Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 9
1.1. Структурное многообразие макрогетероциклических соединений. Синтез. Свойства 9
1.1.1. Макрогетероциклические соединения, состоящие из четырех малых циклов 9
1.1.2. Макрогетероциклические соединения с увеличенной координационной полостью, состоящие из шести и восьми малых циклов 18
1.2. Прекурсоры синтеза макрогетероциклических соединений 30
1.2.1. Моноядерные диаминоазолы 30
1.2.2. Полиядерные диаминоазолы 34
2. Экспериментальная часть 38
2.1. Синтез исходных соединений 40
2.1.1. Синтез 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола 40
2.1.2. Синтез 2-алкил-5-амино-3-имино-1,2,4-тиадиазолинов 41
2.1.3 . Алкилирование 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола бензилхлоридом 44
2.1.4. Синтез 5-амино-2-бензоил-3-имино-1,2,4-тиадиазолина хлоргидрата. 45
2.1.5. Синтез бис(5-амино-1,3,4-тиадиазол-2-ил)этана 46
2.1.6. Синтез производных фталонитрила 46
2.1.7. Синтез [3(1-амино-изоиндол-3-имино),5(3-амино-изоиндол-1-имино)-2-октил-1,2,4-тиадиазолин]Ca(II) и 3(1-амино-изоиндол-3-имино),5(3-амино-изоиндол-1-имино)-2-гексадецил-1,2,4-тиадиазо-лина 47
2.1.8. Продукты взаимодействия фталонитрила с 1,3-бис(п-амино-фенокси)бензолом (Диамином Р) 48
2.2. Синтез макрогетероциклических соединений 50
2.2.1. Синтез четырехзвенных макрогетероциклических соединений ABBB- и ABAB-типов 50
2.2.2. Синтез никелевых комплексов четырехзвенных макрогетероциклических соединений, содержащих фрагменты бензилированных и бензоилированных 1,2,4-тиадиазолинов 54
2.2.3. Синтез шестизвенных макрогетероциклических соединений AABAAB-типа 55
2.2.4. Синтез 2,7:23,28-диимино-9,21:30,42-динитрило-43Н,44Н-дибензо[c,v]-(11,15,30,34)-тетраокса-(1,6,20,25)-тетразаоктатриакон-тена 57
2.2.5. Исследование кислотно-основных взаимодействий 2-додецил-3,10,17,24-тетраимино-5,12,19,26-тетранитрило-1-тио-трибен-зо[f,k,p](1,5,9,13)-тетразациклогексадекена 59
2.2.6. Исследование люминесцентных свойств 2-додецил-3,10,17,24-тетраимино-5,12,19,26-тетранитрило-1-тио-трибензо[f,k,p](1,5,9,13)-тетразациклогексадекена 60
3. Обсуждение результатов 61
3.1. Синтез исходных диаминов 61
3.1.1. 3,5-Диамино-1,2,4-тиадиазол и его производные 61
3.1.2. Разработка эффективного метода синтеза 2-алкил-5-амино-3-имино-1,2,4-тиадиазолинов 66
3.1.3. Бензилирование и бензоилирование 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола 76
3.1.4. Синтез бис(5-амино-1,3,4-тиадиазол-2-ил)этана 86
3.1.5. Моделирование химизма образования 2-амино-5-метил-1,3,4-тиадиазола 89
3.2. Синтез макрогетероциклических соединений 97
3.2.1. Синтез макрогетероциклических соединений, состоящих из четырех малых циклов 97
3.2.2. Исследование кислотно-основных взаимодействий 2-додецил-3,10,17,24-тетраимино-5,12,19,26-тетранитрило-1-тио-трибен-зо[f,k,p](1,5,9,13)-тетразациклогексадекена 105
3.2.3. Синтез макрогетероциклических соединений, состоящих из шести малых циклов 113
3.2.4. Синтез макрогетероциклического соединения, состоящего из восьми малых циклов 121
3.3. Изучение практически ценных свойств прекурсоров и
макрогетероциклических соединений на их основе 128
3.3.1. Прогноз биологической активности и токсичности синтезированных соединений с помощью компьютерных программ 128
3.3.2. Изучение биологической активности 2N-алкилированных 5-амино 3-имино-1,2,4-тиадиазолинов 132
3.3.3. Изучение люминесцентных свойств 2-додецил-3,10,17,24 тетраимино-5,12,19,26-тетранитрило-1-тио-трибензо[f,k,p](1,5,9,13) тетразациклогексадекена 134
