Синтез и модификация биологически активных макрогетероциклических соединений

В таблице 2 представлены основные доноры катиона металла и растворители, а так же методы используемые для проведения реакции комплексообразования с корролами.

Таблица 2

Источник металла	Растворитель	Предшественник	Вводимый металл
Галогениды и перхлоратыMXn	MeOH	a,c-биладиены	Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Rh, Sn, Ge, In
Ацетат Co(OAc)2	ДМФА	a,c-биладиены	Co
	Пиридин
M(OAc)2	MeOH	Свободное основание коррола	Co, Ni
MCl5	PhCN		Nb, Re
MXn	Пиридин		Co, Cu, Pd, Zn, P
MXn	ДМФА		Cr, Co, Ni, Cu, Rh, In, Zn
MoCl5	Декалин		Mo
Ацетилацетонаты OM(АcАc)2	Фенол		Ti, V
Карбонилы MmCln(CO)p	Толуол		Cr, Mo, Mn, Fe, Rh

Не смотря на то, что в данной таблице в качестве вводимого металла представлен и цинк, единственным охарактеризованным цинковым комплексом коррола является продукт полученный реакцией (OMCor)H3 с Zn(OAc)2 при кипячении в пиридине [88]. Был выделен металлокомплекс [(OMCor)Zn]-pyH+, однако соответствующий нейтральный Zn коррол слишком неустойчив, охарактеризовать его не удалось.

Никелевые и медные комплексы были среди первых металлокорролов, о которых сообщено в литературе [89]. Их строение, в течение длительного времени было ошибочно интерпретировано, и только недавно состав этих комплексов был до конца изучен.

Никель корролы были получены как циклизацией a,c-биладиенов так и металлированием готового коррола.

Спектральные свойства этих комплексов дали неожиданные результаты [89,90,91]: никель корролы - парамагнитные соединения, и их оптические спектры показывали отсутствие полосы Соре. На основе этих данных, комплексы были идентифицированы как нейтральные Ni(II) производные, где коррол существовал как дианионный лиганд с остаточным водородным атомом, помещенным в макроцикл, разрушая тем самым, ароматическую систему (Схема 14). Без более точной информации, этот водородный атом был произвольно расположен в 10-положении; отсутствие полосы Соре, объясненное разрушением ароматической системы, причина парамагнетизма никель корролов осталась без обьяснения и была приписана частичной потере остаточного водородного атома, давая металлокоррольный радикал [92]. Эта гипотеза была поддержана данными полученными при проведении реакции с основаниями, которые интерпретировались, как отрыв протона от исходного нейтрального никель коррола, давая соответствующий ароматический анионный никель коррольный комплекс.

Медь корролы были получены, используя методы, подобные тем, что использовались для производных никеля [89,91]. Эти комплексы, однако, имели полосу Соре в оптических спектрах, и по этой причине они были представлены как 71 (Схема 14).

Способность корролов стабилизировать более высокие степени окисления координированных металлов дало возможность Vogel с коллегами выдвинуть гипотезу, что никель и медь корролы могут рассматриваться как металл(III) нейтральные комплексы 72 (Схема 14). Рентгеноструктурные исследования подтверждали эту гипотезу и демонстрировали, что оба комплекса почти плоские без присутствия остаточного водородного атома.

Схема 14

Реакция никель и меди корролов с основаниями, ранее рассмотренная как процесс отрыва протона, должна теперь рассматриваться как одно-електронное восстановление, ведущее к коррол-анионному комплексу, что подтверждено электрохимическими изучениями. Возможность получения этих соединений натриевым пленочным восстановлением соответствующих нейтральных комплексов меди или никеля в ТГФ ранее была сообщена в литературе даже при том, что эти данные не интерпретировалось таким образом.

2. Экспериментальная часть и обсуждение результатов

Электронные спектры поглощения (ЭСП) снимали на сканирующем спектрометре СПЕК ССП-715 в хлороформе, инфракрасные спектры (ИК) снимали на спектрометре Avatar 360 FT-IR в таблетках KBr, спектры протонного магнитного резонанса (1Н ЯМР) снимали на спектрофотометре Bruker 500 (внутренний стандарт ТМС) в центре коллективного пользования научным оборудованием «Верхневолжский региональный центр физико-химических исследований» ФГБУН Институт химии растворов им. Г. А. Крестова РАН. Масс - спектры снимали на времяпролетном масс-спектрометре Shimadzu Axima Confidence (MALDI -TOF). Тонкослойную хроматографию (ТСХ) осуществляли на пластинах силуфола.

2.1 Синтез 2,7,12,17-тетрафенилпорфицена

Для изучения особенностей поведения в различных реакциях как внутрисферного комплексообразования и протонирования, так и электрофильного замещения на периферии макроцикла нами был синтезирован 2,7,12,17-тетрафенилпорфицен (78), изомер широко известного 5,10,15,20-тетрафенилпорфина (1b).

Методика получения 2,7,12,17-тетрафенилпорфицена описана Вогелем, который также успешно разработал методики синтеза и для других порфиценов имеющих алкильные боковые цепями, например: 2,7,12,17-тетраметил-, 2,7,12,17-тетраэтил- и 2,7,12,17-тетрапропилпорфицен. Основываясь на выводах сделанным Вогелем, Нонелл и его коллеги провели усовершенствованный постадийный синтез тетрафенилпорфицена (схема 15). При проверке синтезов в методики, приведённые в литературе, [93] в некоторых случаях были внесены изменения.

Схема 15

73 74 75

76 77 78

В этом синтезе исходным соединением служит пиррол 73, который радикальным замещением б-метильной группы с последующим гидролизом превращают в карбоксипиррол 74, из которого электрофильным ипсо-замещением получают иодпиррол 75, а далее самоконденсацией по Ульману превращают в тетраэфир биспиррола 76 далее декарбоксилированием и формилированием по Вильсмайеру превращаемому в диформил биспиррол 77 и востановительной конденсацией по Мак-Мури превращаемого в требуемый порфицен 78.

Рассмотрим каждую стадию синтеза с самого начала, а также внесённые на этих стадиях в методики изменения.

2,4-диэтоксикарбонил-3-фенил-5-метилпиррол (73)

В работе Нонела [93] (схема 15), отсутствует стадия получения исходного 2,4-диэтоксикарбонил-3-фенил-5-метилпиррола (73). Поэтому данную методику нам пришлось разрабатывать самим исходя из общих указаний представленных в статьe [94]. Синтез осуществлялся нитрозированием бензоилуксусного эфира 79 нитритом натрия в уксусной к-те с последующей восстановительной конденсацией полученного гидроксиламинобензоилуксусного эфира 80 с ацетоуксусным эфиром 81 по Кнорру до пиррольного предшественника 73 (схема 16).

