Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Установление соотношений «структура-свойство» 9
и «структура-хроматографическое удерживание» 1.1.1. Влияние структуры органических соединений на их 10 хромато графическое удерживание
Роль топологического подхода в установлении 19 взаимосвязи "структура -свойство"
Взаимосвязь между физико-химическими параметрами 27 и строением соединений
1.2. Жидкостная хроматография азотсодержащих 28
гетероциклов
Физико-химические свойства, электронное строение 28
Особенности строения и химические свойства 36 амидной и гидразидной групп
Структурные и электронные параметры молекул 37 сорбатов, влияющие на их хроматографическое поведение
1.2.4. Хроматографическое поведение азотсодержащих 41
гетероциклов в условиях ВЭЖХ
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 48
2.1. Объекты исследования 48
2.1.1, Влияние положения и природы заместителей на 48
удерживание
2.1.2. Принцип структурной аналогии 51
Введение к работе
Актуальность работы.
Установление взаимосвязи между структурой соединений и проявляемыми ими химическими и физико-химическими свойствами является важной задачей теоретической химии. В настоящее время большое внимание уделяется разработке предсказательных моделей, на основании которых возможно определение физико-химических свойств соединений. Соотношения "структура-свойство" находят применение в разработке методов идентификации близких по структуре и проявляемым свойствам органических соединений, что значительно упрощает их химический анализ.
Одним из путей решения проблемы "структура-свойство" является метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Как известно, хроматографическое удерживание сорбата определяется типом межмолекулярных взаимодействий в системе сорбат-сорбент-элюент, обусловленных, в свою очередь, взаимным влиянием различных структурных фрагментов, составляющих молекулу.
Кроме того, ВЭЖХ представляет собой перспективный физико-химический метод изучения адсорбционных свойств труднолетучих и термически неустойчивых соединений, в рамках которого возможно исследование специфических взаимодействий, процессов сольватации, а также различных адсорбционных эффектов как молекулярных, так и ионных форм соединений. Накопление полуколичественных данных по корреляциям хроматографических величин с параметрами структуры, характеристиками неподвижных фаз и элюентов способствует поиску обобщающих моделей физико-химического поведения соединений в условиях ВЭЖХ.
Интересными объектами при изучении проблемы "структура-свойство"
являются амиды и гидразиды замещенных цинхониновых кислот -
производные 4-карбоксихинолина. Эти соединения привлекают внимание
исследователей, прежде всего, как потенциальные лекарственные препараты
с анестезирующим, противовоспалительным, анальгетическим,
; 5
антиканцерогенным и прочими действиями. В литературе описаны свойства галоидных, алкильных, тиенильных и некоторых других производных замещенных цинхониновых кислот. Известно также, что многие широко
Ъ распространенные антибактериальные препараты (фурацилин, фуразолидон,
фтивазид и др.) содержат гидразидные группы, фармакологическим действием обладают замещенные амиды и гидразиды дикарбоновых кислот. Таким образом, безусловный интерес представляет исследование соединений, в состав которых входит несколько фармакофоров, таких как хинолиновое кольцо, амидная или гидразидная группа.
Систематического изучения физико-химических свойств, в том числе хроматографического поведения, амидов и гидразидов цинхониновых кислот
* ранее не проводилось, что значительно затрудняет их идентификацию как
при получении новых соединений данного класса, так и в аналитическом контроле смесей различной природы.
Сложное полифункциональное строение амидов и гидразидов цинхониновых кислот в сочетании с низкой летучестью и термической неустойчивостью затрудняет их исследование методами газовой хроматографии, но открывает широкие возможности при моделировании
, хроматографического поведения близких по строению соединений и
изучении химии растворов производных хинолина в условиях ВЭЖХ.
Целью работы явилось исследование особенностей
хроматографического поведения амидов и гидразидов замещенных
цинхониновых кислот в условиях высокоэффективной жидкостной
хроматографии и установление взаимосвязи между структурой этих
, соединений и проявляемыми ими физико-химическими свойствами.
В соответствии с поставленной целью основными задачами работы
* явились:
1. Исследование особенностей хроматографического удерживания
амидов и гидразидов цинхониновых кислот в условиях нормально-фазового и обращенно-фазового вариантов ВЭЖХ.
Экспериментальное определение величин удерживания производных карбоксихинолина в условиях ВЭЖХ и теоретический расчет их физико-химических и структурных характеристик .
Исследование взаимосвязи между структурой, физико-химическими свойствами и хроматографическим удерживанием амидов и гидразидов замещенных цинхониновых кислот с использованием структурно-сорбционных корреляций и тополого-графового подхода. Расчет величин хроматографического удерживания на основе полученных корреляций.
Определение условий разделения и идентификации смеси амидов и гидразидов замещенных цинхониновых кислот в условиях ВЭЖХ.
