Введение к работе
Актуальность темы исследования. Интенсивное развитие химии органических производных элементов 14 группы в настоящее время обусловлено бурным развитием микроэлектронной промышленности, необходимостью получения новых полимеров и материалов, а также широким спектром биологической активности органических производных кремния, германия и олова. Открытие силатранов и их аналогов выявило важную роль координации в химии элементов этой группы. Учитывая, что механизмы многих реакций нуклеофильного замещения предполагают участие пента- и гекса-координированных интермедиатов, соединения кремния, германия и олова с расширенной координационной сферой можно рассматривать как достаточно стабильные модели этих промежуточных состояний. Поэтому синтез, изучение структуры органических нейтральных, анионных и катионных внутрикомплексных соединений кремния и германия, содержащих биоактивные фрагменты а-амино- и а-гидроксикислот, имеет важное значение как для практических приложений, так и для развития теоретических представлений органической химии.
Цель работы. Диссертация посвящена разработке методов синтеза органических нейтральных, анионных и катионных внутрикомплексных соединений Si и Ge, содержащих биоактивные фрагменты а-амино- и а-гидроксикислот с различными заместителями при центральном атоме, сравнительному изучению структурных особенностей, химических и физико-химических свойств полученных соединений.
Научная новизна и практическая значимость работы. С использованием известных и разработанных нами синтетических методов получен ряд новых соединений кремния и германия с расширенной координационной сферой. Впервые синтезированы 2-сила-5-пиперазиноны — удобные промежуточные соединения для получения нейтральных пентакоординированных производных кремния и дисилоксанов с фрагментом а-аминокислот. На основе дисилоксанов получен ряд внутрикомплексных фторсиланов, более устойчивых к действию влаги, чем хлориды и бромиды.
Изучено влияния строения лактамного цикла и а-гидроксикарбоновых кислот на возможность дополнительного координационного взаимодействия О—>Si в фрагменте C(0)NCH2Si в анионных моноядерных силикатах. На основе Ді?-винной кислоты получены новые внутрикомплексные дианионные дисиликаты и дигерманаты.
Разработан новый способ получения катионных внутрикомплексных соединений кремния и германия на основе ДЛ^-диметиламида гликолевой кислоты, триалкоксисиланов или -германов и ацетилбромида в одноколбовом варианте.
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ в научных журналах и сборниках тезисов докладов. Отдельные результаты исследования были представлены и докладывались на Всероссийской конференции по органической химии (Москва, 2009), XI Андриановской Конференции «Кремнийорганические соединения. Синтез, Свойства, Применение»
(Москва, 2010), XXV Международной Чугаевской конференции по координационной химии (Суздаль, 2011), XVI международном симпозиуме по химии кремния (Канада, Онтарио, 2011) и Симпозиуме по теоретической, синтетической, биологической и прикладной химии элементорганических соединений (Санкт-Петербург, 2011).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, посвященного синтезу и свойствам силацикланов, содержащим дополнительные гетероатомы в цикле, обсуждения результатов собственного исследования, экспериментальной части, выводов, списка цитируемой литературы (193 наименования). Работа изложена на 120 страницах, содержит 29 рисунков и 4 таблицы.
Методы исследования. Для проведения химических реакций, выделения их продуктов и подготовки образцов для РСА использовались стандартные приемы и оборудование. Структуры полученных соединений подтверждены данными элементного анализа, спектроскопии ПК и ЯМР (проф. Вад. В. Негребецкий), РСА (с. н. с. А. А. Корлюков, аспирант Д. Е. Архипов). Автор выражает свою признательность доц. В. М. Демьянович за помощь при определении удельного вращения и с. н. с. Г. Я. Зуевой за предоставленные образцы полифункциональных органогерманов.
Работа проводилась в соответствии с планом научно-исследовательских работ Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова в рамках внутриуниверситетской темы «Синтез и изыскание новых лекарственных препаратов и изучение механизма их действия на организм».
Отдельные части работы выполнены при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты №№ 08-03-01071, 10-03-00824 и 11-03-00655).
