Новая стратегия и новые методы создания искусственных макроциклических анионных рецепторов

• Автор: Катаев, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Протонирование тетраэдрического оксоаниона изменяет его заряд, значительно меняет его геометрию и электронную плотность на атомах кислорода, что отражается как на сродстве рецептора к аниону, так и на его селективности. Для связывания таких протонированных анионов необходимо также иметь в рецепторе донорный центр, способный выступать в качестве акцептора водородной связи. Таким центром может служить атом азота пиридинового ядра или азометиновыс атомы азота. Таким образом, при создании искусственных рецепторов на фосфаты задача усложняется, т. Таких трудностей не возникает для большинства оксоанионов перхлорат, перренат, пертехнетат. Они не подвергаются протонированию в нейтральных растворах и имеют симметричное строение. Таблица 1. Важные свойства некоторых анионов. Объем А3 . А . К. 7 1. Гидрофобность или гидрофильность аниона еще одно немаловажное его свойство, которое определяет выбор связывающих фрагментов при построении искусственного рецептора. В соответствии с рядом Гофмейстера, гидрофобность важнейших тетраэдрических оксоанионов увеличивается в ряду фосфат сульфат перренат перхлорат н пертехнетат. В первом приближении можно считать, что гидрофобность аниона определяется плотностью заряда на атомах кислорода чем меньше плотность заряда, тем больше гидрофобность аниона. Однако связывание анионов большинством рецепторов осуществляется не только за счет изотропных но природе электростатических взаимодействий. В связи с этим рецептор должен иметь правильно подстроенную под анион геометрию и оптимальное расположение индивидуальных связывающих фрагментов. Эти факторы в основном и определяют сродство и селективность рецептора. В литературе уже накоплено значительное количество данных по геометрии связывающих фрагментов, полученных методом РСА, часть из которых представлена на рис. I I

I . Рисунок 1. Геометрические параметры некоторых связывающих фрагментов искусственных анионных рецепторов расстояния указаны в А. Значения структурных параметров получены из анализа данных РСА различных рецепторов описанных в обзорах. Расстояния НН приведены для свободных лигандов, не связанных с анионом. В качестве таких фрагментов рис. М, гуанидиний В,О, а также их тноаналоги и другие производные. На рис. 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 А1, а также амидогруппы, пирролы, имидазолы, фенолы. Не смотря на то, что ион имидазолиния Б, является СН донором, атом водорода достаточно кислый, чтобы прочно образовывать водородные связи с анионами см. Кроме пиррола Е, большинство связывающих фрагментов способны образовывать только две водородные связи с координированными анионами. Гуанидины и мочевины имеют группировки, ориентированные почти параллельно друг к другу с расстоянием 2. А между ними. Бипирролы и дипирролилметаны также обеспечивают две водородные связи с анионом. Однако за счет одного атома углерода в дипирролилметанах расстояние НН может меняться в пределах А структура Ь. Фрагменты сложного строения, Е, Ь1Ч, содержащие имннные группы, способны протонироваться и выступать в качестве доноров водородных связей и, тем самым, координировать уже два атома кислорода соответствующего оксоаниоиа. 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. Направленность СС и СЫ связей в диамидофункцианализированных системах выделены жирным на рисунке определяет размер внутренней полости при комбинировании с другими строительными элементами рецептора. Так, например, в 2,6диамидопиридине СЫ связи обычно направлены друг к другу, что способствует образованию лигандов с меньшей внутренней полостью. Этот интересный факт вызван взаимодействие протонов с атомом азота пиридина, что приводит к тому, что структуры, содержащие такой структурных блок, конформационно жестки по сравнению, например, с 1,3 диамидобензолом.