Заключение 137
Список литературы
- Макрогетероциклические соединения с увеличенной координационной полостью, состоящие из шести и восьми малых циклов
- . Алкилирование 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола бензилхлоридом
- Синтез шестизвенных макрогетероциклических соединений AABAAB-типа
- Изучение биологической активности 2N-алкилированных 5-амино 3-имино-1,2,4-тиадиазолинов
Макрогетероциклические соединения с увеличенной координационной полостью, состоящие из шести и восьми малых циклов
При изучении спектральных характеристик 1a,b было отмечено, что в электронных спектрах поглощения (ЭСП) растворов этих соединений в хлороформе присутствовали пять основных полос поглощения в ближней ультрафиолетовой и видимой областях спектра при 244, 364, 376, 397, 425 нм. У полученных соединений 1a,b проявились нелинейно-оптические свойства [3].
Следующим примером Мс ABAB-типа выступает соединение (5a) на основе 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола (6). Продукт 5a был синтезирован в виде смеси региоизомеров (рис. 1.1), разделение которых было затруднено плохой растворимостью 5а в органических растворителях [4]. Для решения этой проблемы была использована химическая модификация макроциклов введением заместителей в изоидольные ядра. Так, конденсацией 6 с замещенным фталонитрилом или его функциональными производными: 1,1-диметокси-3-иминоизоиндоленином (7) и 1,3-дииминоизоиндолином (8) в спиртовой среде были синтезированы (5b-e) [5]. При этом растворимость макроциклических соединений значительно увеличилась, но данные по разделению образующихся региоизомеров на сегодняшний день в литературе отсутствуют. S—N
Сравнение спектральных характеристик 5a-e показало, что, несмотря на введение в молекулу 5a электронодонорных заместителей, вместо ожидаемого батохромного сдвига, произошло гипсохромное смещение полос поглощения по сравнению с полосой незамещенного Мс 5a. Данный факт автор [5] объяснил неплоскостным строением макроциклического остова и значительным влиянием объемных группировок. Так, введение менее объемных трет-бутильных заместителей приводит к смещению полосы поглощения в коротковолновую область на 7 нм по сравнению с 5а, а более объемных фенокситрифенилметильных – на 46 нм [5]. Следует подчеркнуть, что синтезы исходных замещенных фталонитрилов и дииминоизоиндолинов – это сложные многостадийные процессы [5-8]. Тогда как введение алкильного заместителя в тиадиазольное кольцо позволит уменьшить временные затраты [5], получив при этом хорошо растворимые в органических растворителях Мс, что будет способствовать облегчению очистки целевых продуктов.
Представителями несимметричных Мс, служат продукты ABBB-типа, содержащие в своем составе один азольный фрагмент и три остатка дииминоизоин-долина. Соединения такого типа были синтезированы авторами [9] прямой конденсацией 3,4-ди(4-трет-бутилфенил)-2,5-дииминопирролина (9a) с 3,5-диа-мино-1,2,4-триазолом (гуаназолом) (3b) или его 1-додецилпроизводным 3a в стехиометрическом соотношении в среде осушенного н-бутанола при температуре кипения реакционной массы (схема 1.3). Целевые продукты (10a,b), очищенные хроматографированием на колонке, заполненной силикагелем (элюирующая смесь гексан:диоксан = 4:1), получали с 42 % выходом. В связи с тем, что структуры 10a,b представляют собой аналоги замещенных порфиразинов, в которых одно пиррольное ядро заменено триазольным фрагментом, то такие соединения принято называть «триазолопорфиразинами» [9].
