Содержание к диссертации
Введение
1. Введение 6
2. Литературный обзор: "Модификация порфиринов с помощью реакции [3+2]-диполярного циклоприсоединения азидов и алкинов» 8
2.1. Особенности реакции и условия ее проведения 8
2.2. Синтез 1,5-диарилзамещенных триазолов 11
2.3. Особенности реакции Cu(I)-катализируемого алкин-азидного циклоприсоединения с участием порфиринов 12
2.4. «Клик» - реакция как метод синтеза конъюгатов порфиринов с другими молекулами 16
2.4.1. Конъюгаты с циклодекстринами 16
2.4.2. Конъюгаты с антибактериальными агентами 17
2.4.3. Конъюгаты с наночастицами 18
2.4.4. Иммобилизация порфиринов для создания материалов 19
2.4.5. Производные для катализа 19
2.4.6. Конъюгаты с аминокислотами 21
2.4.7. Конъюгаты с полиоксометаллатами 21
2.4.8. Конъюгаты с VEGF-подобными пептидами 22
2.4.9. Дендримеры на основе порфиринов 23
2.4.10. Коньюгаты с фуллереном 23
2.4.11. Гликоконьюгаты 24
2.5. Синтез порфириновых олигомеров 25
2.5.1. Олигомеры с нелинейной структурой 25
2.5.2. Линейные структуры 26
2.5.3 Координационные структуры 29
Заключение 33
3. Обсуждение результатов 34
3.1. Синтез ковалентно-связанных олигомеров порфирина 35
3.1.1. Синтез несимметрично - замещенных порфиринов для реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения 36
3.2.1. Синтез сопряженных порфириновых олигомеров с помощью реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения 43
3.2. Фотофизические исследования олигомеров порфирина 52
3.2.1. Электронные спектры поглощения порфириновых олигомеров соединенный 1,3-триазольными циклами 52
3.2.2. Исследование методами фемтосекундной когерентной спектроскопии 60
3.3. Синтез функционально-замещенных металлопорфиринов 63
4. Экспериментальная часть 68
4.1. Характеристика реактивов и материалов 68
4.2. Методы исследования 68
4.2.1 Методика проведения исследования фемтосекундной когерентной спектроскопии 69
4.3. Синтез функционально-замещенных металлопорфиринов 70
5,10,15,20-(3-гидроксифенил)порфирин, THPP 70
5,10,15,20-(3-гидроксифенил)порфиринатоцинк, ZnTHPP 70
5,10,15,20-(3-гидроксифенил)октаэтилпорфирин, OETHPP 71
5,10,15,20-(-бром-m-толуол)порфирин 71
5,10,15,20-(-бром-m-толуол)порфиринатоцинк 71
5,10,15,20-(3-бензилпентан-2,4-дион)порфиринатоцинк. 71
4.4. Синтез A3B-порфиринов по методу смешанной конденсации Линдсея 72
5-(4-аминофенил)-10,15,20-(4-трет-бутилфенил)порфирин (1). 72
5-(4-азидоофенил)-10,15,20-(4-трет-бутилфенил)порфиринатоцинк (2). 72
5-(4-этинилфенил)-10,15,20-(4-трет-бутилфенил)порфиринатоцинк (3). 72
4.5. Синтез порфиринов по методике [2+2] конденсации МакДональда 73
5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-нитрофенил)-10,20-димезитилпорфирин (7), 5-(4-
трет-бутилфенил)-15-(4-аминофенил)-10,20-димезитилпорфирин (8). 73
5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-азидофенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк (9). 74
5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-этинилфенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк (10). 75
5,15-(4-нитрофенил)-10,20-димезитилпорфирин (11). 75
5,15-(4-аминофенил)-10,20-димезитилпорфирин (12). 75
5,15-(4-азидофенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк (13) 76
5,15-(4-этинилфенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк (14). 77
Общая методика Cu(I)-катализируемого 1,3-диполярного циклоприсоединения для синтеза сопряженных порфириновых олигомеров (15 – 18). 77
6. Приложения 81
7. Список литературы 91
- Особенности реакции Cu(I)-катализируемого алкин-азидного циклоприсоединения с участием порфиринов
- Синтез несимметрично - замещенных порфиринов для реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения
- Методика проведения исследования фемтосекундной когерентной спектроскопии
- 5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-азидофенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк (9).
Введение к работе
Актуальность работы.
