Синтез и строение производных сурьмы, содержащих координирующие центры в арильных заместителях
На правах рукописи
ЧАГАРОВА
Ольга Викторовна
Синтез и строение производных сурьмы,
содержащих координирующие
центры в арильных заместителях
Специальность 02.00.08 – химия элементоорганических соединений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата химических наук
Иркутск - 2012
Работа выполнена
в Федеральном государственном бюджетном учреждении
высшего профессионального образования
Дальневосточном государственном аграрном университете
| Научный руководитель | доктор химических наук, профессор Шарутин Владимир Викторович |
| Официальные оппоненты: | Мирсков Рудольф Григорьевич доктор химических наук, профессор ФГБУН Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, ведущий научный сотрудник Климов Евгений Семенович доктор химических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет», профессор |
| Ведущая организация | ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского |
Защита состоится 30 октября 2012 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 003.052.01 на базе Иркутского института химии
им. А.Е. Фаворского СО РАН по адресу: 664033, Иркутск, ул. Фаворского, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН.
Автореферат разослан 12 сентября 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
д.х.н. Тимохина Людмила Владимировна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
Арильные соединения пятивалентной сурьмы привлекают к себе внимание в связи с проявлением ими каталитических свойств, возможностью их использования в качестве стереоселективных реагентов в органическом синтезе. Биологическая активность, реакционная способность сурьмаорганических соединений обеспечили их применение в медицине и сельском хозяйстве, в технике – в качестве компонентов антиоксидантов, добавок к маслам, антисептических средств. Поэтому актуальной задачей является синтез неизвестных ранее органических производных сурьмы, содержащих координирующие центры в арильных заместителях, и получение новых знаний об их строении, что способствует расширению границ их практического использования.
Сурьмаорганические соединения представляют не только практический интерес. В производных сурьмы при наличии в заместителях гетероатомов с неподеленными электронными парами возможны дополнительные как внутримолекулярные, так и межмолекулярные n,d-взаимодействия. Поэтому исследование структуры органических соединений высококоординированной сурьмы углубляет представления о невалентных взаимодействиях, что, несомненно, обогащает структурную химию и вносит вклад в развитие общей теории химической связи. Одним из распространенных способов получения органических соединений сурьмы (V) являются хорошо исследованные реакции окислительного присоединения с участием трифенил- или тритолилсурьмы и ОН-кислот в присутствии окислителей. Однако, такие реакции для производных сурьмы, содержащих координирующие центры в арильных заместителях, не изучались.
Цель работы.
Синтез производных сурьмы, содержащих координирующие центры в арильных заместителях, и изучение строения полученных соединений.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- синтезировать органические соединения сурьмы (III), содержащие координирующие центры в арильных заместителях: трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьму и трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьму;
- осуществить реакции трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы и трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы с фенолами, оксимами и карбоновыми кислотами в присутствии пероксида водорода;
- исследовать структурную организацию синтезированных производных сурьмы, содержащих координирующие центры в арильных заместителях. По данным рентгеноструктурного анализа выявить внутримолекулярные и межмолекулярные взаимодействия в кристаллах синтезированных соединений;
- изучить цитотоксический эффект производных сурьмы, содержащих координирующие центры в арильных заместителях.
Научная новизна и практическая значимость.
Разработаны методы синтеза неизвестных ранее 2-метокси-5-бромфениллития и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы.
Разработан подход к синтезу трис(4-N,N-диметиламинофенил) сурьмы, заключающийся во введении диметоксиэтана в реакционную смесь на последней стадии, позволяющий значительно повысить выход целевого продукта до 90%.
В результате проделанной работы нами впервые проведены реакции окислительного присоединения трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы с ОН-кислотами (карбоновыми кислотами и сульфоновыми кислотами, фенолами, оксимами) в присутствии пероксида водорода.