Так как этот тип соединений обладает несколькими донорными центрами протонирования, были изучены кислотно-основные свойства продуктов 10a,b в среде CH2Cl2 – CF3COOH. Проведенные исследования показали, что на первой стадии происходило протонирование одного атома азота триазольного цикла, расположенного внутри координационной полости с понижением ароматичности макроциклов [10]. Наиболее вероятное место присоединения протона было определено квантово-химическими расчетами полуэмпирическим методом АМ1 с полной оптимизацией геометрических параметров и подтверждено методом DFT [11]. При дальнейшем воздействии трифторуксусной кислоты происходила деструкция 10a,b, которую автор [10] объяснил атакой ацетат-аниона, разрушающей связь C–N в макроциклах.
В литературе представлены Мс АВВВ-типа (11a-d), которые содержат в своем составе фрагменты 3N-алкилированных 5-амино-2-имино-1,3,4-тиадиазолинов (12a-d) (схема 1.4), обладающие сильным флуоресцентным излучением в УФ области спектра [4].
Продукты 11a-d были получены взаимодействием соответствующего 3N-алкилзамещенного 5-амино-2-имино-1,3,4-тиадиазолина 12a-d с 1,1-диме-токси-3-иминоизоиндоленином 7. Очистку целевых продуктов осуществляли методом колоночной хроматографии [4].
Единственным представителем макроциклов ABBB-типа, содержащим фрагмент незамещенного 2,5-диамино-1,3,4-тиадиазола (13), является продукт 11е, который был выделен из последней зоны при хроматографическом разделении реакционной массы, полученной взаимодействием 5-трет-бутил 1,3-дииминоизоиндолина (9b) и 13 в соотношении 1:1 в среде этоксиэтанола при кипении реакционной массы в течение 26 ч [12]. Полученный продукт 11e был назван «тиадиазолфталоцианином», т.к. его структура представляет фталоцианиновый остов, в котором один изоиндольный фрагмент заменен тиадиазольным. Спектральные свойства 11e по сравнению с гемипорфиразинами, которые поглощают в ближней ультрафиолетовой с небольшим захватом видимой области спектра, отличаются батохромным смещением полос поглощения до 530, 564 и 615 нм [12]. В последнее время особое внимание ученых направлено на разработку синтетических гидрированных производных порфиринов: хлоринов и бактериохлоринов, которые, благодаря способности поглощать свет в длинноволновой области спектра, нашли свое применение как терапевтические агенты для фотодинамической терапии (ФДТ) онкологических заболеваний. Так, в Российской Федерации разрешены к применению фотосенсибилизаторы: Фотодитазин (Fotoditazin) [13, 14], Радахлорин (Radahlorin) [15], Фотолон (Photolon) [16], которые представляют собой водорастворимые соли хлорина е6.
При восстановлении одной или двух связей в молекуле порфирина (14a) ароматичность образующихся соединений сохраняется, но происходящее изменение симметрии приводит к значительному батохромному сдвигу максимума поглощения в ряду порфирин – хлорин (14b) – бактериохлорин (14c) [17]. Причем для изобактериохлоринов с соседним расположением гидрированных колец спектры поглощения подобны спектрам хлоринов [18].
. Алкилирование 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола бензилхлоридом
Метод А. Смесь эквимольных количеств соответствующего алкилбромида и 1,3-дииминоизоиндолина в 3 мл фенола ступенчато нагревали в течение 1.5–2 часов и выдерживали 50 ч при температуре 100–110 оС. По окончании выдержки реакционную массу промывали горячей водой до отсутствия запаха фенола. Целевой продукт очищали методом колоночной хроматографии на силикагеле, в качестве элюирующей смеси использовали CH2Cl2:MeOH:C6H14 = 10:1:3. Собирали полосу бордового цвета. После отгонки растворителя под вакуумом получали продукт в виде порошка темно-вишневого цвета.