Порфирины являются основой важнейших биологических молекул, моделирование которых представляет несомненный интерес для исследователей. Мультипорфириновые системы можно рассматривать в качестве аналогов фотосинтетического центра, а их изучение может раскрыть закономерности высокоэффективного преобразования солнечной энергии. Помимо моделирования важнейшей биологической функций – преобразования энергии, мультипорфирины имеют перспективы практического применения в оптических и электронных приборах, в качестве сенсоров. В рамках данной работы нами была поставлена цель синтезировать новые типы мультипорфириновых систем, в частности, димеров и тримеров, исследовать их электроннооптические характеристики.
Цель работы:
Разработка «клик»-методологии (реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения) для получения мультипорфириновых систем. Разработка дизайна и методов синтеза функционально-замещенных порфиринов как универсальных «строительных» блоков для построения мультипорфириновых систем. Установление строения и свойств порфириновых олигомеров, связанных 1,4-триазольными мостиковыми группами, с помощью спектральных методов анализа.
Научная новизна.
-
Реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения была впервые применена для синтеза порфириновых тримеров.
-
Синтезированы два типа новых изомерных порфириновых тримеров, связанных 1,4-триазольными мостиковыми группами.
-
Получены фотофизические данные новых триазол-связанных тримеров и димеров порфиринов, что позволило провести их сравнение с данными ранее полученных аналогов, соединенных ацетиленовыми мостиковыми группами.
-
Получен и охарактеризован физико-химическими методами анализа новый звездообразный тример порфирина, содержащий 1,4-триазольные мостиковые группы.
-
Спланирован дизайн и выбраны оптимальные методики синтеза функционально-замещенных металлопорфиринов, содержащих одну и две азидные или ацетиленовые группы.
Практическая значимость работы.
-
Созданы эффективные методы получения порфириновых тримеров путем реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения. Дальнейший практический интерес представляет применение данных методов для получения порфириновых триад и олигомеров различного строения, введение донорно-акцепторных периферийных групп для исследования электронной проводимости.
-
Соединения порфириновых молекул посредством триазольного цикла открывает возможность создания изогнутых сопряженных мультипорфириновых систем, отличных от известных линейных мультипорфиринов, соединенных ацетиленовыми или фениленовыми «линкерами».
-
При комбинация хромофоров в звездообразной структуре получена молекула с интересной архитектурой. Подобные структуры имеют перспективу применения в фотособирающих системах.
-
Металлопорфирины, содержащие одну и две азидные или ацетиленовые группы, а также трет-бутилфенильные и мезитильные мезо-заместители, получены с высокими выходами и наименьшим количеством стадий синтеза и разделения продуктов конденсации. Данные металлопорфирины являются универсальными «строительными блоками» для построения мультипорфириновых систем путем реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения, при этом обеспечены необходимые свойства растворимости и препятствия кофациальной агрегации порфиринов, что является практически значимым для их изучения и применения.
Апробация работы.
Результаты исследований были представлены на российских и международных конференциях: II Молодежная научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии», Москва, 16-18 октября 2007 г.,; II Молодежная конференция ИФХЭ РАН, Москва, 29-30 ноября 2007 г.; IV International Summer School “Supramolecular Systems in Chemistry and Biology”, September 28 – October 2, 2008 Tuapse; Молодежная конференция ИФХЭ РАН «Физикохимия нано- и супрамолекулярных систем – 2008», Москва, 11-12 ноября 2008 г.; СуПРаЗ-09, Всероссийская школа-конференция "Супрамолекулярные системы на поверхности раздела", Москва, 25 мая - 27 мая 2009 г.; Vth International Symposium “Design and Synthesis of Supramolecular Architectures”, October 12–16, 2009, Kazan; Московская конференция-конкурс молодых ученых, аспирантов и студентов «Физикохимия-2009», Москва, 01-04 декабря 2009 г.; IV Международная молодёжная школа-конференция по физической химии краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов. Туапсе, 17-21 сентября 2012 г.
Публикации.
Материалы диссертационной работы опубликованы в 6-ти статьях и 5-ти тезисах докладов на научных конференциях.
Личный вклад автора.
Диссертантом выполнен весь объём синтетической части работы, проведён ряд физико-химических исследований, полностью проанализирован весь массив полученных данных физико-химических методов анализа синтезированных соединений, сформулированы общие положения и выводы.
Структура и объём работы.
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, приложений и списка цитируемой литературы, включающего 96 наименований. Работа изложена на 98 страницах печатного текста и содержит 31 рисунок, 24 схемы и 5 таблиц.
Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН за помощь в проведении экспериментов, д.х.н. Аверину А.Д. за помощь в получении данных масс- и ЯМР-спектров, д.х.н., проф., член-корр. Разумову В.Ф. и к.х.н. Гаку В.Ю. за помощь в получении данных оптических спектров, д.х.н. Надточенко В.А., к.х.н. Михайлову К.М. за помощь в исследовании методами фемтосекундной спектроскопии. Автор выражает особую благодарность к.х.н. Тюрину В.С. за помощь на всех этапах работы.
Особенности реакции Cu(I)-катализируемого алкин-азидного циклоприсоединения с участием порфиринов
Для проведения «клик» реакции как правило используются мезо-тетрафенилпорфириновые производные, т.к. в фенильные заместители можно вводить нужные реакционные группы. В большинстве описанных примеров это мезо-тетрафенилпорфирин с азидной или ацетиленовой группой в одном из фенильных фрагментов, и с «объемными» неполярными метильными, третбутильными орто-, пара-, жета-заместителями в остальных фенильных фрагментах (Таблица 2.1). Это обусловлено особенностями синтеза асимметрично замещенных порфиринов:
при «смешанной» альдегид - пиррольной конденсации используют различные по полярности бензальдегиды, что делает возможным легкое хроматографическое разделение продуктов реакции.
если исходные бензальдегиды одинаковы по полярности и ко-хроматографичны, наличие ор/ио-заместителей в фенильных группах создает различные степени стерического затруднения, препятствующего адсорбции, что позволяет хромотографически разделять смесь порфириновых продуктов реакции конденсации. При этом порфирины эллюируются в порядке уменьшения стерической затрудненности.
наличие объемных алкильных заместителей улучшает растворимость порфиринов [33].
С началом применения клик-химии с участием порфириновых субстратов открылся ряд особенностей и препятствий при проведения данной реакции. Так как порфирин представляет собой лиганд, то при использовании в виде свободного основания в реакции Cu(I) катализируемого алкин-азидного циклоприсоединения он металлируется медью, удаляя таким образом каталитически активные катионы меди из реакционной смеси, что приводит к ингибированию реакции. Поэтому данную реакцию обычно проводят с металлокомплексами порфиринов. При этом трансметаллирования порфиринатов цинка и никеля в ходе реакций Си(1)-катализируемого алкин-азидного циклоприсоединения не наблюдается [12].
Особенности растворимости порфиринов также вносят ограничения в условия проведения реакции.
Согласно предположенной каталитической схеме 2.2, ступенчатый механизм «клик» реакции начинается с формирования -комплекса с последующим образованием ацетилида Си1. В водной среде формирование таких частиц происходит с выигрышем энергии 11,7 ккал/моль, что соответствует экспериментальным кинетическим данным. Координация меди также понижает рКа связи С-Н алкина, что делает возможным депротонирование в водной среде без добавления основания [34]. Поэтому данная реакция обычно проводится в смеси хорошо сольватирующих органических растворителей (ДМФА, ТГФ, ацетон) с водой. Выбор системы растворителей определяется в значительной степени растворимостью в ней порфириновых субстратов. Согласно исследования [12] для порфиринов 1 и 2 стандартные условия реакции (CuS04, Н2O, аскорбиновая кислота, 50 С, ДМФА, 50ч [13]) оказались непригодны, тогда как для порфиринов 3 и 4 реакция в данных условиях привела к продукту 5 с выходом 18% (Схема 2.5). . Проведение «клик»-реакции в условиях (CuSO4, H2O, аскорбиновая кислота, 50 C, ДМФА, 50 ч.) для различных по растворимости порфириновых реагентов. Большинство условий Cu(I)-катализируемого алкин-азидного циклоприсоединения применимы в реакциях с участием металлопорфирина и другого «непорфиринового» реагента [22]. Однако, в случае Cu(I)-катализируемого циклоприсоединения между двумя порфиринами, содержащими азидную и ацетиленовую группы, соответственно, большинство «классических» условий не дает ожидаемых продуктов реакции – порфириновых димеров [12]. Сu(I)-катализируемое циклоприсоединение между двумя порфиринами обычно требует повышенных температуры и увеличенного времени взаимодействия и количества катализатора [35]. Несмотря на то, что повышение температуры способствует ускорению реакции, слишком высокие температуры приводят к частичному разложению азидного реагента и снижению выхода продукта реакции [13]. Различными авторами были подобраны условия клик-присоединения порфиринов для получения диад, причем почти в каждом конкретном случае условия реакции подбирались индивидульно – в зависимости от типа ацетиленового (А) и азидного (Б) порфиринов, вступающих в реакцию (Таблица 2.1).