Установлены широкие препаративные возможности реакции окислительного присоединения трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы с оксимами в присутствии пероксида водорода. При мольном соотношении исходных реагентов 1:2:1 в диэтиловом эфире впервые были синтезированы диоксиматы трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы. При мольном соотношении исходных реагентов 2:2:5 в диоксане были получены сурьмаорганические дипероксиды [Sb4(µ2-O)4(µ4-O2)2(C6H3MeO-2-Br-5)8], сольватированные с диоксаном.
Методом рентгеноструктурного анализа установлено строение 10 полученных соединений. Выявлено наличие дополнительных внутримолекулярных контактов атома сурьмы с атомами кислорода метокси-групп арильных радикалов в молекулах трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы и ее производных, что обусловливает необычную конформацию ацилатных заместелей в диацилатах.
Показано, что введение координирующих центров в арильные заместители в диацилатах трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы ведет к увеличению координационного числа атома сурьмы до 10.
Синтезировано 35 неизвестных ранее органических производных сурьмы, содержащих координирующие центры в арильных заместителях, в том числе представляющих интерес для фармакологических исследований в разных направлениях. Установлено, что трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьма и трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьма – проявляют умеренный цитотоксический (антибактериальный) эффект, вызывая гибель как лактозоположительной, и лактозоотрицательной культур кишечной палочки.
Личный вклад автора.
Автором выполнена вся экспериментальная работа, связанная с синтезом описанных в работе соединений. Автор принимал непосредственное участие в планировании и организации экспериментов, интерпретации и обсуждении полученных результатов, написании статей, оформлении автореферата, диссертации и формулировок выводов.
Апробация работы и публикации.
Результаты работы были представлены на XXIV (Санкт-Петербург, 2009) и XXV (Суздаль, 2011) Международных Чугаевских конференциях, на Всероссийской конференции «Современные проблемы естествознания» (Чебоксары, 2011). Работа является финалистом Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области химических наук и наук о материалах (Казань, 2011). По теме диссертации опубликовано 7 научных статей и 7 тезисов докладов на международных и российских конференциях.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа изложена на 133 страницах и включает введение, три главы, список цитируемой литературы, включающий 135 ссылок, приложение. Работа содержит 16 таблиц и 27 рисунков. Рентгеноструктурный анализ полученных в работе соединений проведен в лаборатории кристаллохимии Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН (Е.В. Пересыпкина с сотр.).
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. Синтез и особенности строения арильных соединений сурьмы (III), содержащих координирующие центры в ароматических заместителях общей формулы Ar3Sb
Выбор реагентов был обусловлен присутствием гетероатомов (координирующих центров) в 2,4-положениях ароматического кольца. Синтез трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы впервые был осуществлен в работе Талалаевой и Кочешкова из 4-литийдиметиланилина и треххлористой сурьмы. Литиевое производное получали литированием 4-N,N-диметиламинофенилбромида:
(1)
Последующее введение в реакционную смесь треххлористой сурьмы приводит к образованию трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы (1):
(2)
Новый подход к данному методу синтеза позволил увеличить выход целевого продукта. Показано, что введение на последней стадии реакции небольшого количества диметоксиэтана увеличивает выход целевого продукта до 90%.
Кристаллы соединения 1 принадлежат к триклинной сингонии. Координационный полиэдр атома сурьмы в соединении 1 представляет собой тригональную пирамиду с тремя атомами углерода трех арильных заместителей и неподеленной электронной парой атома сурьмы в вершинах.
Особенностью строения кристалла трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы является наличие многочисленных межмолекулярных контактов СН (2.71(2)-2.90(2) ) и NН (2.69(2)-2.72(2) ), однако контактов SbN в кристалле не наблюдается. Показано, введение электронодонорных групп в пара-положения арильных заместителей при атоме сурьмы не оказывает влияния на величину длин связей SbC и валентных углов в триарильных соединениях сурьмы.
