Синтетические рецепторы на основе замещенных (тиа)каликс[4]аренов

• Автор: Стойков, Иван Иванович
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 395 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОЛЕКУЛЯРНОЕ РАСПОЗНАВАНИЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И КАРБОКСИЛАТАНИОНОВ СИНТЕТИЧЕСКИМИ РЕЦЕПТОРАМИ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Макроциклические полиамины

1.2. Протонированные гетероциклы.

1.3. Рецепторы, содержащие гуанидиниевый и амидиниевый фрагменты

1.4. Рецепторы, содержащие мочевинный и тиомочевинный фрагменты.

1.5. Рецепторы, содержащие амидный фрагмент

1.6. Рецепторы, содержащие амидопиридиновый фрагмент.

1.7. Рецепторы, содержащие металлокомплексные фрагменты

1.8. Рецепторы на основе циклодекстринов и каликсаренов

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИНТЕЗ РЕЦЕПТОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ аАМИНОФОСФОНАТНЫЙ ФРАГМЕНТ, И ИЗУЧЕНИЕ ИХ ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ НА ПРИМЕРЕ МАССОПЕРЕНОСА аГИДРОКСИ И аАМИНОКИСЛОТ
2.1. Экстракционная способность ааминофосфонатов и возможность их использования в качестве переносчиков в мембранной экстракции агидрокси и ааминокислот.
2.2. Синтез ациклических ааминофосфонатов и фосфорилирование бисфенолов и каликсаренов.
2.2.1. Синтез липофильных ациклических ааминофосфонатов
2.2.2. Синтез гидрофосфорильных соединений на основе каликепаренов
2.2.3. Реакционная способность полученных гидрофосфорильных соединений на основе бисфенолов и калике4аренов
2.3. Синтез и пространственное строение новых кремнийорганических производных итреябутилтиакаликс4арена по данным 2М ЯМР спектроскопии.
2.4. Субстратная селективность ааминофосфонатов при транспорте некоторых органических кислот через жидкие импрегнированные мембраны
2.5. Структура комплексов ааминофосфонатов с агидроксикислотами в растворе и твердой фазе
2.5.1. Исследование взаимодействия агидроксикислот с ааминофосфонатами в растворах методами И К и ЯМР спектроскопии
2.5.2. Исследование структуры комплексов методом рентгенографии
2.6. Влияние структуры молекулыпереносчика на скорость транспорта агидроксикислот на примере массопереноса гликолевой кислоты
2.7. Индуцированный ааминофосфонатами мембранный транспорт дикарбоновых и агидроксикарбоновых кислот.
2.8. Стереоселективный транспорт органических кислот хиральным ааминофосфонатом
2.9. Синтез ааминофосфонатов на основе калике4арена и изучение мембранной экстракции ароматических ааминокислот
ГЛАВА 3. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ДИЗАЙН И ИЗУЧЕНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ СВОЙСТВ СИНТЕТИЧЕСКИХ РЕЦЕПТОРОВ НА ОСНОВЕ КАЛИКС4АРЕНА.
3.1. Молекулярный дизайн и синтез рецепторов карбоновых кислот на основе 1,3дизамещенных по нижнему ободу каликс4аренов.
3.2. Комплексообразующие свойства дизамещенных арилметоксильными фрагментами яшеябутилкаликс4аренов по отношению к некоторым дикарбоновым, агидроксикарбоновым и ааминокислотам.
3.2.1. Исследование взаимодействия синтетический рецептор субстрат методами И К и 1Н ЯМРспектроскопии.
3.2.2. Индуцированный замещенными качикс 4 аренами мембранный транспорт карбоновых кислот.
3.3. Введение дополнительных связывающих фрагментов в заместители на нижнем ободе макроциклической платформы синтез ди и тетразамещенных каликс4аренов и тиакаликс4аренов.
3.4. Молекулярное распознавание карбоновых кислот к ал икс 4 аренам и, содержащими в заместителях связывающие фрагменты.
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ ЭКСТРАКЦИОННЫХ СВОЙСТВ
ТЕТРАЗАМЕЩЕННЫХ ПО НИЖНЕМУ ОБОДУ
