Каликс[4]арен-порфирины и каликс[4]пиррол-порфирины: синтез, строение и реакционная способность

• Автор: Мамардашвили, Галина Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 362 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Макрогетероцикличсскис соединения основа для создания супрамолекул с ковалентносвязанными молекулярными компонентами

1.1. Понятие о супрамолекулах и молекулярном распознавании

1.2. Основные типы нековалентных взаимодействий

1.3. Хелатный и макроциклический эффекты .

1.4. Предорганизация и комплементарность

1.5. Супрамолекулы с ковалентносвязанными компонентами и молекулярные устройства на их основе
ГЛАВА 2. Каликс4арены, каликс4пирролы, порфирины и их конъюгаты синтез, химическая модификация и спектральные
свойства

2.1. Каликс4арены

2.1.1. Синтез каликс4аренов
2.1.2. Химическая модификация каликс4аренов
2.1.3. Спектры протонного магнитного резонанса каликс4аренов
2.2. Каликс4пирролы
2.2.1. Синтез каликс4пирролов
2.2.2. Химическая модификация каликс4пирролов
2.2.3. Спектры протонного магнитного резонанса каликс4пирролов
2.3. Порфирины
2.3.1. Синтез порфиринов реакцией конденсации пирролов с альдегидами
2.3.2. Синтез порфиринов через промежуточные дипиррольные соединения
2.3.3. Синтез порфиринов через незамкнутые тетрапиррольные
соединения
2.3.4. Инфракрасные спектры порфиринов
2.3.5. Спектры протонного магнитного резонанса порфиринов
2.3.6. Электронные спектры поглощения порфиринов
2.4. Каликс4аренпорфирины
2.4.1. Синтез каликс4аренпорфиринов реакцией конденсации пирролов с альдегидами
2.4.2. Синтез каликс4аренпорфиринов через промежуточные дипиррометаны
2.4.3. Синтез каликс4аренпорфиринов через биладиенд,с дигидробромиды
2.4.3. Синтез каликс4аренпорфиринов химической модификацией порфиринов каликс4ареновыми фрагментами
2.4.4. Спектры протонного магнитного резонанса каликс4арснпорфиринов
2.4.5. Электронные спектры поглощения каликс4аренпорфиринов
2.5. Каликс4пирролпорфирины
2.5.1. Синтез каликс4пирролпорфиринов реакцией конденсации дипиррометанов с ацетоном
2.5.2. Синтез калике4пирролпорфиринов химической модификацией каликс4пирролов порфириновыми фрагментами
2.5.3. Спектры протонного магнитного резонанса каликс4пирролпорфиринов
2.5.4. Электронные спектры поглощения каликс4 пирролпорфиринов
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Химические соединения, использованные при проведении исследований
3.2. Спектральные методы исследования процессов с участием порфиринов
и их конъюгатов с каликс4аренами и каликс4пирролами
Глава 4. Макрогетероциклы для связывания нейтральных молекул
4.1. Аксиальная координация монодентатных лигандов гторфиринатами цинка и комплексообразующая способность мономерных порфиринов по отношению к органическим молекулам
4.2. Взаимодействие порфиринатов цинка с бидентатными лигандами
4.3 Внутриподостное связывание нейтральных молекул биспорфирииами
4.3.1. Внутриподостное связывание биспорфиринатами диаминов
4.3.2. Внутриподостное связывание биспорфиринами дикарбоновых кислот и других полифункциональных лигандов
Глава 5. Макрогетероциклы для связывания катионов и анионов
5.1. Взаимодействие порфиринов, каликс4аренов и калике 4аренпорфирииов с катионами металлов
5.1.1. Взаимодействие порфиринов с катионами металлов
5.1.2. Селективное связывание катионов каликс4аренами
5.1.3. Связывание катионов металлов каликс4аренпорфириновыми конъюгатами
5.2. Взаимодействие каликс4пирролов и каликс4пирролпорфиринов с анионами
5.2.1. Селективное связывание анионов каликс4пирролами
5.2.2. Селективное связывание анионов каликс4пирролпорфиринами