Схема 16

79 80, 81 73

При перемешивании и охлаждении (< 25°С) к раствору 104,1 мл (0,6 моль) бензоилуксусного эфира в 700 мл уксусной к-ты постепенно прибавляли раствор 41,5 г (0,6 моль) нитрита натрия в 60 мл воды, затем смесь перемешивали при комнатной температуре ночь, добавляли 80 мл (0,63 моль) ацетоуксусного эфира и к перемешиваемому раствору постепенно порциями добавляли 128,0 г (2,0 моль) цинковой пыли так чтобы реакционная смесь слабо кипела. Смесь перемешивали при кипении 2 часа и выливали в 5 л воды, осадок отфильтровывали, промывали водой и высушивали. Пиррол растворяли в хлористом метилене, отфильтровывали неорганические соли, раствор упаривали и остаток высушивали на воздухе при комнатной температуре. Выход 130,7 г (72,3%). Для очистки пиррол перекристаллизовывали из 150 мл метанола. Продукт синтеза имел температуру плавления 112-114°С, что ниже значений приведенных в литературе [93]. Структура полученного вещества доказана. 1H ЯМР спектром.

1H ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 9,72bs (1H, NH); 7,35-7,28m (5H, H-Ph); 4,12q, 4,05q (4H, CH2-Et); 2,61s (3H, CH3); 1,05t, 1,00t (6H, CH3-Et) (CDCl3)

2-карбокси-3,5 дикарбэтокси-4-фенилпиррол (74)

Замещение метильной группы на карбоксильную в полученном пирроле проводили радикальным хлорированием последнего с последующим гидролизом трихлорметильной группы.

20 г (66 ммоль) 2,4-диэтоксикарбонил-3-фенил-5-метилпиррола растворяли в 100 мл уксусной кислоты и охлаждали до 15°С. Добавляли в реакционную смесь 3,4 мл (65,4 ммоль) брома в одну порцию, затем 16,0 мл (0,2 моль) сульфуридхлорида по каплям. Реакционная смесь перемешивалась при температуре 0-5°С, 6 часов. После этого в реакционную смесь добавляли 25 мл, воды и кипятили реакционную смесь при температуре 65°С 25 минут. Затем смесь охлаждали, выпавший осадок отфильтровывали, промывали водой и высушивали на воздухе при комнатной температуре. Осадок размешивали с 50 мл диэтилового эфиром и в полученную смесь при перемешивании приливали раствор 5,5 г (52 ммоль) бикарбоната натрия в 200 мл воды. Не растворившийся 2-формил-3,5-дикарбоэтокси-4-фенилпиррол - побочный продукт образующийся в ходе реакции, отфильтровывали. Фильтрат подкисляли раствором соляной кислоты (1:5) образующийся осадок отфильтровали, промывали водой, высушивали на воздухе. Выход 19,6 г (90%). Продукт представляет собой кристаллы белого цвета. Температура плавления 164,5-165,5°С.

ИК (KBr) н (см-1): 3414,9; 3229,9; 2629,9; 1737,7; 1699,1; 1621,8; 1509,7; 785,6; 705,1.

В качестве побочного продукта на этой стадии получили 2,1 г (8%) 2-формил-3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррол температура плавления 123-125°С.

ИК (KBr) н (см-1): 3426,1; 3243,2; 1699,9; 1615,4; 1510,5; 866,8; 787,2; 706,5.

Мы попытались видоизменить синтез и вместо рекомендуемой методикой уксусной кислоты в качестве растворителя использовали хлористый метилен. В данном случае выход продукта оказался ниже и составил 16,6 г (74,6%).

Тот же синтез был проведён нами без предварительного бромирования пиррола, роль которого не совсем понятна.

22,0 г (72,5 ммоль) 2,4-диэтоксикарбонил-3-фенил-5-метилпиррол растворяли в 100 мл уксусной кислоты, охлаждали раствор при перемешивании до температуры менее 15°С затем по каплям вводили 17,8 мл (0,22моль) сульфурилхлорида, далее как и в предыдущей методики проводился гидролиз. Однако при этом выход конечного продукта составил лишь 12,7 г ( 52,9 %).

Этот синтез доказывает важную роль брома на ход реакции. Предположительно при последовательном введении сначала брома, а затем сульфурилхлорида реакция протекает по схеме 17

Схема 17

74

2-иод-3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррол (75)

Иодпирол получали электрофильным ипсо-замещения карбоксильной группы иодом в присутствии бикарбоната натрия.

9,0 г (27,2 ммоля) 2-карбокси-3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррол растворяли в 30 мл метанола (в оригинальной методике [93] для этой цели используют этанол), к реакционной смеси при нагревании и перемешивании добавляли раствор 7,0г (66 ммоль) бикарбоната натрия в 100 мл воды, затем смесь нагревали до 75°С и при этой температуре по каплям добавляли раствор 7,6 г (29,9 ммоль) иода 12,0 г (72, 3 ммоль) иодида калия в 50 мл воды. Реакционную смесь фильтровали, осадок иодпиррола промывали водой и высушивали на воздухе при комнатной температуре. Выход 11,3 г (96%). Кристаллический порошок белого цвета. Температура плавления продукта 177-179°С.

ИК н (см-1): 3228; 1672,7; 1549,7; 1501; 791,1; 696,8. (KBr)

1Н ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 10,06bs (1H, NH); 7,34m (3H, m,p-H-Ph); 7,26m (2H, o-H-Ph); 4,16q, 4,08q (2 x 2H, OCH2); 1,06t, 0,99t (2 x 2H, CH3) (CDCl3)

3,3',5,5'-тетраэтоксикарбонил -4,4'-дифенил-2,2'-биспиррол (76)

Вещество получали проведением конденсации полученного на предыдущей стадии продукта по Ульману в присутствии меди.

16,9 г (40,8 ммоль) 2-иод-3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррол, растворяли в 100 мл ДМФА, добавляли 17,4 г (0,265 моль) меди и смесь кипятили при перемешивании 9 часов, после чего оставляли на ночь при комнатной температуре. Смесь для отделения от меди фильтровали, а осадок промывали кипящим хлористым метиленом. Фильтрат и промывные жидкости сливали в делительную воронку, промывали сначала раствором соляной кислоты (1:5), затем водой. Нижний слой хлористого метилена, сливали, и высушивали сульфатом натрия, из фильтрата отгоняли хлористый метилен до минимального объема. Биспирол высаживали из раствора метанолом, осадок фильтровали и промывали метанолом. Выход продукта 5,3 г (44,7 %). Температура плавления продукта 174-176°С.

ИК н: 3065,5; 2985,7; 1715,7; 762,2; 698,3 cm-1. (KBr)

Малый выход продукта на данной стадии, при котором теряется почти половина иодпиррола, побудило нас искать методы решения данной проблемы, путём усовершенствования методик. Нами были предприняты попытки заменить рекомендованный методикой диметилформамид (ДМФА) (температура кипения 153°С) более высококипящим растворителем N,N-диметилацетамидом (ДМАА) (температура кипения 165,5°С), что не привело к желаемому результату, так как выход 76 уменьшился до 33,7%.

Далее мы попытались увеличить выход 76 заменой реакции Ульмана на окислительную конденсацию с использованием б-незамещенного пиррола 80 с его получением восстановлением иодпиррола 75 (схема 18). Однако все наши попытки восстановить иодпиррол (двухлористым оловом в метаноле или водородом при катализе палладием) не увенчались успехом. В обоих случаях по спектральным данным и данным элементного анализа получался лишь неизменный иодпиррол.

Схема 18

75 80 76

5,5'-диформил-4,4'-дифенил-2,2'-биспиррол (77)

Синтез осуществлялся в одну стадию гидролизом и одновременным декарбоксилированием биспиррола 76 в присутствии гидроксида калия в кипящем этиленгликоле до б-незамещенного биспиррола.