Синтез несимметрично - замещенных порфиринов для реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения
Для получения порфириновых блоков типа II и IV первоначально был применен метод смешанной конденсации альдегидов с пирролом, проведенный по стандартной методике Линдсея [33] при катализе эфиратом трёхфтористого бора с последующим окислением DDQ (2,3-дихлоро-5,6-дициано-п-бензохинон). Конденсация пиррола с 4 трет-бутилбензальдегидом и 4-нитробензальдегидом в соотношении 4:3:1 дает смесь шести возможных порфириновых продуктов конденсации: транс- и цис- A2B2-, AB3-, A3B-, A4- и B4- порфиринов, где A это 4-нитрофенильный заместитель и B - 4 третбутилфенильный заместитель. После предварительной очистки реакционной смеси флэш-хроматографией без разделения порфиринов было проведено восстановление нитро-групп с помощью SnCl2/HCl в смеси CHCl3/AcOH и получен 5-(4-аминофенил)-10,15,20-(4-третбутилфенил)порфирин 1 с выходом 10%. Реакция диазотирования порфирина 1 и дальнейшее взаимодействие сацетатом цинка дает 5 (4-азидофенил)-10,15,20-(4-трет-бутилфенил)порфиринатоцинк 2, общий выход составил 8% (Рис.3.2). tBu 5-(4-азидофенил)-10,15,20-(4-трет пиррола, 4-трет-бутилбензальдегида и 4 (триметилсилил)этинилбензальдегида в соотношении 4:3:1 дает смесь замещенных порфиринов, которую без разделения металлировали реакцией с ацетатом цинка, затем удалили триметилсилильную защитную группу. После хромотографического разделения получен 5-(4-этинилфенил)-10,15,20-(4-трет бутилфенил)порфиринатоцинк 3 с суммарным выходом 13% за 3 стадии (Рис.3.3). 1. BF3х Et20, CH2C12 5-(4-этинилфенил)-10,15,20-(4-трет бутилфенил)порфиринатоцинка. Использованный метод смешанной конденсации альдегидов с пирролом дает смесь продуктов реакции, включающую шесть замещенных порфиринов со всевозможными комбинациями заместителей, разделение которых весьма затруднительно и, как правило, требует неоднократного хромотографирования и приводит к низким выходам целевого продукта. Поэтому в дальнейшем нами был испробован подход смешанной [2+2] конденсации МакДональда [65] дипирролилметана с двумя различными бензальдегидами. Три типа 5-замещенных дипирролилметановбыли синтезированы с помощью описанных методик и были рассмотрены в реакции конденсации: 5-(4 -трет-бутилфенил)дипирролилметан 4 [66], 5-(4 -нитрофенил)дипирролилметан 5 [67] и 5-мезитилдипирролилиметана 6 [68] (Рис. 3.4). tBu N02 -NHHN- /f Рис. 3.4. Дипирролилметаны, использованные в [2+2] конденсации с альдегидами. При [2+2] конденсации дипирролилметанов 4, 5 с 4-нитробензальдегидом и 4-трет бутилбензальдегидом, получалась трудноразделимая смесь порфиринов со всевозможными комбинациями заместителей, что можно объяснить обратимым характером конденсации [67б,69]. Однако при конденсации бензальдегидов с 5 мезитилдипирролилметаном 6 получен желаемый набор продуктов реакции: четыре типа замещенных порфиринов, которые легко были разделены хроматографически. Реакцию проводили при комнатной температуре в хлористом метилене при катализе трифторукусной кислотой в течение 30 мин. Данная особенность конденсации дипирролилметанов описана в работе Линдсея и соавт [65], где показано, что использование стерически-затрудненных дипирролилметанов в конденсации с альдегидами позволяет избежать побочных продуктов перемешивания (“scrambling”) заместителей. Так как 5 мезитилдипирролилметан 6 оказался наиболее подходящим прекурсором для синтеза разнозамещенных порфиринов посредством [2+2] конденсации с альдегидами это определило единый путь синтеза задуманных порфириновых «строительных блоков» представленных на рис.3.1. При взаимодействии 5-мезитилдипирролилметана с 4-нитробензальдегидом и 4-трет-бутилбензальдегидом получен порфирин 7 с одной нитрофенильной группой. Последующие реакции восстановления и диазотирования проведены аналогично синтезу порфирина 2, в результате получен 5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-азидоофенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк 8, суммарный выход по 4 стадиям составил 17% (Рис.3.5). tBu NO, Синтез «строительного блока» III - 5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-азидоофенил)- 10,20-димезитилпорфиринатоцинка (ZnPN3). Аналогичная конденсация 5-мезитилдипирролилметана, (триметилсилил)этинилбензальдегида