Научная новизна определяется совокупностью полученных в работе и ранее не изучавшихся характеристик хроматографического удерживания и физико-химических параметров амидов и гидразидов замещенных цинхониновых кислот и их производных. Впервые исследовано их хроматографическое поведение, определены факторы, влияющие на удерживание этих соединений в условиях НФ и ОФ ВЭЖХ, Рассчитаны топологические характеристики (индексы связанности шести порядков, индексы Винера), а также основные электронные и структурные параметры для 30 неизученных ранее соединений. Получены и исследованы корреляции между величинами удерживания и рассчитанными физико-химическими и топологическими параметрами. Определены условия разделения и идентификации исследованных соединений в сложных смесях.
Практическая значимость работы определяется совокупностью экспериментальных данных о хроматографическом удерживании амидов и гидразидов цинхониновых кислот в различных вариантах жидкостной хроматографии. Установленные в работе физико-химические закономерности хроматографического удерживания амидов и гидразидов цинхониновых кислот использованы для разделения и идентификации
исследованных соединений в сложных смесях. Показана возможность расчета величин удерживания и физико-химических характеристик на основе полученных в работе сорбционно-структурных корреляций. На защиту выносятся:
результаты исследования особенностей хроматографического удерживания впервые синтезированных амидов и гидразидов замещенных цинхониновых кислот в условиях НФ и ОФ ВЭЖХ;
- корреляционные зависимости между величинами хроматографического
удерживания амидов и гидразидов замещенных цинхониновых кислот и их
физико-химическими и топологическими параметрами. Корреляционные
уравнения вида «структура-хроматограф ическое удерживание» и «структура
-свойство»;
- модель хроматографического поведения амидов и гидразидов
цинхониновых кислот и близких по структуре соединений в условиях ВЭЖХ.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 статьи и тезисы 5 докладов.
Апробация работы: Материалы диссертационной работы докладывались на 3 Международном симпозиуме «100 лет хроматографии» (г. Москва, 2003); XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань,2003); Всероссийском симпозиуме «Хроматография и хроматографические приборы» (г. Москва, 2004); Международной научно-практической конференции "Перспективы развития химии и практического применения алициклических соединений" (г. Самара, 2004); Международной конференции «Физико-химические основы XXI века» (г. Москва, 2005); Всероссийской конференции «Теория и практика хроматографии. Применение в нефтехимии» (г. Самара, 2005).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, поделенных на параграфы, выводов, списка цитируемой литературы из наименований и приложения. Диссертация изложена на 168 страницах
8 машинописного текста, содержит 43 рисунка и 12 таблиц. Общий объем работы составляет 168 страницы.
Во введении обосновывается актуальность исследования, сформулированы цель и задачи, отражены научная новизна и практическая значимость работы, перечислены положения, выносимые на защиту.
Первая глава представляет собой обзор литературы и состоит из двух частей. В первой части рассмотрены вопросы, связанные с решением проблемы установления количественных соотношений "структура-свойство", "структура-активность" и "структура-хроматографическое удерживание". Представлены основные подходы и методы, используемые при решении ЭТОЙ проблемы, при этом особое внимание уделено топологическому подходу. Освещено многообразие топологических индексов, проанализированы их достоинства и недостатки. Показана роль хроматографических методов в решении проблемы структура-свойство, рассмотрено применение сорбционно-структурных корреляций.
Вторая часть обзора литературы посвящена жидкостной хроматографии амидов и гидразидов замещенных цинхониновых кислот. Рассмотрены виды межмолекулярных взаимодействий в ВЭЖХ гетероциклических соединений, параметры химической структуры и электронного строения, влияющие на хроматографическое поведение хинолина и его производных. Проанализированы имеющиеся в литературе данные по хроматографическому исследованию производных хинолина, определены возможности ВЭЖХ в количественной оценке соотношений "структура-свойство".
Во второй главе дается описание объектов и методов исследования. Приведены литературные данные по некоторым физико-химическим свойствам исследованных соединений. Представлены алгоритмы расчета величин удерживания, физико-химических характеристик и топологических индексов амидов и гидразидов замещенных цинхониновых кислот.
9 Третья глава посвящена обсуждению полученных результатов. В первой части главы анализируются особенности структуры замещенных амидов и гидразидов цинхониновых кислот и их влияние на особенности хроматографического поведения замещенных амидов и гидразидов цинхониновых кислот в условиях нормально-фазового варианта ВЭЖХ.
Во второй части главы обсуждены закономерности хроматографического удерживания этих соединений в условиях ОФ ВЭЖХ: охарактеризована зависимость удерживания от состава подвижной фазы и строения молекул исследованных веществ. Физико-химические закономерности удерживания устанавливаются на основании полученных для данного варианта ВЭЖХ сорбционно-структурных корреляций, характеристика которых дана в третьей части главы.