Раствор 3,0 г (5,24 ммоль) 3,3',5,5'-тетраэтоксикарбонил-4,4'-дифенил-2,2'-биспиррола и 3,0 г (53,5 ммоль) гидроксида калия в 30 мл этиленгликоля кипятили 2 часа, смесь вылили в 200 мл холодной воды, отфильтровывали выпавший осадок, промывали его водой, высушивали на воздухе при комнатной температуре и далее использовали без дальнейшей очистки ввиду его малой устойчивости. Выход 1,45 г (97%). Температура плавления более 350°С.

ИК н: 3254,9; 3103,9; 1627,5; 1344,6; 765,9; 668,9 cm-1. (KBr)

Вторая стадия - формилирование дифенилпирола комплексом хлорокиси фосфора в ДМФА по Вильсмаеру до формилбиспиррола (77)

К раствору 1,4 г (4,92 ммоль) не очищенного 4,4'-дифенил-2,2'-биспиррола в 24 мл осушенного ДМФА прибавляли 2,6 мл (28,4 ммоль) хлорокиси фосфора и нагревали смесь на кипящей водяной бане два часа, затем раствор охлаждали, выливали в 600 мл воды, нейтрализовали раствором 10,0 г (0,18 ммоль) гидроксида калия в 100 мл воды. Осадок отфильтровывали, промывали водой, высушивали на воздухе при комнатной температуре. Выход 1,59 г (95%). Из за плохой растворимости продукта 1Н ЯМР спектр снять не удалось. Выход продукта реакции на данных стадиях оказался выше заявленного в литературе [93] 97 и 95% вместо 35% суммарного выхода двух стадий.

2,7,12,17-тетрафенилпорфицен (78)

К суспензии 3,1 г (48,0 ммоль) активированной цинковой пыли, (промытой 5%-ной соляной кислотой, водой, метанолом, диэтиловым эфиром и высушенной) 0,48 г (2,4 ммоль) хлорида меди (ІІ) в 150 мл ТГФ при перемешивании и комнатной температуре прибавляли 2,6 мл (23,7 ммоль) хлорида титана(ІV) и смесь кипятили три часа, затем постепенно прибавляли раствор 0,5 г (1,47 ммоль) 5,5'-диформил-4,4'-дифенилбиспиррол-2,2' в 50 мл ТГФ, и перемешивали при кипении ещё три минуты. После охлаждения реакционную смесь нейтрализовывали раствором 8,0 г (57,9 ммоль) поташа в 72 мл воды (10%-ный раствор). Очистка продукта проводилась хромотографией на силикагеле хлористым метиленом. Отделяли тёмно-синюю зону, которая по колонке сходит в первую очередь, элюат упаривали, оставляли высушиваться на воздухе. Выход 0,16 г (12%).

Не смотря на многие попытки, и неоднократное проведение синтеза, 30%-ного выхода указанного в литературе [93] нам достичь, не удалось. 2,7,12,17-Тетрафенилпорфицен представляет собой темно-синий порошок, обладает хорошей растворимостью в органических растворителях (хлористом метилене, бензоле, хлороформе, ацетоне, ДМФА а также в ТГФ).

1Н ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 9,95s (4H, ms-H); 9,72s (4H, в-H); 8,36d (8H, J = 7,5 Hz, 2',6'-H-Ph); 7,85t (8H, J = 7,5 Hz, 3',5'-H-Ph); 7,71t (4H, J = 7,5 Hz, 4'-H-Ph); 3,77bs (2H, NH) (CDCl3)

ЭСП max,нм (?10-3); 657 (45,6); 626 (42,4); 584 (32,7); 376 (119,6) (хлороформ).

ИК н (см-1):3640,9; 2957,3; 1625,8; 1435,5; 1154,4; 769; 706,1. (KBr)

Rf (силуфол): 0,83 (бензол).

MALDI-TOF (m/z) найдено: 614,3 [М]+ ; вычислено: 614,8.

Таким образом, нам удалось получить 2,7,12,17-тетрафенилпорфицен 78 используя метод представленный в работе [93] с ведением некоторых упрощающих процедуру изменений, а также разработать метод синтеза исходного пиррола 73.

2.2 Синтез 5,10,15,20-тетрафенилпорфина

Для сравнения свойств порфиринов, порфиценов и корролов нами был синтезирован 5,10,15,20-тетрафенилпорфин (1b) одностадийной окислитель-ной конденсацией пиррола с бензальдегидом по методу Альдера (схема 19).

Схема 19

1b

К раствору 1,0 мл (10,0 ммоль) бензальдегида в 15 мл нитробензола и 35 мл пропионовой кислоты при кипении прибавляли 0,7 мл (10,0 ммоль) пиррола и смесь кипятили 2 часа. После охлаждения осадок отфильтровывали, промывали метанолом до полного обесцвечивания вытека и высушивали на воздухе при 70єС. Выход - 0,6 г (39,0%) (фиолетовый крупнокристаллический продукт). Для дальнейшей очистки порфирин растворяли в хлороформе и хроматографировали на оксиде алюминия II степени активности по Брокману. Элюат упаривали, порфирин осаждали метанолом и высушивали на воздухе при 70°C.

Rf (силуфол): 0,36 (бензол - гексан, 1 : 1)

ЭСП лmax, нм (е·10-3): 647 (6,6); 590 (7,2); 550 (10,8); 515 (18,7); 418 (471,6) (хлороформ)

1Н ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м. д.: 8,70s (8H, в-H); 8,07m (8H, o-H-Ph); 7,60m (12H, m,p-H-Ph); -2,81bs (2H, NH) (CDCl3)

MALDI-TOF (m/z) найдено: 614,4 [М]+ ; вычислено: 614,7.

2.3 Синтез 5,10,15-трифенилкоррола

Для сравнения свойств корролов с аналогичными порфиринами и порфиценами, нами реакцией конденсации пиррола и бензальдегида, был синтезирован 5,10,15-трифенилкоррол (82).

Данный синтез проводился нами двумя методами: в первом случае конденсацией пиррола с бензальдегидом в присутствии трифторуксусной кислоты в хлористом метилене с последующим окислением продукта конденсации (81) без выделения, хлоранилом (A), данный метод аналогичен методу Линдсея для получения тетраарилпорфиринов. Во втором методе при конденсации использовалась водно-метанольная смесь в соотношении 1:1, подкисленная соляной кислотой с последующим выделением промежуточного продукта (81) и его последующим окислением [96] (В) (схема 20)

Схема 20

81 82

5,10,15-трифенилкоррол

(A) К перемешиваемому раствору 5,0 (72,2 ммоль) пиррола и 0,83мл (8,3 ммоль) бензальдегида в 30 мл хлористого метилена в инертной атмосфере (под аргоном) прибавляли 0,02 мл трифторуксусной кислоты, Реакционную смесь в инерной атмосфере перемешивали два часа. Далее добавляли 1,57 г (6,4 ммоль) п-хлоранила и перемешивали смесь еще 0,5 часа. Оставляли реакционную смесь на ночь. Растворитель отгоняли на ротационном испарителе, избыток пиррола отгоняли с водяным паром, грязный продукт отфильтровывали и высушивали на воздухе. Высушенный коррол очищали с помощью колоночной хроматографии на силикагеле, элюируя хлористым метиленом. Выход продукта 146 мг (10%)