Метод Б. Смесь, состоящую из эквимольных количеств соответствующего алкилбромида, 1,3-дииминоизоиндолина и четырехводного ацетата никеля в 3 мл фенола, ступенчато нагревали в течение 1.5–2 часов и выдерживали 50 ч при температуре 100–110 оС. По окончании выдержки реакционную массу промывали горячей водой до отсутствия запаха фенола. Затем смесь, содержащую целевой продукт промывали ацетоном для удаления аммиаката [Ni(NH3)4](AcO)2. Очистку целевого соединения осуществляли методом колоночной хроматографии на силикагеле с последовательным элюированием органическими растворителями в порядке увеличения их элюирующей способности. Целевой продукт темно-вишневого цвета содержался в зоне, собранной дихлорметаном. 2-Бутил-3,Ю,17,24-тетраимино-5,12,19,26-тетранитршіо-1-тио-трибен зо[/,к,р](1,5,9,13)-тетразациклогексадекен (58) получали по методике А из 0.06 г методике Б из 0.44 г (2.05 лшоль) 41d, 0.3 г (2.05 лшоль) 8 и 0.26 г (1.03 ммолъ) ацетата никеля четырехводного. Выход: 0.3 г {22.Ъ %). Tra 200 С. ЭСП, WHM (lge/дм3 моль1-СМ1), (СН2С12, С = 6.94-10-5 молъл1): 446 (3.65). MALDIOF MS (СНСА), m/z: 698.3 [M+2Na]+. ЕМ 652.29. C34H4oNioS2. 2-Октил-3,10,17,24-тетраимино-5,12,19,26-тетранитрило-1-тио-трибен-зо[/,к,р](1,5,9,13)-тетразациклогексадекен (60) получали по методике Б из 0.1 г методике Б из 0.5 г (1.95 лшоль) 41g, 0.28 г (1.95 лшоль) 8 и 0.24 г (0.98 ммолъ) ацетата никеля четырехводного. Выход: 0.69 г (48 %). Tra 200 С. ЭСП, WHM (lge/дм3 моль1-СМ1), (СН2С12, С = 7.06-10-5 молъл1): 448 (3.64). MALDIOF MS (СНСА), m/z: 1592 [M+Na]+. ЕМ 736.38. C4oH52NioS2. 2-Додецил-3,10,17,24-тетраимино-5,12,19,26-тетранитрило-1-тио-три-бензо[/,к,р](1,5,9,13)-тетразациклогексадекен (63) получали по методике А из
YJ 0.26 г (0.91 ммолъ) 41Ь и 0.4 г (2.74 ммолъ) 8. Соединение дополнительно очищали методом препаративной тонкослойной хроматографии на пластинах си-ликагеля, элюируя смесью СН2СІ2:МеОН:СбН14 = 10:1:3. Собирали полосу ярко-бордового цвета, целевое соединение отмывали от силикагеля ацетоном. После отгонки растворителя получали порошок ярко-бордового цвета. Выход: 7 мг (3.7 %). Тш 200 С. ИК спектр (KBr), V/CM"1: 3437, 2925, 2853 (С-Н /), 1739, 1647, 1556 (C=NBajI), 1461 (С-Сваларом), 1378, 1264, 1091, 875, 713. ЭСП, Хтах/нм (lge/дм3 молъ1-см1), (этанол, с = 6.12-10"5 молъл1): 263 (4.41), 480 (3.60); (бензол, с = 3.06-10"5 молъл1): 451 (3.70); (ацетон, с = 1.49-10-3 молъл1): 457 (2.85); (СН2С12, с = 5.43-10"4 молъл1): 453 (3.25); (СНзСООН, с = 3.06-10"5 молъл1): 478 (3.32); (2,2,2-CF3COOH, с = 4.16-10"%ольл"7): 555 (3.38), 692 (2.94), 721 (2.92). MALDIOF MS (DHB), m/z: 690.6 [М+К]+. ЕМ 651.3. C38H37N9S. 1ЯЯМР, 5Н (CDC13, 500 MHz), м.д.: 7.90-7.77 (M., J = 5 Гц, 12Наром), 1.59-0.89 (25Налкил). 13С ЯМР, 5С (CDC13, 75.5 МГц), м.д.: 170.33 (С14), 168.50 (С13), 134.30 (С15), 132.77 (С16), 123.58 (С17), 121.49 (С18), 63.11 (С12), 50.82 (СП), 31.93 (СЮ), 31.81 (С9), 31.37 (С8), 30.53 (С7), 29.64 (С6), 29.36 (С5), 25.80 (С4), 22.70 (СЗ), 14.13 (С2), 1.02 (С1). 2.2.2. Синтез никелевых комплексов четырехзвенных макрогетероциклических соединений, содержащих фрагменты бензилированных и бензоилированных 1,2,4-тиадиазолинов Общая методика. Смесь, состоящую из эквимольных количеств соответствующего N-замещенного 5-амино-3-имино-1,2,4-тиадиазолина и 1,3-дииминоизоиндолина в 10 мл метанола, нагревали в течение 6 часов при температуре 40–45 оС. Затем в реакционную массу добавляли 10 мл бутанола и эквимольное количество четырехводного ацетата никеля. Выдерживали при температуре 40–45 оС в течение 10 часов, затем при 80 оС – 5 часов, при кипении – 15 часов. Растворитель упаривали. Целевой продукт очищали экстрагированием органическими растворителями с использованием аппарата Сокслета.