и 4-трет-бутилбензальдегида после проведения реакции с ацетатом цинка и снятия защитной группы, дала 5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-этинилфенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк 10 (ZnP(C2H)) с общим выходом 22% (Рис. 3.6). . Синтез строительного блока IV - 5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-этинилфенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинка (ZnP(C2H)). Транс-мезо-A2B2-замещенные порфирины типа I, III были получены при конденсации 5-мезитилдипирролилметана с одним типом бензальдегида, в этом случает получали один тип порфиринового продукта без необходимости хроматографического разделения смеси порфиринов. 5,15-(4-нитрофенил)-10,20 димезитилпорфиринатоцинк 11 получен с выходом 25% при конденсации 5 мезитилдипирролилметана с 4-нитробензальдегидом. Проведено восстановление нитро-групп, реакция диазотированияи реакция с ацетатом цинка, что дало 5,15-(4 азидофенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк 13 (ZnP(N3)2), содержащий две азидные группы (строительный блок III), при этом общий выход после пяти стадий составил 17 % (Рис. 3.7).
Наличие трет-бутильных групп в синтезируемых порфиринах улучшает их растворимость, а мезитильные заместители в дипиррометане препятствуют перетасовке заместителей в ходе конденсации и кофациальной агрегации полученных порфиринов. Следует отметить, что ранее описанные мезо-замещенные порфирины, имеющие одну нитро- или ацетамидофенильную группу, как прекурсоры азидной функции, были получены с существенно меньшими выходами (10-18%) [12, 52, 70,71,72]. Конденсация дипирролилметана с двумя различными альдегидами оказалась предпочтительным путем получения асимметрично мезо-замещенных порфиринов. Используя данный путь синтеза, дополнительная стадия получения дипирролилметана оправдывается большим суммарным выходом порфиринов и меньшим количеством побочных продуктов. Синтез 5-мезитилдипирролилметана легко осуществим при взаимодействии комерчески доступного мезитилбензальдегила с избытком пиррола, при этом использование вкачестве катализатора MgBr2 дает выход 50% [68], тогда как при стандартных условия катализа трифторуксусной кислотой дают выход 27% [70]. 5-мезитилдипирролилметан устойчив при хранее без доступа воздуза в холодильнике. Коммерческая доступность прекурсоров, устойчивость и универсальность 5-мезитилдипирролилметана позволили получить на его основе все 4 типа замещенных порфиринов согласно запланированной схеме (рис. 3.1).
Методика проведения исследования фемтосекундной когерентной спектроскопии
Контроль за протеканием реакций и степенью чистоты образующихся продуктов осуществляли методом тонкослойной хроматографии на пластинах Merck силикагель 60 F254. Колоночную хроматографию проводили на силикагеле Alfa Aesar 60, 0,04 -0,063 мм (230-400 mesh). Электронные спектры поглощения (ЭСП) в видимой и УФ областях регистрировали на спектрофотометре Cary-100 фирмы Varian в 10 мм прямоугольных кварцевых кюветах. Спектры ЯМР 1Н и 13С регистрировали на приборах Bruker Avance-400 и Bruker AM 600 (рабочие частоты 400/600 МГц на ядрах 1H, 100/150 МГц на ядрах 13С) с внутренней стабилизацией по дейтерию при комнатной температуре. Внутренним стандартом для определения химических сдвигов ядер 1H служили сигналы остаточных протонов дейтерированных растворителей (ДМСО-d6 – 2,51 м.д., CDCl3 – 7,26 – 7,29 м.д., метанол-d6 – 4,84 м.д., 3,31 м.д.). Растворители для ЯМР-спектроскопии CDCl3 и DMSO-d6, MeOD-d4 обезвоживали выдерживанием над молекулярными ситами 4 . Масс-спектры MALDIOF положительных ионов получали на приборе Bruker Daltonics Ultrafex (лаборатория физико-химических основ хроматографии и хромато-масс-спектроскопии ИФХЭ РАН) в режиме положительных ионов с использованием рефлектомоды с напряжением на мишени 20 мВ. В качестве матрицы применяли 1,8,9-тригидроксиантрацен. Фотофизические исследования выполнены в Институте проблем химической физики РАН. Электронные спектры поглощения (ЭСП) регистрировали на спектрофотометре UV-3101PC UV-VIS NIR фирмы Shimadzu в 10 мм прямоугольных кварцевых кюветах. Спектры флюоресценции регистрировали на спектрофлюориметре PerkinElmer LS-55 в 10 мм прямоугольных кварцевых кюветах.