(B) 0,5 мл (5 ммоль) бензальдегида и 0,7 мл (10 ммоль) пиррола растворяли в смеси 200 мл метанола и 200 мл воды, при пропускании через смесь аргона. Затем в смесь разом приливали 4,25 мл концентрированной соляной кислоты, и перемешивали при комнатной температуре в инертной атмосфере три часа. полученный в колбе осадок мы отфильтровали, растворяли в хлороформе, промывали водой полученный раствор, высушивали сульфатом натрия, раствор доводили хлороформом до объема 300 мл и кипятили с 1,23 г (5 ммоль) п-хлоранила в течении 1 часа. Хлороформ отгоняли, остаток промывали 5%-ным раствором гидроксида калия, водой, высушивали на воздухе при 70оС, растворяли в хлористом метилене и хроматографировали на сикагеле элюируя хлористым метиленом. Элюат упаривали, коррол высаживали метанолом, отфильтровывали, промывали метанолом и высушивали на воздухе. Выход 267 мг (30%)

Rf = 0,35 (бензол)

MALDI-TOF (m/z) найдено: 526,6 [М]+ ; вычислено: 526,4

ЭСП max,нм (?10-3); 646,7 (11,5); 614,6 (14,4); 575,7 (17,6); 415 (132,7) (хлороформ).

1Н ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м. д. 8,94s, 8,90s, 8,60s, 8,59s (4x2H, в-H); 8,38d (4H, J = 6,0Hz, 2,6- H-Ph); 8,19d (2H, 1J = 3,9Hz, 2,6-H-Ph); 7,70-7,80m (8H); 7,80-7,89m (9H, 3,4,5-H-Ph); -1,98bs (3H, NH) (CDCl3)

При осуществлении метода (В) нами были внесены изменения по сравнению с методикой представленной литературе. В оригинальной методике [96] на стадии выделения линейного промежуточного продукта, проводится экстрагирование его хлороформом. Затем органический слой промывается водой, высушивается сульфатом натрия. Растворитель отгоняется до объема 300мл. В нашем случае промежуточный продукт в виде осадка, был отфильтрован, и затем растворён в хлороформе, что на практике оказалась не менее эффективно чем экстракция, так как выход, заявленный в литературе сошелся с выходом, полученным практически.

Так же стоит отметить, что метод (B) позволяет получить коррол с большим выходом (в три раза) чем, метод (А), предположительно это связано присутствующей в методе (В) стадией выделения промежуточного продукта. Благодаря этому последующая стадия окисления п-хлоранилом проходит более направленно чем в методе(А), давая больший выход целевого продукта.

2.4 Синтез металлокомплексов тетрафенилпорфина, тетрафенилпорфицена и трифенилкоррола

2.4.1 Металлокомплексы 5,10,15,20-тетрафенилпорфина

Нами были синтезированы металлокомплексы порфирина 1b взаимодействием его с ацетатами меди или никеля в уксусной к-те и ацетилацетонатом цинка в хлороформе. Таким образом, были опробованы наиболее известные методы комплексообразования порфиринов с двухвалентными металлами.

Медный(II) комплекс 5,10,15,20-тетрафенилпорфина

0,3 г (0,49 ммоль) 5,10,15,20-тетрафенилпорфина при кипении смывали в раствор 0,2 г (0,98 ммоль) гидрата ацетата меди(II) в 15 мл уксусной к-ты, дополнительно кипятили 1 ч и охлаждали. Осадок медного комплекса отфильтровывали, промывали водой и высушивали на воздухе при 70°C. Выход - 0,32 г (96,6%). Для очистки растворяли в хлороформе и хроматографировали на оксиде алюминия II степени активности по Брокману. Элюат упаривали, комплекс осаждали метанолом и высушивали на воздухе при 70°C.

Rf (силуфол): 0,68 (хлороформ-гептан, 3:1)

ЭСП лmax, нм (е·10-3): 539 (21,8); 415 (506,9) (хлороформ)

Никелевый(II) комплекс 5,10,15,20-тетрафенилпорфина

Получали аналогично медному комплексу с использованием тетрагидрата ацетата никеля. Выход 0,29 г (91,3%).

Rf (силуфол): 0,68 (хлороформ-гептан, 3:1)

ЭСП лmax, нм (е·10-3): 529 (16,4); 416 (241,0) (хлороформ)

Цинковый(II) комплекс 5,10,15,20-тетрафенилпорфина

Кипятили 1 ч раствор 0,5 г (0,81 ммоль) 5,10,15,20-тетрафенилпорфина и 0,5 г (1,9 ммоль) ацетилацетоната цинка в 100 мл хлороформа, затем полученный раствор хроматографировали на оксиде алюминия II степени активности по Брокману. Элюат упаривали, комплекс осаждали метанолом и высушивали на воздухе при 70°C. Выход - 0,46 г (83,4%)

Rf (силуфол): 0,20 (хлороформ - гептан, 3 : 1)

ЭСП лmax, нм (е·10-3): 593 (6,2); 550 (18,1); 421(415,7) (хлороформ)

2.4.2 Металлокомплексы 2,712,17-тетрафенилпорфицена

В рамках изучения реакционной способности внутрисферного комплексообразования порфицена, были получены его металлокомплексы с цинком и медью.

Цинковый(II) комплекс 2,712,17-тетрафенилпорфицена

5,0 мг (0,00814 ммоль) тетрафенилпорфицена растворяли в 5 мл ДМФА, в полученный раствор добавляли 0,1 г (0,38 ммоль) ацетилацетоната цинка(II). Смесь кипятили 10 часов. В охлаждённную реакционную смесь добавляли воду, выпавший осадок отфильтровывали. Очистку комплекса проводилось хроматографией на силикагеле в хлористом метилене, в данном случае первая сходящая по колонке зона - цинковый комплекс (судя по ЭСП). Элюат цинкового комплекса упаривали до минимального объема и остаток высушивали на воздухе при комнатной температуре. Вещество представляет собой кристаллический порошок сине-фиолетового цвета. Выход 4,4 мг (79,8%)

ЭСП max,нм (?10-3); 658 (78,06), 397,3 (89,39) (хлороформ).

MALDI-TOF (m/z) найдено: 676,3 [М-2H]+ ; вычислено: 676,1

Медный комплекс(II) 2,7,12,17-тетрафенилпорфицена.

5,0 мг (0,00814 ммоль) тетрафенилпорфицена растворяли в 5 мл ДМФА, в полученный раствор добавляли 0,1 г (0,55 ммоль) ацетата меди гидрата, реакционную смесь кипятили три часа. Прореагировавший раствор выливали в 10 мл воды, добавляли ацетат натрия в небольших количествах на кончике шпателя, и отфильтровывали выпавший осадок. Очистка цинкового комплекса проводилась хроматографией хлористым метиленом на силикагеле, элюат упаривали до минимального объема, остаток высушивали на воздухе при комнатной температуре. Выход вещества, представляющего собой мелкие тёмно-синие кристаллы составил 5,4 мг (98,9%).