Смесь, состоящую из 0.16 г (0.62 ммоль) 41g и 0.09 г (0.62 ммоль) 8 в 3 мл фенола, выдерживали при температуре 100–110 С в течение 50 часов. Контроль за ходом реакции осуществляли с помощью ТСХ. После охлаждения до комнатной температуры реакционную массу промывали горячей водой до отсутствия запаха фенола. Остаточный фенол удаляли экстракцией гексаном в аппарате Сокслета. Продукт очищали методом колоночной хроматографии. Осадок растворяли в ацетоне и хроматографировали на колонке, заполненной силикагелем, элюируя примеси смесью CH2Cl2:MeOH:C6H14 = 10:1:3, а целевой продукт – метанолом. Метанольный раствор отфильтровывали от оксида кремния, растворитель удаляли испарением. Получали порошок темно-коричневого цвета, растворимый в ацетоне, метаноле и не растворимый в воде, гексане, хлороформе. Выход: 0.041 г (21.6 %). Тпд 200 С. ИК спектр (KBr), V/CM"1: 3414, 2924 (С-НВШГК), 2844, 1732, 1595 (C=NBajI), 1468 (С-Сваларом), 1390, 1259, 1112, 1042, 845, 794, 712, 601, 458. ЭСП, WHM (lge/дм3-МОЛЪ1-СМ1), (бензол, с = 7.09-10"5 молъл1): 456 (3.45); (ацетон, с = 4.50-10"5 молъл1): 456 (4.01); (H2S04): 480, 745. MALDIOF Ultraflex III (дитранол), m/z: 1211.4 [М-Н]+. ЕМ 1212.66. C64H92Ni6S4.
Синтез шестизвенных макрогетероциклических соединений AABAAB-типа
На сегодняшний день подробно изучены методы синтеза макрогетероциклического соединения ABAB-типа 5а, где А – фрагмент 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола, В – изоиндольное ядро (рис. 3.4) [4]. Фактором, затрудняющим очистку, разделение региоизомеров и исследование свойств Мс 5а, является его низкая растворимость в органических растворителях, одним из способов повышения которой может быть химическая модификация введением в 1,2,4-тиадиазольный фрагмент алкильных заместителей. Для соединения 6 характерно явление таутомерии (схема 3.3) [66]. Рентгеноструктурный анализ [67] протонированных форм соединения 6 показал, что атом азота, находящийся в положении 2 1,2,4-тиадиазольного кольца, является наиболее выраженным нуклеофильным центром молекулы. Эта особенность может позволить ввести алкильный фрагмент к 2N атому прямым алкилированием 6. В связи с вышеизложенным, 2-алкил-5-амино-3-имино-1,2,4-тиадиазолины 41(b-h) получали прямым алкилированием 6 соответствующими алкилбромидами по аналогии с методикой [5]. Автору [5] удалось синтезировать 2-пентил- 41a и 2-додецил-5-амино-3-имино-1,2,4-тиадиазолины 41b с выходом 7.4–7.5 %.