Разностные спектры поглощения были измерены с помощью фемтосекундного pump-probe эксперимента. Накачка была осуществлена импульсом с гауссовским профилем, с частотой 15 Гц, время действия 20 фс, длина волны 600 нм, энергия 200 нДж в случае растворителя изопропанола; и 610 нм, 190 нДж в случае ТГФ. Импульсы суперконтинуума генерировались в кварцевой ячейке с Н20, и использовались как пробный импульс. Диаметр сканирующего пучка 100 мкм, импульса возбуждения 300 мкм. Относительная поляризация импульса накачки и сканирующего импульса составляла 54.7 (магический угол), либо использовалась настройка для поляризационной спектроскопии. В последнем случае импульсы накачки и сканирования были параллельными либо перпендикулярными. После прохождения образца суперконтинуум спектрально разлагался в полихроматоре («Acton SP-300») и детектировался CCD камерой («Roper Scientific SPEC-10»). Разностные спектры поглощения АА (t, X) были записаны в спектральном диапазоне 400-800 нм. Эксперименты проводились при 21С в 0.2 мм оптической кювете с окном 0.1 мм толщиной. Скорость эксперимента была такова, что после каждого лазерного импульса спектр поглощения был полностью обновлен. Поляризационная фемтосекундная кинетическая спектроскопия. Поглощение ДА измеряется при параллельной ДА и перпендикулярной АА1 относительной ориентации поляризации импульсов возбуждения и зондирования. Анизотропию дифференциального поглощения А(A,,t) определяют как r=(ДА-ЛА±)/(ЛА+2ДА±). Поглощение под магическим углом определяется как ЛАmaг=1/3(ДА+2А±). Анизотропия перехода r между невырожденными состояниями определяется углом 9 между дипольным моментом оптического перехода возбуждения (J.1 и дипольным
Зх os2( моментом перехода зондирования и2 и выражается как г = (1) Спектры поглощения измеряли с использованием 1 см кюветы и спектрометра Shimadzu с шагом сканирования и шириной щели 0.1 нм.
Синтез функционально-замещенных металлопорфиринов 5,10,15,20-(3-гидроксифенил)порфирин, ТНРР синтезирован по методике [96] с выходом 20% (Приложение 1). Спектральные данные (ЯМР, УФ, MС) соответствуют литературным. 5,10,15,20-(3-гидроксифенил)порфиринатоцинк, ZnTHPP. Растворили 1676 мг (7.6 ммоль) двухводного ацетата цинка в 100 мл ацетонитрила при нагревании и перемешивании. Добавили к полученному раствору 260 мг (0.383 ммоль) порфирина ТНРР, перемешивали 4 часа, за ходом реакции следили с помощью ТСХ. Полученный раствор профильтровали через слой силикагеля ( 30 г), собрали основную фракцию пурпурного цвета, растворитель выпарили на роторном испарителе. Выход 257 мг, 98%, темно-красное аморфное вещество (Приложение 2). Спектр ЯМР Н (ацетон-с16) , м.д.: 7.31 дд (4Н, Н4 (Ar), 3J 8.3Гц, 3J 1,5 Гц), 7.61 т (4Н, Н5 (Ar), 3J 7.8 Гц), 7.71 д (4Н, Н6 (Ar), 3J 7.8 Гц), 7.73 с (4Н, Н2 (Аг)), 8.73 с (4Н, ОН), 8,96 с (8Н, -Н); ЭСП (ТГФ), макс, нм [, 103 л/(мольсм)]: 555 [10], 595 [2.7], Соре 422 [164]. Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 740 (100) [M]+ . 5,10,15,20-(3-гидроксифенил)октаэтилпорфирин, OETHPP синтезирован по методике[71] путем конденсации 3,4 – диэтилпиррола и гидроксибензальдегида. Спектральные данные (ЯМР, УФ, MС) соответствуют литературным. 5,10,15,20-(-бром-m-толуол)порфирин получен по методике[81] с выходом 33%. Спектральные данные (ЯМР, УФ, МС) соответствуют литературным. 5,10,15,20-(-бром-m-толуол)порфиринатоцинк. К раствору 1,65 г (1,67 ммоль) тетракис(-бром-m-толуол)порфирина в CHCl3 прибавили 33,4 ммоль двухводного ацетата цинка. Оставили раствор при перемешивании и нагревании до 70 С на 4 часа. Профильтровали раствор через слой силикагеля ( 15 г.), собрав основную фракцию бордового цвета. Выпарили растворитель на роторном испарителе. Выход 1,58 г 96%, аморфное вещество пурпурного цвета. Масс-спектр m/z 1050,17. Спектр ЯМР 1Н, м.