Синтез и свойства новых производных фуллеренсодержащих аминокислот

• Автор: Иоутси, Виталий Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.03, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Список сокращений и обозначений
Вое - отретя-бутилоксикарбонил-
Вор - гексафторфосфат бензотриазолил-1-окси-»г/>ис(диметиламино)фосфония DCTB - т/юнс-2-[3-(4-нг/>ещ-бутилфенил)-2-метил-2-пропенилиден]малонодшщтрил DIB - диацетоксийодбензол DIEA - диизопропилэтиламин
de - diastereomeric excess — диастереомерный избыток ее - enantiomeric excess - энантиомерный избыток
EDC HCI - гидрохлорид 1Ч-(3-диметиламинопропил)-М’-этилкарбодиимида
ESI - electrospray ionization - ионизация электрораспылением
Fgu - фуллеропирролидинглутаминовая кислота
Fpr - фуллеропролин
Fmoc - 9-флуоренилметилоксикарбонил-
HATU - гексафторфосфат 1-[бис(диметиламино)метилен)]-1Н-1,2,3-триазоло[4,5-Ь]пиридиний-3-оксида
HBTU- гексафторфосфат 0-(1-бензотриазолил)-^М,К'.Н'-тетраметилуроиия
НМВС - Heteronuclear Multiple-Bond Coherence - гетероядерная когерентоность через
несколько связей
HSQC - Heteronuclear Single-Bond Quantum Correlation - гетероядерная квантовая
корреляция через одну связь
НО At - 1-гидрокси-7-азабензотриазол
HOBt- 1-гидроксибензотриазол
NOESY - Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy - спектроскопия ядерного эффекта Оверхаузера
NOEDS - Nuclear Overhauser Effect Differential Spectroscopy - дифференциальная спектроскопия ядерного эффекта Оверхаузера
РСб/ВМ- 1-(3-метоксикарбонилпропил)-1-фенил-[6,6]метано[60]фуллерен РЗНТ- поли(З-гексилтиофен)
ROESY - Rotating-frame Overhauser Effect Spectroscopy - спектроскопия ядерного эффекта Оверхаузера во вращающейся системе координат Sar - саркзин (N-метилглицин)
ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография ДЦК - дициклогексилкарбодиимид КД - круговой дихроизм
МАЛДИ - матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация РБП - распад в бесполевом пространстве ТФП - теория функционала плотности

Оглавление
I. Введение
1.1. Актуальность работы
1.2. Цель работы
1.3. Научная новизна и практическая значимость работы
1.4.Публикации и апробация работы
1.5. Структура работы
II. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
II. 1. Особенности строения и реакционной способности фуллерена Сво
11.2. Реакции [3+2]циклоприсоединения азометинилидов к фуллерену
11.3. Синтез производных фуллеропирролидина
11.4. Синтез производных фуллеропролина
11.5. Окислительные методы генерации азометинилидов в синтезе производных фуллеропролина
11.6. Получение производных фуллеропирролидина в радикальных реакциях
11.7. Функционализация фулеропирролидинов и фуллеропролинов по свободной аминогруппе
11.8. Синтез фуллеренсодержащих пептидов
11.9. Биологические свойства фуллеренсодержащих пептидов
11.10. Антиоксидантная активность производных фуллерена
11.11. Применение производных фуллеренов в органической фотовольтаике
III. Обсуждение результатов
111.1. Синтез N-метилфуллеропирролидинов. Модификация реакции Прато
111.2. Синтез N-незамещённых фуллеропирролидинов методом десилилирования
111.2. Синтез производных фуллеропролина
111.2.1. Получение эфиров 5-замещённого фуллеропролина
111.2.2. Синтез эфиров 5-незамещённого фуллеропролина
111.2.3. Получение эфира 2,5-дизамещённого фуллеропролина
111.3. Исследование побочных продуктов синтеза эфиров незамещённого фуллеропролина
111.4. Модифицированная методика синтеза эфиров незамещённого фуллеропролина
111.4. Синтез пептидов фуллеропролина
111.4.1. Использование фуллеропролина в качестве карбоксильной компоненты
111.4.2. Удлинение пептидной цепи по аминогруппе фуллеропролина
111.5. Особенности поведения производных фуллеропирролидина и фуллеропролина в условиях масс-спектрального эксперимента МАЛДИ
111.5.1. Масс-спектры МАЛДИ производных фуллеропирролидина
111.5.2. Поведение эфиров фуллеропролина в условиях масс-спектрального эксперимента МАЛДИ
111.6. Изучение антиоксидантной активности соединений 3,20, 26,
111.7. Применение двусферного соединения 37 в органической фотовольтаике
IV. Экспериментальная часть
IV. 1. Общая методика синтеза триметилсилиловых эфиров аминокислот
1У.2.Синтез ТЦтрифенилметшДглицина
IV.3. Синтез 5,10,15,20-тетрафенилпорфирина (15)
IV.4. Синтез замещённых фуллеропирролидинов
IV.5. Циклоприсоединение к фуллерену методом десилилирования
IV.6. Металл-катализируемое 1,3-диполярное циклоприсоединение к фуллерену
IV.7. Синтез эфиров незамещённого 3,4-фуллеропролина
IV.8. Общая методика синтеза двусферных циклоаддуктов
IV.9. Получение пептидов фуллеропролина
IV. 10. Детали проведённых расчётов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