Поэтому перед нами стояла задача подобрать более эффективные условия для получения 2-алкил-5-амино-3-имино-1,2,4-тиадиазолинов с высокими выходами. Реакцию алкилирования алкилбромидами обычно проводят в присутствии основных агентов, роль которых могут выполнять алкоголяты металлов, растворители с оснвными свойствами. Поэтому первоначально взаимодействие 6 с избытком 1-бромдекана проводили в среде пиридина, который, по нашему предположению, должен был выполнить две функции: растворителя и слабого основания, связывающего образующийся бромоводород. Температуру реакционной массы постепенно повышали до 85 оС в течение 4-х часов.
По окончании синтеза из реакционной массы были выделены три вида веществ: иголки желтого цвета, порошок белого цвета и масло.
Состав иголок определили элементным анализом, данные которого показали 93 %-ное содержание серы. ИК спектры белого порошка и масла соответствовали спектру дициандиамида – исходного соединения в синтезе 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола (рис. 3.5).
Таким образом, предложенный метод алкилирования в среде пиридина оказался неприемлемым, т.к. вышеназванный растворитель создает слишком сильную оснвную среду, что приводит к разрушению 1,2,4-тиадиазольного цикла, неустойчивого в таких условиях. Данный материал опубликован в работе [93]. а) \Г 80 vf
ИК спектры: а) чистого дициандиамида; продуктов, полученных при алкилировании 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола в среде пиридина: б) порошка белого цвета; в) масла. Поэтому в дальнейшем в качестве основания был использован триэтиламин, представляющий собой простейший симметричный третичный амин, существующий в жидком состоянии и хорошо смешивающийся со спиртами. При проведении реакции алкилирования 6 мы отметили, что добавление триэтиламина в реакционную массу вначале синтеза приводит к взаимодействию последнего с алкилбромидом и образованию белых иголок, которые были идентифицированы нами как четвертичная соль триэтилалкиламмония.
Сократить продолжительность синтеза, чтобы избежать образования четвертичной соли триэтилалкиламмония, тоже не удалость, т.к. при этом наблюдалось значительное уменьшение выхода целевого продукта. Помимо образования масла желтого цвета, при отгонке растворителя в виде осадка выпадал не вступивший в реакцию 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазол.
При проведении экспериментов было отмечено, что все алкилбромиды плохо растворяются в спирте даже при температуре кипения, поэтому, для создания гомогенности среды, мы предварительно растворяли алкилбромид в дихлорметане в соотношении 1:1. Такой прием позволил повысить выход соединения, например, для 41b с 7.4 % до 49 %.
Учитывая все вышеперечисленные наблюдения, синтез проводили в спиртовой среде при кипении реакционной массы в течение 20 ч, затем добавляли триэтиламин для связывания образующегося бромоводорода и избытка алкилбромида, и выдерживали 4 часа, что является еще одним отличием от методики [5], в которой в качестве основания использовался 24 %-ный водный раствор аммиака (схема 3.4).
Изучение биологической активности 2N-алкилированных 5-амино 3-имино-1,2,4-тиадиазолинов
Увеличение количества H2S04 до 15.4098 моль-л1 приводит к уменьшению интенсивности при = 548 нм, дальнейшему батохромному смещению максимума поглощения на 166 нм и появлению уширенной полосы при = 716 нм, что свидетельствует о более сильном кислотно-основном взаимодействии 63 в среде C2H5OH-H2SO4 по сравнению с CH2Cl2-CF3COOH.
Рассчитать концентрационные и термодинамические константы устойчивости для данной среды нам не удалось, так как уже на первой стадии протонирования при концентрациях серной кислоты 0.3596-2.8952 молъл1 наблюдалось одновременное протекание сразу нескольких процессов, что может быть связано как с явлением гомосопряжения, так и с межмолекулярным и химическим взаимодействием растворителей. Данное исследование позволило лишь определить интервалы концентраций кислоты, при которых происходит образование той или иной кислотной формы.