ЭСП max,нм (?10-3); 638(82,04), 395(102,4) (хлороформ)

MALDI-TOF (m/z) найдено: 675,3 [М-H]+ ; вычислено: 675,28

Наличие полосы Соре на границе видимой области свидетельствует об ароматичности системы. Спектр порфицена является трёх полосным, а спектры его металлокомплексов однополосны.

Попытка синтезировать другие металлокомплексы 2,7,12,17-тетрафенилпорфицена

Нами были предприняты попытки синтеза металлокомплексов порфицена и с другими металлами, такими как никель(II),марганец(III), кадмий(II), а также с серебром(I).

Попытки получить комплекс тетрафенилпорфицена с никелем предпринимались дважды в различных растворителях. В первом случае 5 мг (0,00814 ммоль) тетрафенилпорфицена растворяли в 5мл ДМФА, к раствору добавляли 0,1 (0,40 ммоль) ацетат никеля(II) гидрат, после этого реакционную смесь кипятили, каждые 2 часа снимая электронный спектр. Однако даже после 10 часов реакции никаких признаков введения металла не было.

Во втором случае 5 мг (0,00814 ммоль) тетрафенилпорфицена растворяли в 5 мл уксусной кислоты, в реакционную смесь вводили 0,1 г (0,40 ммоль) ацетата никеля(II) гидрата, а также 50 мг ацетата натрия, смесь кипятили около 10 часов. Согласно ЭСП реакционной смеси никелевый комплекс в ней присутствовал в следовых количествах.

В случае попыток получения марганцевого комплекса порфицена в ДМФА, имел место неожиданный факт. Смесь обесцветилась и выпал желтый осадок, однако при охлаждении восстановилась синяя окраска раствора, характерная для порфицена, что и было подтверждено его ЭСП.

В случае реакции порфицена с ацетатом серебра(I) в ДМФА в процессе длительного кипячения происходит выпадение осадка металлического серебра, предположительно, из-за взаимодействия ацетата серебра с ДМФА.

Таким образом, нами было установлено, что порфицен обладает гораздо меньшей способностью к координации, нежели чем тетрафенил-порфин.

Рассмотрим на примере цинковых комплексов: комплекс тетрафе-нилпорфина с цинком образуется за час, в среде низкокипящего растворителя, такого как хлороформ, при этом выход продукта составил 83%, в то время как выход цинкового комплекса тетрафенилпорфицена 79%, при этом использовался высококипящий растворитель - ДМФА, и время синтеза составило 10 часов.

Тетрафенилпорфицен намного легче, чем с цинком, образует комплекс с медью, причем выход близок к 100%. Возможно это происходит из-за того что атомный радиус иона Cu(ІІ), меньше, чем у атома Zn(ІІ) и, кроме того, координационное число меди 4, в отличии от 6 для цинка.

Таким образом на основании литературных и экспериментальных данных следует вывод о том, что тетрафенилпорфицен обладает меньшей комплексообразующей способностью. Решающую роль здесь играет строение и симметрия координационных центров этих соединений.

2.4.3 Металлокомплексы 5,10,15-трифенилкоррола

Медный(II) комплекс 5,10,15трифенилкоррола

20 мг (0,038 ммоль) 5,10,15-трифенилкоррола и 0,1г (0,55 ммоль) ацетата меди в ТГФ перемешивали при комнатной температуре в течении 10-15 мин. Прохождение реакции контролировали по Rf. Прореагировавшую смесь выливал на чашку Петри и высушивали на воздухе. Осадок растворяли в бензоле и хроматографировали на силикагеле элюируя бензолом. Бензол отгоняли, остаток высаживали метанолом, полученный осадок отфильтровывали и высушивали на воздухе. Выход 14 мг (63,2%)

Rf = 0,86 (бензол)

MALDI-TOF (m/z) найдено: 586,36 [М-Н]+ ; вычислено: 586,16

ЭСП max, нм (?10-3); 622,5 (6,1); 541,4 (9,0); 409,9 (119,9) (хлоро-форм).

Попытки синтезировать другие металлокомплексы 5,10,15-трифенилкоррола

Также нами были предприняты попытки получения металлокомплексов 5,10,15-трифенилкоррола с трёхвалентными металлами: индием и галлием.

Для получения металлокомплекса 5,10,15-трифенилкоррола с индием смесь 50 мг (0,095 ммоль) трифенилкоррола и 0,2 г (0,9 ммоль) хлорида индия(III), кипятили в 10 мл пиридина с обратным холодильником. Прохождение реакции контролировали по ЭСП. Однако, даже после 7 часов кипячения смеси, существенных изменений по ЭСП замечено не было.

Для получения металлокомплекса 5,10,15- трифенилкоррола с галлием смесь 50 мг (0,095 ммоль) трифенилкоррола и 0,2 г (0,089 ммоль) ацетата галлия, кипятили в 10 мл пиридина, в течении 3 часов. Прохождение реакции контролировали по ЭСП. Далее полученный осадок отфильтровывали и высушивали на воздухе. Осадок растворялив хлороформе и хроматографировали на силикагеле элюируя хлороформом. Затем растворитель отгоняли и высаживали метанолом. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали метанолом и высушивали на воздухе. Однако полученный осадок по данным масс (MALDI-TOF) и 1Н ЯМР спектров не являлся галлиевым комплексом 5,10,15-трифенилкоррола. Таким образом, нам не удалось пока получить металлокомплексы 5,10,15-трифенилкоррола с трёхвалентными металлами.

2.5 Попытки синтеза в-фенилзамещенных порфиринов

2.5.1 Попытки синтеза 3,7,13,17-тетрафенилпорфина

Таким образом, получив порфицен, заданной структуры, дальнейшей задачей было получить аналогичные ему изомерные порфирины. Кроме 5,10,15,20-тетрафенилпорфина, возможен вариант получения более близкого по структуре 3,7,13,17-тетрафенилпорфина (85). Основной задачей синтеза, как и в осуществлении синтеза тетрафенилпорфицена, оставалась получение пиррола заданной конфигурации, а затем и соответствующего дипирролилметана или дипирролилметена, с целью дальнейшего превращения данного соединения в 3,7,13,17-тетрафенилпорфин. Учитывая огромные возможности превращения пирролов, а именно в данном случае 5-метилпиррол-2-карбоновых эфиров, нами было выбрано два пути синтеза (схема 21).

Схема 21

Первый путь для осуществления синтеза был связан с попыткой восстановления 2-иод-3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррола до 3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррола (80), с последующей конденсацией полученного продукта с формальдегидом до дипирролилметана (84)

Нам не удалось осуществить этот метод т. к. не удалось получить б-незамещенный пиррол (см. выше стр. 32)

Дальнейшие попытки были связаны с получением 2,2'-диметил-4,4'-дифенил-3,3',5,5'-тетракарбэтоксидипирролилметана (84) из пиррола (24) его радикальным хлорированием сульфурил хлоридом в уксусной к-те до хлорметилпиррола (83).