д.: 4.80 с (8Н, CH2Br) 7.76 т (4Н, Н5 (Ar), J 8 Гц), 7.84 д (4Н, Н6 (Ar), J 8 Гц), 8.19 д (4Н, Н4 (Ar), J 8 Гц), 8.28 с (4Н, Н2 (Ar)), 8,99 с (8Н, -Н). 5,10,15,20-(3-бензилпентан-2,4-дион)порфиринатоцинк. 651 мг (0,62 ммоль) тетракис(-бром-m-толуол)порфиринатоцинка растворили 15 мл абс. CHCl3, при перемешивании добавили к раствору 3,83 мл (37,2 ммоль) ацетилацетона и 1,74 г (12,4 ммоль) безводного K2CO3. Оставили раствор при перемешивании и нагревании до 70 С на 8 часов, за ходом реакции следили с помощью ТСХ. Колоночная хроматография, элюент EtOAc в PE (1-70%). Собрали фракции продукта, выпарили растворитель на роторном испарителе. Выход 209,5 мг (0,19 ммоль), аморфное вещество пурпурного цвета.
5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-азидофенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк (9).
. Порфирин 8 (0.41 ммоль) растворен в 13.2 мл CFCOOH в ледяной бане. К реакционной смеси доавили раствор нитрита натрия (108.4 мг, 1.56 ммоль) в 3 мл воды, оставили при 0 C при перемешивании на 30 мин. После чего к реакционной смеси добавлен раствор азида натрия (152.8 мг, 2.35 ммоль) в 3 мл воды, реакционная смесь оставлена при перемешивании на ледяной бане на 1 час. К реакционной смеси добавили воду, органический слой (зеленого цвета) промывали водой до изменения цвета на бордовый. Органические фракции объединили, высушили над Na2SO4, отфильтровали, концентрировали на роторном испарителе до объема 200 мл. Приготовлен раствор ацетата цинка (2 г, 9.12 ммоль) в 25 мл метанола и добавлен к концентрированному раствору порфирина. Реакционную смесь перемешивали при кипячении с обратным холодильником в течении 60 мин, затем 3 раза промыли водой, высушили над Na2SO4, отфильтровали, растворитель выпарили на роторном испарителе. Полученное аморфное вещество темно-фиолетового цвета хроматографировали на колонке, заполненной силикагелем, элюент СН2Сl2. Растворитель отогнали на роторном испарителе. Полученное аморфное вещество темно-бордового цвета высушили на воздухе. Выход 80%. 1H ЯМР (400 MHz, CDCl3): = 1.63 (s, 9H), 1.85 (s, 12H), 2.66 (s, 6H), 7.31 (s, 4H), 7.40 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.77 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 8.17 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 8.23 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 8.80 (m, 4H), 8.88 (d, J = 4.6 Hz, 2H), 8.96 (d, J = 4.6 Hz, 4H); Amax (e10-5, M"1 cm"1) 425 (3.2), 559 (0.34), 598 (0.26); MS(MALDIOF) рассчитано [C54H47N7Zn - N2]+ 831.38; найдено 831.31. 5-(4-трет-бутилфенил)-15-(4-этинилфенил)-10,20-димезитилпорфиринатоцинк (10), ZnP(C2H) . Конденсация 5-мезитилдипирролилиметана (0,66 г, 2,5 ммоль) с 4 ((триметилсилил)этинил)бензальдегидом (0.25 г, 1.25 ммоль) и 4-трет бутилбензальдегидом (1.25, 0.42 мл) в СН2С12 (250 мл) с CF3COOH (0.34 мл, 4.45 ммоль) проводилась в течение 80 мин при Ткомн. согласно описанной методике [65]. Получение цинкового металлокомплекса и снятие TMS-защитной группы проведено по методике, описанной для порфирина 14. Общий выход 22%. 1Я ЯМР (400 MHz, CDC13): = 1.63 (s, 9 Н), 1.85 (s, 12 Н), 2.66 (s, 6 Н), 3.33 (s, 1 Н), 7.31 (s, 4 Н), 7.77 (d, 3J = 8.2 Hz, 2 Н), 7.90 (d, 3J = 7.8 Hz, 2 H), 8.18 (d, 3J= 8.2 Hz, 2 H ), 8.23 (d, 3J= 7.8 Hz, 2 H ), 8.72-8.97 (m, 8 H, уЗ-Н); Amax (g10"5, M"1 cm"1): 425 (5.3), 558 (0.39), 597 (0.27).