I. Введение
1.1. Актуальность работы
Начиная с 1990 года, когда были разработаны методы получения и выделения
фуллеренов в макроколичествах, ведутся интенсивные исследования их химических свойств. В настоящее время они приобретают всё большую практическую направленность. Связано это с тем, что многие соединения фуллеренов показали весьма ценные свойства. Диады и триады фуллерена с различными супрамолекулярными объектами такими, например, как тетратиофульвалены, металлоцены, порфирины, фталоцианины и др. [1-4], оказались довольно перспективными соединениями для создания полупроводниковых материалов на их основе [5]. Композиты производных Сбо и С7о с полисопряжёнными полимерами показали хорошие результаты в качестве активных слоёв в органических фотоэлементах [6].
Весьма перспективным представляется применение производных фуллеренов в медицине. Некоторые соединения фуллерена Сбо были использованы для фотодинамической терапии злокачественных опухолей [7], другие оказались достаточно эффективными бактериостатическими и фунгицидными средствами [8], третьи -антиоксидантами для борьбы с нейродегенеративными процессами [9]. Огромный интерес производные фуллеренов представляют как ингибиторы ВИЧ [10].
В связи с этим разработка новых методов синтеза органических производных фуллерена Сбо и исследование их свойств представляет собой актуальную задачу органической и физической химии.
Среди большого количества известных на данный момент производных одними из наиболее перспективных для этих целей оказались производные фуллеропирролидина. Так, синтезированы производные фуллеренсодержащих природных аминокислот, такие как фуллеропирролидинглутаминовая кислота и фуллеропролин. На их основе получен ряд биологически активных пептидов и других производных, перспективных для применения в медицине и технике [11,12].
Основным методом синтеза соединений, содержащих фрагмент фуллеропирролидина, является 1,3-диполярное циклоприсоединение азометинилидов непосредственно к фуллерену. Существующие на данный момент методики позволяют получать замещённые фуллеропирролидины с различными заместителями в боковой цепи, однако, зачастую целевые соединения образуются с низкими выходами, либо требуют специфических условий синтеза.

ВосНИ ОН

-(-сн2о^
СРзСООН

'СЛВи ИНРтос
ЕйС, НОВЬ Е^И N СР3СООН
РтосНИ^СООІВи N (й.
соон О 73% ¥
Схема 43. Синтез Ртос-Руи-()
Её использование в твердофазном пептидном синтезе позволило получить фуллеренсодержащий пептид, растворимый в воде. Для его синтеза, Ртос-Р^и-ОН вводили во взаимодействие с полностью защищённым пептидом Н-(С1у-0т)ъ-01у^Н2, присоединённым к полимерному носителю (Схема 44):
ОН ЙНРтос
1) РуВор, ЕТ3Ы, СН2С12, 45°С //
2) Пиперидин/РМР
3) ТРА/НгО/ПРЭ
МН(СІу-Огп)6-СІуМН
СР3СОО
Н2М-(С1у-0гп)6-01у-11Н2-РА[--РЕ0-Р
Схема 44. Синтез фуллеренсодержащего пептида Р%и-(С1у-От)ь-С1у-МР
Использование твердофазного синтеза позволяет избежать проблем, связанных с различной растворимостью исходных реагентов. Синтез проводили в стандартных