2-хлорметил-3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррол (83)

3,0 г (9,9 ммоль) 2-метил-4-фенил-3,5-дикарбэтоксипиррола растворяли в 20 мл ледяной уксусной кислоты. Далее при перемешивании в реакционную смесь вводили по каплям 1,5 мл (9,9 ммоль) сульфурилхлорида, так, чтобы темпертура реакционной смеси не подымалась выше 50-60°С. После добавления сульфурил хлорида, смесь нагревали до 70°С, и перемешивали при этой температуре 30 мин. Прореагировавшую смесь медленно охлаждали до 20°С. Выпавший в процессе охлаждения осадок отфильтровывали, несколько раз промывали осадок маточным раствором, затем водой и высушивали при комнатной температуре на воздухе. Продукт представляет собой белое кристаллическое вещество с температурой плавления 118-120°С. Выход продукта 3,0 г (89,8%.)

1H ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 9,91bs (1H, NH); 7,32-7,38m (3H, m,p-H-Ph); 7,26-7,30m (2H, o-H-Ph); 5,06s (2H, CH2Cl); 4,16q (2H, J = 7,1Hz, CH2-Et); 4,07q (2H, J = 7,1Hz, CH2-Et); 1,07t (6H, J = 7,1Hz, CH3-Et); 1,01t (6H, J = 7,1Hz, CH3-Et) (CDCl3)

3,5,3',5'-Тетракарбэтокси-4,4'-дифенилпиррол (84)

2,8 г (8,3 ммоль) 2-хлорметил-3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррола растворяли в 3 мл ледяной уксусной кислоты, смесь нагревали до кипения, после чего, добавляли 3 мл воды. Полученную смесь кипятили 1,5 часа. Из охлаждённой прореагировавшей смеси, содержащую, воду и вязкое вещество, декантацией сливали воду, а вещество растворяли в бензоле и хроматографировали на силикагеле, элюируя хлористым метиленом. Элюат упаривали до полного удаления растворителя, при этом получился желтоватый вязкий не кристаллизующийся жидкий продукт, изучение которого ведется в настоящее время.

2.5.2 Попытки синтеза смеси изомерных в-тетрафенилпорфиринов

Другим предполагаемым путем получения изомерного порфицену порфирина может быть синтез его через 3-фенилпиррол (86) полученный декарбоксилированием пиррола (74) (схема 22)

Схема 22

74 86

В ходе данной цепочки превращений теоретически должна получиться смесь изомерных порфиринов, с различным взаимным положением фенильных групп (рандомеров), однако, по стерическим причинам наиболее вероятна конфигурация 2,7,12,17-тетрафенилпорфина (87) с наиболее пространственно удаленными фенильными кольцами:

87

3-фенилпиррол (86)

3,0 г (9,1 ммоль) 3,5-диэтоксикарбонил-4-фенил-2-карбоксипиррола растворяли в 50 мл этиленгликоля, добавляли 3,0 г (53,6 ммоль) гидроксида калия и немного гидразин сульфата и кипятили реакционную смесь 1,5 часа, затем реакционную смесь выливали в воду и пиррол отгоняли с водяным паром, далее проводили экстракцию дистиллята хлористым метиленом. К сожалению, выбранный метод оказался тупиковым, т. к. выход продукта ничтожно мал.

2.6 Попытки синтеза окта-в-замещенных порфиценов

Как было рассмотрено ранее, все существующие стратегии синтеза порфиценов отличаются друг от друга только стадиями подготовки исходных пирролов и биспирролов. Ключевой стадией к синтезу порфицена является получение пиррола заданной структуры, который и будет определять строение и положение заместителей в конечном макроцикле.

Получение окта-в-замещенных порфиценов в первую очередь было связано с попытками заменить синтез исходного пиррола по Кнору с последующим его иодированием (Схемы 15, 16) на Синтез Бартона-Зарда зарекомендовавшего себя как способ получения б-незамещённых пирролов с высокими выходами, конденсацией активированных электроноакцепторными группами алкенов с изоцианоацетатами в присутствии сильных ненуклеофильных оснований [26-27] (Схема 22), а так же на, весьма схожий с ним метод синтеза пирроллов взаимодействием бензальдегида с эфирамии изоцианоуксусной кислоты, в присутствии DBU. (Схема 23)

Схема 22

Схема 23

Предполагалась что синтез исходных пирролов по методу Бартона -Зарда, позволит не только сократить количество стадий синтеза, но и повысить выхода пирролов необходимого строения.

Предполагалось так же, что этими методами можно будет получать пирролы из которых впоследствии возможно получить порфицены содержащие несколько заместителей в в-положениях, одни из которых будут арильными а другие алкильными.

Ar=C6H5, C6H4OCH3

R= Me, Et

Однако при осуществлении данной задачи мы столкнулись с некоторыми осложнениями, которые в основном связаны с использованием в качестве реагентов, так называемых прекурсоров и необходимостью синтеза некоторых дорогостоящих соединений.

2.6.1 Синтез эфиров изоцианоуксусной кислоты

Для получения пирролов из бензальдегида и методом Бартона-Зарда, были проведены синтезы двух дорогостоящих эфиров изоцианоуксусной кислоты: этилового и метилового.

Исходными соединениями для данного синтеза стала аминокислота-глицин. Взаимодействием глицина и этилового или метилового спирта в присутствии тионилхлорида синтезировали соответствующий эфир гидрохлорида глицина, которым амидировали этил- или метилформиат в присутствии триэтиламина в качестве основания. Полученный эфир N-формилглицина дегидратировали хлорокисью фосфора в присутствии триэтиламина до требуемого этил или метил изоцианоацетата. На схеме 24 представлена цепочка синтезов для этилового эфира изоцианоуксусной кислоты.

Схема 24

88 89 90

Этилового эфира глицина хлоргидрата (88)

В суспензию 150 г, (2 моль) глицина и 130 мл, (2,23 моль) этилового спирта при перемешивании добавляли 216 мл ( 2,9 моль ) тионил хлорида по каплям до полного растворения, полученную смесь кипятили 2 часа. Далее колбу с реакционной смесью охлаждали в холодной воде, выпавший осадок отфильтровывали. Из полученного фильтрата отгоняли растворитель (спирт). Выпавший осадок отфильтровывали и промывали диэтиловым эфиром, сушили на воздухе, затем в сушильном шкафу. Выход продукта составил 258,6 г (93%).

Этиловый эфир N-формилглицина (89)

140 г (1,0 моль) хлоргидрата этилового эфира глицина, 100 мг моногидрата п-толуолсульфокислоты, в качестве катализатора реакции, 500 мл (6,2 моль) этилового эфира муравьиной кислоты, нагревали до кипения, в кипящую смесь добавляли по каплям 154 мл, (1,1 моль) триэтиламина. Полученную смесь кипятили 20 ч, охлаждали до 20°С, выпавший осадок отфильтровывали. Из фильтрата отгоняли на ротационном испарителе этилформиат, выпавший дополнительно осадок отфильтровывали. Фильтрат перегоняли под вакуумом, собирая фракцию, выкипающую при 114-116°С. Выход 71,1 г (40%).