5,15-(4-нитрофенил)-10,20-димезитилпорфирин (11). Конденсация 5 мезитилдипирролилиметана (0.66 г, 2.5 ммоль), пара-нитробензальдегида (0.42 мл, 2.5 ммоль) в присутствии трифторуксусной кислоты (0.34 мл, 4.45 ммоль) в СН2С12 (250 мл), проводилась при Ткомн. согласно описанной методике [65]. Выделение продукта реакции: растворитель выпарен на роторном испарителе, полученное аморфное вещество черного цвета хроматографировали на колонке, заполненной силикагелем и СН2С12. Первая фракция светло-коричневого цвета, содержащая побочные продукты, элюирована СН2С12. Основной продукт элюирован СН2С12 с добавлением 5% ЕЮ Ас. Растворитель отогнали на роторном испарителе. Полученное аморфное вещество коричневого цвета высушили на воздухе. Выход продукта составил 493 мг, 25%. 1И ЯМР (CDCl3): д = -2.78 (br s, 2 Н), 1.84 (s, 12 Н), 2.62 (s, 6 Н), 7.27 (s, 4 Н), 8.41 (d, 3J = 8.5 Hz, 4 Н ) 8.60 (d, 3J = 8.7 Hz, 4H), 8.71 (d, 3J = 4.7 Hz, 4H), 8.75 (d, 3J = 4.7 Hz, 4H). MS (MALDIOF): рассчитано [C5oH4oN604]+ 788.89; найдено 788.38.
5,15-(4-аминофенил)-10,20-димезитилпорфирин (12). К раствору соединения 11 (450 мг, 0.57 ммоль) в смеси 1:2 СНС13/НОАс (30 мл) добавлен раствор SnCl22H20 (903.6 мг, 4 ммоль) в 10 мл HClконц. Смесь оставлена при активном перемешивании в предварительно нагретой бане (65–70 oC) в течении 7 часов. После охлаждения реакцинная смесь нейтрализована 25% раствором аммиака до pH 8–9, после чего к смеси добавили 100 мл хлороформа и оставили при перемешивании на 1час. Органический слой удалили, водную фазу экстрагировали CHCl3 (2 100 мл). Органические фракции объединили, промыли 1 раз разбавленным раствором аммика, затем 3 раза промыли водой, высушили над Na2SO4, отфильтровали, растворитель отогнали на роторном испарителе досуха. Полученное аморфное вещество черного цвета хроматографировали на колонке, заполненной силикагелем, элюент хлороформ с добавлением 5% EtOAc. Растворитель отогнали на роторном испарителе. Полученное аморфное вещество темно-бордового цвета высушили на воздухе. Выход составил 353 мг, 85%. 1H ЯМР (CDCl3): = -2.56 (br s, 2 H), 1.87 (s, 12 H), 2.66 (s, 6 H), 3.91 (s, br, 2 H, NH2), 7.07 (d, 3J = 8.2 Hz, 4H), 7.31 (s, 4 H), 8.02 (d, 3J =8.2 Hz, 4 H), 8.80 (d, 3J = 4.7 Hz, 4 H ), 8.88 (d, 3J = 4.7 Hz, 4 H).
Похожие диссертации на 1,4-ТРИАЗОЛСОДЕРЖАЩИЕ МУЛЬТИПОРФИРИНОВЫЕ СИСТЕМЫ
![Синтез новых линейно связанных и конденсированных систем с фрагментом пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазина](/i/i/5409/537479.png "Синтез новых линейно связанных и конденсированных систем с фрагментом пиразоло[5,1-с][1,2,4]триазина Леденева, Ирина Владимировна")
![«Синтез прекурсоров рецепторных самоорганизующихся систем: амфифильных производных каликс[4]аренов в стереоизомерной форме 1,3-альтернат»](/i/i/5410/615830.png "«Синтез прекурсоров рецепторных самоорганизующихся систем: амфифильных производных каликс[4]аренов в стереоизомерной форме 1,3-альтернат» Нугманов Рамиль Ирекович")