итртБУТИЛТИАКАЛИКС4АРЕНОВ, СОДЕРЖАЩИХ КАРБОНИЛЬНЫЕ ФРАГМЕНТЫ
4.1. Синтез тетразамещенных по нижнему ободу птретбутилтиакаликс4аренов, содержащих карбонильные фрагменты.
4.1.1. Взаимодействие птретбутилтиакаликс4арена с абромацетофеноном
4.1.2. Алкилирование птретбутилтиакаликс4арена абромацетоном
4.2. Экстракционные свойства тетразамещенных по нижнему ободу п7гтбутилтиакатикс4аренов, содержащих карбонильные фрагменты
ГЛАВА 5. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЦЕПТОРНЫХ СВОЙСТВ АМИДОВ И ГИДР АЗИДОВ НА ОС ЮВЕ птрет
БУТИЛТИАКАЛИКС4 АРЕНА.
5.1. Синтез амидов и гидразидов на основе 7мдтбутилтиакаликс4арена
5.1.1. Получение амидов на основе птретбутилтиакаликс4арена из стереоизомеров тетракислот на основе птрет
бутилтиакаликс4арена.
5.1.2. Получение амидов птретбутилтиакаликс4арена аминолизом тетраэфиров на основе птретбутилтиакаяикс 4 арена.
5.1.3. Получение гидразидов на основе птретбутилтиакаликсарена
5.2. Экстракционные свойства тетразамещенных по нижнему ободу птргябутилтиакаликс4аренов, содержащих амидные и гидразидные фрагменты
5.2.1. Экстракционные свойства третичных амидов на птретбутилтиакаликс4ареновой платформе
5.2.2. Экстракционные свойства вторичных амидов на птретбутилтиакаликс4ареновой татформе.
5.2.3. Экстракционные свойства стереоизомеров тетрагидразида на основе птретбутилтиакаликс4арена.
5.3. Рецепторные свойства производных тиакаликс4арена, содержащих нафталиновые и антраценовые флуорофорные группы.
5.3.1. Спектральные свойства производных птретбут1ытиакаликс4арена, содержащих нафталиновые и антраценовые фрагменты, и их ациклических аналогов
5.3.2. Влияние галоген иданионов на спектры флуоресценции производных птретбутилтиакаликс4арена, содержащих нафталиновые и антраценовые фрагменты, и их ациклических аналогов.
ГЛАВА 6. СИНТЕЗ БИС И ТРИСКАЛИКС4АРЕНОВ, ИХ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ НА ОСНОВЕ ПРОИЗВОДНЫХ птретБУТИЛКАЛИКС4 АРЕНА И трБУТИЛТИАКАЛИКС4АРЕНА
6.1. Синтез бискаликс4аренов макроциклизацией.
6.2. Синтез трискаликс4аренов.
6.3. Алкилирование ятеябутилтиакаликс4арена Мннитрофенилабромацетамидом
6.4. Макроциклизация трех каликс4ареновых фрагментов.
ГЛАВА 7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
7.1. Синтез и подготовка исходных реагентов и растворителей
7.2. Приборы и методы эксперимента.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В
СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ .
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
АФ аминофосфонат
НЭП неподеленная пара электронов
ЯМР ядерный магнитный резонанс
ПМР протонный магнитный резонанс
ТГФ тетрагидрофуран
ДМСО диметилсульфоксид
ДМФА диметилформамид
А рентгеноструктурный анализ
тетраглим диметиловый эфир тетраэтил ей гликоля
v Спектроскопия с использованием ядерного эффекта Оверхаузера ЯЭО
i корелляционная спектроскопия НМВС i
II i
x константа экстракции
константа связывания п стехиометрия комплекса лигандкатион
ТСХ тонкослойная хроматография.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Введение двух дополнительных связывающих тиомочевинных фрагментов соединение позволяет эффективно связывать глутарат Ха 6 М внутри псевдополости рецептора, при этом углеводные фрагменты остаются снаружи. Замена леяяфениленового мостика в соединении на антраценовый фрагмент позволила применять рецептор в качестве флуоресцентного молекулярного сенсора на малонатанион . Г Оу О Ч3