Следует отметить, что соединение 63 обладает уникальными оптическими свойствами, позволяющими изменять положение максимума поглощения в видимой области ЭСП за счет добавления к раствору соединения в органическом растворителе кислоты или основания, т.е. осуществлять превращение непротонированной формы в протонированную, и наоборот. Важно, что деструкция 63 при этом не наблюдается, что нехарактерно для соединений такого типа [10].
Такие кислотно-основные взаимодействия, проявляющиеся у всех синтезированных Мс АВВВ-типа (58, 59а, 60, 61, 63), позволяют отнести эти продукты к классу «молекулярных хамелеонов» - соединений, обладающих уникальной возможностью постсинтетической модификации оптических свойств молекулы (рис. 3.44) [123].
Теоретически в молекулах Рис. 3.45. Структура модельного соединения 74. полученных Мс (58, 59a, 60, 61, 63) донорными центрами, по которым будет происходить присоединение протона, могут выступать четыре внутрициклических атома азота изоиндольных и тиа-диазольного фрагментов и от одного до четырех мостиковых мезо-атомов азота макроциклического кольца.
Для определения наиболее вероятного места присоединения протона нами выполнено теоретическое исследование модельного соединения (74), структурная формула которого приведена на рис. 3.45, цифрами обозначены места вероятного присоединения протона. Для упрощения расчетов в качестве алкильного заместителя выбран метильный.
Как сказано выше, по данным спектрофотометрического титрования в протонировании на первой ступени участвует одна молекула кислоты. В связи с этим, проведена полная оптимизация геометрических параметров всех возможных монопротонированных конфигураций полуэмпирическим методом АМ1 с дальнейшим уточнением методом DFT с использованием гибридного функционала B3LYP и базисного набора 6-31G(d,p).
По результатам расчетов наиболее энергетически выгодной является конфигурация, в которой присоединение протона происходит по положению 8 – по внутрициклическому атому азота изоиндольного фрагмента, расположенного напротив тиадиазольного цикла (табл. 3.9, рис. 3.46).
Квантово-химичекими методами на уровне теории функционала плотности нами изучен дальнейший порядок протонирования, в соответствии с которым следующим будет протонироваться атом азота в положении 7, затем – в положении 9. Таким образом, Мс ABBB-типа и в кислой среде не могут образовывать ожидаемые тетразахлорино- или тетразабактерио-хлориноподобные структуры.
Следует отметить, что при измерении ЭСП протонированных структур максимум поглощения в ИК области отсутствует, что подтверждает сделанный выше вывод. Материал по изучению кислотно-основных взаимодействий соединения 63 опубликован в работе [124]. Таким образом, нам впервые удалось синтезировать новые макрогетероциклические соединения ABBB-типа, содержащие фрагмент 2-алкил-5-амино-3-имино-1,2,4-тиадиазолина, которые обладают уникальными кислотно-основными свойствами, могут использоваться в качестве индикатора кислотно-основных процессов. Методом спектрофотометрического титрования и квантово-химическими расчетами доказано, что полученные соединения не могут образовывать ожидаемую тетразабактериохлориноподобную модель в кислой среде.
Синтез макрогетероциклических соединений, состоящих из шести малых циклов В последнее время внимание ученых привлекает синтез макрогетероциклических соединений с увеличенной координационной полостью, состоящих из 6-ти малых циклов. Расширение -электронной сопряженной системы приводит к батохромному сдвигу максимума поглощения в ЭСП [125]. Кроме того, структурные особенности макроциклической сферы позволяют вместить от одного до трех атомов металла, в том числе, большие катионы (лантаноиды и актиноиды) [21].
Наиболее изученными являются макрогетероциклы ABABAB [38-40], АВВАВВ [30] и ААВААВ-типов [31], содержащие фрагменты 2,5-диамино-1,3,4-тиадиазола и 3,5-диамино-1,2,4-триазола. Соединений подобного строения, содержащих ядра 3,5-диамино-1,2,4-тиадиазола на сегодняшний день нами не обнаружено.