Мы впервые синтезировали 2-метокси-5-бромфениллитий и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьму (2). 2-Метокси-5-бромфениллитий получали литированием 4-броманизола фениллитием:
(3)
Реакция металлирования является региоселективной и протекает с высоким выходом металлоорганического продукта. 2-Метокси-5-бромфениллитий вводили в реакцию с треххлористой сурьмой, получали трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьму:
(4)
Координационный полиэдр атома сурьмы в структуре трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы собой представляет собой тригональную пирамиду. В аксиальных положениях располагаются атомы кислорода метокси-групп, в эваториальной – плоскости арильных колец. Внутримолекулярные расстояния SbOМе равны 2.985(1), 3.051(1) и 3.052(1), что составляет 81-82 % от суммы ван-дер-ваальсовых радиусов атомов сурьмы и кислорода (3.7 ). Наличие внутримолекулярных контактов вызывает уменьшение валентных углов CSbC в молекуле 2, значения которых составляют 92.19(6)°, 94.23(6)° и 94.52(6)°. За счет межмолекулярных контактов SbBr (3.742(2) ) (сумма ван-дер-ваальсовых радиусов атомов сурьмы и брома 4.1 ) молекулы 2 сшиваются в полимерные цепи.
Таким образом, введение координирующих центров в ароматические кольца в молекулах 1 и 2 обусловливает искажение его координационного полиэдра по сравнению с молекулами, в которых внутри- и межмолекулярные контакты отсутствуют, а так же повышение координационного числа центрального атома сурьмы в молекуле 2.
Нами установлено, что трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьма окисляется бромом, при этом образуется дибромид трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы.
(5)
По реакции взаимодействия дибромида трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы с фторидом натрия был получен дифторид трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы:
(6)
2. Реакции окислительного присоединения с участием трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы
Объектом наших исследований являются реакции окислительного присоединения трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы, содержащей координирующие центры в ароматических заместителях, с карбоновыми кислотами, фенолами и оксимами в присутствии пероксида водорода.
2.1. Синтез и особенности строения диацилатов
трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы
Из-за наличия 4-N,N-диметиламиногруппы в трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьме можно было предположить, что реакция с карбоновыми кислотами будет идти по схеме реакции кватернизации с образованием соответствующих четвертичных аммонийных солей. Однако установлено, что в присутствии пероксида водорода трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьма вступает в реакцию окислительного присоединения с карбоновыми кислотами и продуктом реакции при мольном соотношении исходных реагентов 1:2:1 является диацилат трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы.
(7)
При проведении реакции окислительного присоединения трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы с дикарбоновыми кислотами мы установили, что сурьмаорганическими продуктами, выделенными в этих случаях из реакционной смеси, являются циклические соединения сурьмы:
(8)
(9)
В ИК спектрах диацилатов трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы полосы валентных колебаний С=О (1606-1620 см-1) значительно смещены в длинноволновую область по сравнению с ИК спектрами карбоновых кислот (1662-1702 см-1), что указывает на уменьшение кратности связи С=О в указанных диацилатах.
Координационный полиэдр атомов сурьмы в молекулах бис(2-метилбензоата) (3) и бис(4-метилбензоата) трис(4-N,N-диметиламинофенил) сурьмы (4) представляет собой искаженную тригональную бипирамиду, в которой атомы кислорода карбоксилатных заместителей располагаются в аксиальных позициях, в экваториальных положениях находятся атомы углерода 4-N,N-диметиламинофенильных групп. В кристаллических структурах 3 и 4 реализуется бидентатная координация ацилатных заместителей. Цис-ориентация карбоксилатных заместителей вызывает существенное увеличение одного из экваториальных углов со стороны контактов в 3 146.62(18), 4 146.71(6). Карбоксилатные и фенильные группы 2-метилфенилкарбоксильного заместителя в 3 не копланарны; торсионные углы OCCC составляют 13.6° и 28.5°. В молекуле 3 плоскость одной из экваториальных арильных групп практически совпадает с плоскостью фрагмента SbC3 (торсионный угол С(23)С(13)Sb(1)O(1A) равен 0.1°), а плоскости двух других Ar-групп почти перпендикулярны ей (торсионные углы С(22)С(12)Sb(1)O(1A) и С(21)С(11)Sb(1)O(1A) составляют 101.6° и 92.6° соответственно). Аксиальный угол ОSbО в молекуле 4 равен 176.15(4)°. Углы CSbC в экваториальной плоскости равны 105.27(6)°, 108.01(6)°, 146.71(6)°. Карбоксилатные и фенильные группы 4-метилфенилкарбоксильного заместителя в молекуле 4 копланарны. Большим значениям длин связей SbO в молекуле 4 соответствуют более прочные внутримолекулярные контакты SbO=C (2.826(1), 2.928(1) ).
