареном 136 в смеси растворителей метанол-толуол (1:1), были получены мультикаликсареновые структуры 150 (11%) и 151 (64%). В дальнейшем макроцикл 151 может быть использован для построения дендримера третьей генерации [94]. Необходимо