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В ходе синанти изомеризации изменяется форма азосодержащего фрагмента макроцикла, определяющая его комплексообразующую способность по отношению к ионам иили нейтральным молекулам. Подобные системы, в которых связывание по одному реакционному центру вызывает конформационныс изменения, влияющие по типу включеновыключено на связывающую способность другого центра, относятся к классу аллостерических переключателей 1 . Таким образом, макрогетероциклы могут выступать в качестве базовых соединений при создании суирамолекулярных устройств широкого спектра действия. С этой точки зрения особый интерес представляет целенаправленное модифицирование тетрапиррольных макроциклических соединений с целью создания супрамолекул с заданной геометрией, специфическими электронными и комплексообразующими свойствами. ГЛАВА 2. Химия функциональных макроциклических устройств это чрезвычайно интересная и бурно развивающаяся в последнее десятилетие область физической и органической химии. Примерами соединений, образующихся в результате ковалентного объединения различных макроциклов, которые, с одной стороны, сохраняют все свои индивидуальные свойства, а с другой, приобретают качественно новые свойства по сравнению с исходными фрагментами, являются каликс4аренпорфирины и каликс4пирролпорфирины. Каликс4аренпорфирины и каликс4пирролпорфирины имеют ряд достоинств. В первую очередь следует отметить, что они проявляют уникальные свойства молекулярных рецепторов. Каликс4ареновые макроциклы в этих супрамолекулах обладают селективностью по отношению к катионам, каликс4пиррольные фрагменты образуют комплексы с анионами, а тетрапиррольиые хромофоры могут выступать и в качестве связывающих центров для нейтральных субстратов, и в качестве источника сигнала для отображения указанных выше процессов. Среди большого числа макроциклических объектов супрамолекулярной химии каликепарены занимают особое место, благодаря их способности к селективному связыванию субстратов различной природы, переносу заряда и каталитическим свойствам. Лгкость их функционализации позволяет эффективно использовать эти макроциклы в качестве молекулярной платформы для создания предорганизованных трхмерных рецепторов и супрамолекулярных ансамблей. Калике п арены это макроцикл ические соединения, продукты циклической олигомеризации фенола с формальдегидом. Название каликсарен ix было предложено Гютше , и происходит от латинского слова ix чаша, что отображает особенную форму молекулы рис. В составе классических каликс4аренов можно выделить верхний обод и нижний обод рис. В основе данной номенклатуры лежит название простейшего представителя данного класса , , , тетрагидроксикаликс4арена 7. Число в квадратных скобках указывает на количество арильных фрагментов, а природа и положение заместителей в ароматическом ядре уточняется соответствующими цифрами. На данный момент название каликсарена 7 является основой номенклатуры для обширного класса модифицированных каликсаренов, резорцинаренов и тиакаликсаренов с различным числом ареновых фрагментов. В ряде из них приведена краткая история развития химии каликсаренов , , , начало которой было заложено немецким ученым Байером. Проведенная им реакция бензальдигида с пирогаллолом в присутствии сильной кислоты, привела к образованию полимера, структура которого так и осталась не установленной в связи с недостаточным развитием аналитических методов в то время. Байером предполагалось использовать данные соединения как красители в текстильной промышленности. Следующий шаг в развитии химии каликсаренов был сделан бельгийским ученым Бакеландом, исследовавшим реакцию конденсации формальдегида с фенолом, которая также привела к образованию полимера. Первая попытка контроля реакции полимеризации была проделана Цинке и Циглером. Использованный ими 4трет. ОН образует линейный полимер. Следует отметить, что заместитель в 4положении фенольного фрагмента ингибирует образование разветвленных полимеров. В том же году Ниедерл и Фогель проведя реакцию практически в тех же условиях но, используя вместо фенола замещенный резорцинол, смогли добиться образования циклического тетрамера, будущего каликс4резорцинарена.