1Н ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.:8,01s (1H, CHO); 6,83bs (1H, NH); 4,06q (2H, J=7,2 Hz, CH2O); 3,85d (2H, 1J = 5,4Hz, CH2N); 1,19t (3H, J = 7,2Hz, CH3) (CCl4)

Этиловый эфир изоцианоуксусной кислоты (90)

К раствору 16,4 г (0,13 моль) этилового эфира N-формилглицина и 44 мл (0,31 моль) триэтиламина в 100 мл осушенного хлористого метилена прикапывали при температуре 0°С 12 мл (0,13 моль) хлорокиси фосфора, затем смесь перемешивали при этой температуре 1 час. Далее в смесь медленно добавляли при энергичном перемешивании раствор 25 г безводного бикарбоната натрия в 100 мл воды, так, чтобы температура реакционной смеси не подымалась выше 20-25°С. Полученную смесь перемешивали 30 мин при комнатной температуре, после разделения фаз водный слой отделяли, разбавляли до 300 мл, экстрагировали хлористым метиленом. Органический слой объединяли, промывали насыщенным раствором NaCl, высушивали сульфатом натрия, отгоняли растворитель и остаток перегоняли под вакуумом. Выход продукта 8,2 г (55,8%).

1Н ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 4,20q (2H, J=7,2Hz, CH2CO); 4,18s (2H, CH2CO); 1,28t (3H, J=7,2Hz, CH3) (CCl4)

Была попытка заменить в данной методике триэтиламин (в связи с его дефицитом) на 30 мл (0,37 моль) пиридина. Однако это не дало положительных результатов.

2.6.2 Эфиры муравьиной кислоты

Из-за катастрофического недостатка реактивов, для осуществления данного метода, были синтезированы метиловый и этиловый эфиры муравьиной кислоты.

Этилформиат [97]

В круглодонной колбе смешивают 50 г безводного CaCl2, 500 мл (13,0 моль), 96% муравьиной кислоты, 660 мл (14,2 моль) этилового спирта, нагревали с дефлегматором, соединённым с прямым холодильником. Отогнанный этилформиат высушивали K2CO3 и перегоняли с дефлегматором, собирая фракцию 55С. Выход 510 г (80%).

Метилформиат

Метилформиат получали аналогичным предыдущему методом, только вместо этилового спирта использовали метанол. Выход 503 г (72%).

2.6.3 Синтез 2,4-дикарбэтокси-3-фенилпиррола [26]

В смесь 2,0 г (0,02 ммоль) этилизоцианоацетата и 3,0 г (0,02 ммоль) DBU в 30 мл ТГФ добавляли 1,06 г (0,01 ммоль) бензальдегида в 10 мл ТГФ, при температуре 45-50°С, за период 15 мин, при перемешивании. После перемешивали в течение 5 часов при этой температуре, смесь нейтрализовали небольшим количеством уксусной кислоты и отгоняли растворитель на ротационном испарителе. К остатку добавляют воду, водный слой отделяли, и экстрагировали хлористым метиленом. Органический слой объединяли и промывали соляной кислотой, водой, и после высушивания сульфатом натрия растворитель отгоняли. Остаток перекристаллизовывали из водно-этанольной смеси. Синтез также проводился нами большое количество раз, однако выход продукта оказывался ничтожно мал.

1Н ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 9,56bs (1H, NH); 7,61d (1H, J = 3,4Hz, 5-H); 7,31-7,40m (5H, H-Ph); 4,15q, 4,13q (2x2H, 1J = 7,1Hz, CH2-Et); 1,14t, 1,09t (2x3H, 1J = 7,1Hz, CH3-Et) (CDCl3)

2.6.4 Синтез пирролов методом Бартона-Зарда [27]

Исходными веществами для синтеза арилпирролов этим методом являются арилзамещённые нитропропены, которые можно получить, конденсацией по Кневенагелю бензальдегидов с нитроэтаном в присутствии в качестве дегидратирующего агента этилортоформиата и катализатора ацетата калия.

Схема 25

Нитроэтан

Невозможность (из-за недостатка денежных средств и законов РФ) приобрести нитроэтан, заставила нас синтезировать его самостоятельно. Молекулярное серебро, растворяли в азотной кислоте, с получением нитрата серебра, далее полученный нитрат переводили в нитрит, взаимодействием с нитритом натрия. Сам нитроэтан получали из нитрита серебра и иодэтана.

В колбу с обратным холодильником помещали 106,3 г (0,69 моль) нитрита серебра, 150 мл диэтиловогоэфира,охложденног до 0?С, к смеси медленно порциями, через холодильник приливали 44,5 мл (0,552 моль) иодистого этила, так чтобы реакционная смесь слабо кипела, далее полученную смесь нагревали на водяной бане 40 мин, охлаждали до комнатной температуры, отфильтровывали осадок и промывали хлористым метиленом. Растворитель из фильтрата отгоняли на ротационном испарителе. Выход продукта составил 3,4 г (8,2%).

Синтез 1-арил-2-нитропропенов

1-(4-метоксифенил)-2-нитропропен [28]

Смесь 3.4 г (45 ммоль) нитроэтана, 7.0 г (42 ммоль) анисового альдегида, 2,4 г (40 ммоль) CH3CO2K, 3,4 г (35 ммоль) гидрохлорида метиламина, 10 мл ортоформиата и 30 мл метанола, перемешивали при комнатной температуре 7 часов. После этого реакционную смесь выливали в воду, отфильтровывали осадок. Продукт перекристаллизовывали из метанола. Выход продукта реакции 3,5 г (37%).

1H ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 8,08s (1H, 1-H); 7,43d (2H, J =8,8Hz, 2,6-H-Ar); 6,99d (2H, J =8,8Hz, 3,5-H-Ar); 3,87s (3H, CH3O); 2,48s (3H, CH3) (CDCl3)

Тпл = 40-41?С

1-(4-нитрофенил)-2-нитропропен

Синтез проводился по той же схеме, только вместо анисового альдегида был взят 4-нитробензальдегид, в количестве 5,0 г (49 ммоль).

Выход вещества составил 3,0 г (31%)

1H ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 8,32d (2H, J =8,8Hz, 3,5-H-Ar);8,10s (1H, 1-H); 7,61d (2H, J =8,8Hz, 2,6-H-Ar); 2,47s (3H, CH3) (CDCl3)

Тпл = 109-110?С

1-фенил-2-нитропропен [29]

Смесь 7 мл (69,5 ммоль) бензальдегида, 10 мл (66,6 ммоль) нитроэтана, 0,5 мл н-бутиламина, и 7 мл метанола нагревали в течение 8 часов с обратным холодильником. Прореагировавшую смесь охлаждали, выпавший осадок отфильтровывали, сушили на воздухе. Фильтрат, подкисляли уксусной кислотой (0,5мл) охлаждали, выпавший осадок отфильтровывали. Выход 4,9 г (43,5%).