5 . В качестве рецепторов на карбоксилатную группу было предложено использовать хозяев, полученных модификацией аминохроменоиа . Лиганды, содержащие симметричные фрагменты мочевины и сульфуриламидов , способны образовывать четыре водородные связи с карбоксилатанионами. Ка комплекса с фумаровой кислотой 4. М1 за счет образования дополнительной, пятой, водородной связи между ОНгруппой хозяина и агетероатомным акцептором гостя. Были синтезированы два биснафтилкраунрецептора и , содержащих в качестве дополнительных участков связывания субстратов, соответственно, фенилборную кислоту и 2,4динитрофенилмочевину . Авторами было показано, что в ряду аминокислот Н2ЫСН2пСООН п рецептор предпочтительнее экстрагирует уаминобутановую кислоту, тогда как в случае хозяина наибольшая степень экстракции наблюдается для гаминогексановой кислоты. На примере соединения и валерата третбутиптмотя было установлено, что в комплексе осуществляется водородное связывание
о
ХСО ХБ
между мочевинным фрагментом в хозяине и карбоксилатной группой в госте, а также взаимодействие аммонийной группы с краунэфирным кольцом. Применение производных монозамещенной борной кислоты для связывания и распознавания цвиттерионной формы аминокислот за счет образования трехкомпонентного комплекса было предложено в работе . Для связывания аммонийной группы был выбран протоноакцепторный хозяин, а арилборная кислота рассматривалась как рецептор на карбоксилатную группу. Предложенная авторами модель была реализована в соединениях в качестве донорного фрагмента были использованы краунэфиры. Введение в макроцикл фрагмента фенилборной кислоты соединение снизило скорость переноса аминокислоты по сравнению как с фенилборной кислотой, так и с краун6, повидимому, по стерическим причинам. Замена протона в одной из метиленовых групп макроцикла на остаток арилборной кислоты рецепторы и ведет к некоторому увеличению скорости транспорта фенилаланина по отношению к исходным краунэфирам. В случае соединения и смеси краун5 с фенилборной кислотой скорость переноса субстрата одинаковая. Таким образом, наиболее эффективным переносчиком аминокислот оказалось соединение . Макробициклический рецептор , содержащий тиомочевинный фрагмент, был получен для связывания карбоксилатанионов в органических растворителях в соответствии с моделью, представленной на схеме . Изучение комплексообразования субстратов с соединением методом Н
0донорные атомы О,И
ЯМР спектроскопии показало, что хозяин эффективно связывает тетрабутиламмониевые соли Дацетилааминокислот, причем доминирующим является взаимодействие карбоксилатаниона с тиомочевинным фрагментом. В случае производных 1аланина и 1фенилаланина гость попадает внутрь полости бицикла, о чем свидетельствует сильнопольный сдвиг сигналов протонов боковых цепей аминокислот, при этом производное глицина связывается этим рецептором сильнее, чем производные аланина, фенилаланина, аспарагина и гистидина, по мнению авторов, вследствие стерических причин. Дитопные рецепторы на основе 1,5дизамещенного мочевинными фрагментами антрахинона были синтезированы для связывания дикарбоксилатов . Константы устойчивости комплексов с различными дикарбоксилатами были определены в ДМСОс6 табл. Наиболее эффективным рецептором аниона адипиновой кислоты оказалось производное, содержащее фрагмент ННС0ЫН4С,Н4Ь1С2. Усиление связывания хозяином субстратов в ряду дикарбоксилатов изофталат глутарат адамантан1,3дикарбоксилат, авторы работы объясняют, вопервых, конформационной жесткостью адамантан1,3дикарбоксилата, и, вовторых, меньшей основностью изофталата но сравнению с глутаратом. На примере серии замещенных бисфенилмочевин была показана четкая зависимость величин констант устойчивости от электроноакцепторного эффекта заместителя в дрдположении фенильного кольца.