1H ЯМР (вн. ст. ТМС) д (м.д.): 8,75s (1H, 1-H); 8,11-8,20m (5H, H-Ph); 3,20s (3H, CH3) (CCl4)

Тпл = 65 - 66 ?С

2-этоксикарбонил-3-метоксифенил-4-метилпиррол [28]

К охлаждённому раствору 2,0 г (12,35 ммоль) 1-(4-метоксифенил)-2-нитропропена, и 1,6 г (15,73 ммоль) этилизоцианоацетата в 15 мл ТГФ, через капельную воронку медленно добавляли 2,35мл (15,73 ммоль) DBU. Реакционную смесь при перемешивании выдерживали при комнатной температуре 12 ч. Реакционную смесь выливали в воду, осадок отфильтровывали и перекристаллизовывали из метанола. Выход 1,4г. (50%)

1H ЯМР (вн. ст. ТМС) д, м.д.: 8,96bs (1H, NH); 7,30d (2H, J = 8,7Hz, 2,6-H-Ar); 6,95d (2H, J = 8,7Hz, 3,5-H-Ar); 6,79d (1H, 1J = 2,7Hz, 5-H); 4,20q (2H, 2J = 7,1Hz, CH2-Et); 3,87s (3H, OCH3); 2,03s (3H, CH3); 1,20t (3H, CH3-Et); (CDCl3)

Синтез пирролов из изоцианоуксусной кислоты может быть перспективным, поскольку сокращает количество стадии, однако в нашем случае данный метод оказался более долгим и сложно с синтетической точки зрения осуществимым по сравнению с синтезом Кнорра. Другой проблемой, являются малые выхода пирролов, возможно, это связано с не достаточно хорошим качеством эфира изоцианоуксусной кислоты, которые являются нестабильными соединениями, и подвержены окислению и разложению при хранении.

2.7 Электронные и 1Н ЯМР-спектры мезо-тетрафенилпорфина, тетрафенилпорфицена, трифенилкоррола и их металлокомплексов

В электронных спектрах поглощения порфиринов (рис.1) в видимой области присутствуют 4 полосы поглощения, соответствующие энергетическим переходам, которые относятся к числу чисто электронных переходов, а также к электронно-колебательным переходам. Интенсивная полоса в ближайшем ультрафиолете - полоса Соре. Ею обладают спектры всех тетрапиррольных ароматических макроциклов. Все полосы в электронных спектрах порфирина вызваны р-р* переходами. Полоса Соре обусловлена электронным переходом на наиболее высокую по энергии вакантную р орбиталь. Полосы видимой части спектра І и ІІІ относятся к квазизапрещённым электронным переходам, а полосы ІІ и ІV имеют колебательное происхождение, являются колебательными спутниками полос І и ІІІ [94].

При образовании комплексов порфиринов, полоса І которая в спектрах является наименьшей, становится намного интенсивней. Полоса І является наиболее чувствительной к изменениям в структуре порфирина.

Спектр порфицена (рис.2) является трёх полосным, а спектры его металлокомплексов однополосными. Наличие полосы Соре на границе видимой области свидетельствует об ароматичности системы порфиценов. При этом самым высоким пиком является пик I находящийся как и у порфинов около 650 нм. Наиболее чувствительным к изменению структуры является пик ІІ, при образовании металлокомплексов пик ІІ наиболее интенсивен, тогда как пики І и ІІІ пропадают. Металлокомплексы тетрафенилпорфицена имеют лишь полосу ІІ, при этом полоса Соре практически не изменяется. В некоторых случаях, (образование металлокомплекса тетрафенилпорфицена с медью) пик ІІІ присутствует в спектре в виде своеобразной «ступени».

ЭСП трифенилкоррола (рис.3) является также трёхполосным. Наличие полосы Соре на границе видимой области свидетельствует об ароматичности структуры трифенилкоррола. В отличие от порфиценов и порфиринов самым интенсивным пиком является пик III находящийся около 580 нм, напротив пик I, находящийся около 650 нм, является у корролов наименее интенсивным. При образовании медного комплекса три узких пика переходят в две широкие полосы, при этом полоса Соре не изменяется.

Рис. 1. ЭСП тетрафенилпорфина и его медного комплекса

Рис. 2. ЭСП тетрафенилпорфицена и его медного комплекса

Рис. 3. ЭСП трифенилкоррола и его медного комплекса

Слабопольный сдвиг сигналов мезо- и в-протонов и сильнопольный сдвиг сигналов NH-протонов в его1Н ЯМР-спектре указывает на наличие кольцевого тока и ароматичность полученного тетрафенилпорфицена.(рис 5) Вместе с тем сигналы NH-протонов координационного центра молекулы сдвинуты в слабое поле более чем на 6,5 м.д., что, от части, вызвано образованием прочных внутримолекулярных Н-связей. Для порфиринов такое явление не характерно, они не могут образовывать прочных водородных связей внутри цикла. Препятствием к их образованию является не только большее расстояние N(3) и NH(2), но и низкая протонодонорность NH и низкая протоноакцепторность N. Вследствии того что иминные атомы водорода в порфиринах расположены на одной прямой в плоскости N4 возникают не обычные условия для NH связей, они становятся короче чем обычные связи NH. Подобные условия препятствуют образованию водородных связей. В порфиценах из за их прямоугольного строения реакционного центра, расстояние между N и NH намного меньше чем в молекуле порфирина, поэтому образование водородной связи становится возможным, это и показывает нам 1Н ЯМР спектр.

У 5,10,15-трифенилкоррола, как и у тетрафенилпорфина и тетрафенилпорфицена, имеет место сильнопольный сдвиг сигналов NH- протонов в 1Н ЯМР-спектре в сильное поле (три протона около -2 м.д.), и сдвиг сигналов в-протонов макроцикла и H-протонов фенильных колец в слабое поле, что свидетельствует о наличии кольцевого тока. (рис.6)

Рис.4. Спектр 1Н ЯМР 5,10,15,20-тетрафенилпорфицена в CDCl3, 298 К

Рис. 5. Спектр 1Н ЯМР 2,7,12,17-тетрафенилпорфицена в CDCl3, 298 К

Рис.6. Спектр 1Н ЯМР 5,10,15-трифенилкоррола в CDCl3, 298 К

Выводы по работе

1. По модифицированной методике, включающей синтез фенилзамещённого пиррола, его превращение в биспиррольное производное и циклизацию, получен и спектрально охарактеризован (ЭСП, ИК, 1Н ЯМР, Масс-(MALDI-TOF)) 2,7,12,17-тетрафенилпорфицен.

2. Синтезированы металлокомплексы 2,7,12,17-тетрафенилпорфицена с Zn(II), и Cu(II), данные соединения также охарактеризованы спектрально (ЭСП, Масс-(MALDI-TOF))

3. По методикам, разработанным в нашей лаборатории получен изомерный 2,7,12,17-тетрафенилпорфицену, 5,10,15,20-тетрафенилпорфин, который охарактеризован спектрально (ЭСП, 1Н ЯМР, Масс-(MALDI-TOF)). Синтезированы металлокомплексы 5,10,15,20-тетрафенилпор-фина с цинком, медью, и никелем. Данные вещества охарактиризованны спектрально. (ЭСП).

4. Разработаны методики для начальных стадий получения 3,7,13,17-тетрафенилпорфина. Доказана структура впервые полученного 2-хлорметил-3,5-дикарбэтокси-4-фенилпиррола.

5. Двумя методами получен несимметричный аналог 5,10,15,20-тетрафенилпорфина и 2,7,12,17-тетрафенилпорфицена 5,10,15-трифенилкоррол, который охарактеризован спектрально (ЭСП, 1Н ЯМР, Масс-(MALDI-TOF)).

6. Синтезирован металлокомплекс 5,10,15-трифенилкоррола с Cu(II), данное соединение так же охарактеризовано спектрально (ЭСП, Масс-(MALDI-TOF))