Используя экспериментальные данные геометрических параметров диацилатов триарилсурьмы, нами была проведена статистическая обработка данных (программа Excel Статистика). В модель включили все факторы, оказывающие достаточное влияние на результат (коэффициент парной корреляции более 0,5). Корреляционная матрица для множественной регрессии имеет вид: Y = 4,97088087 – 0,01697305Х1 – 0,291655Х2, где Y – результативный признак – длина связей Sb···O=C, Х1 и Х2 – факторные признаки - величина максимального экваториального угла CSbC со стороны контакта и длина связи С=О соответственно. Множественный коэффициент детерминации свидетельствует о том, что 77% изменения длины связи Sb···O=C обусловливается изменением факторов, включенных в модель, остальные 23% вариации Sb···O=C обусловлено изменением остаточных, неучтенных в данном случае факторов (например, наличие внутримолекулярных и межмолекулярных взаимодействий, в том числе из-за присутствия координирующих центров в арильных заместителях). Частный коэффициент детерминации показывает, что общая вариация Sb···O=C на 78,26% обусловлена изменением величины экваториального угла CSbC и на 1,21% обусловлена изменением длины связи С=О. Фактическое значение F-критерия Фишера больше табличного (18 > 3,10), что свидетельствует о статистической значимости уравнения регрессии в целом и коэффициента множественной корреляции, то есть они статистически надежны и сформировались под неслучайным воздействием факторов Х1 и Х2.
Нами показано, что диацилаты трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы взаимодействуют с солями щелочных металлов (NaF, NaCl) с образованием дифторида и дихлорида трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы соответственно:
(10)
(11)
2.2. Синтез и особенности строения диароксидов
трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы
Замена карбоновых кислот на фенол в реакциях окислительного присоединения с участием трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы не меняет схемы реакции, и с высоким выходом были получены диароксиды трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы:
(12)
Координационный полиэдр атома сурьмы в молекуле бис(2,4,6-трибромфеноксида) трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы (8) представляет собой мало искаженную тригонально-бипирамидальную конфигурацию с атомами кислорода в аксиальных положениях и атомами углерода 4-N,N-диметиламинофенильных групп в экваториальной плоскости Геометрические характеристики (8) не отличаются от геометрических характеристик аналогичного производного трифенилсурьмы.
В ИК-спектрах полосы поглощения, характерные для группировок СО (1400-1300 см-1), присутствуют как в диароксидах трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы, так и в ИК спектрах исходных фенолов и их значительного смещения не наблюдается. Обнаружены полосы поглощения валентных колебаний связи SbС, которые соответствуют значениям 510-513 см-1, что позволяет говорить об образовании нового класса соединений общей формулы (4-Me2NC6H4)3SbX2.
3. Реакции окислительного присоединения с участием трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы
3.1. Синтез и особенности строения дикарбоксилатов
трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы
По реакциям окислительного присоединения трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмой с карбоновыми кислотами в присутствии пероксида водорода нами были получены диацилаты трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы:
(13)
(14)
(15)
Дибензоат трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы синтезировали из трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы и пероксида бензоила:
(16)
Выход диацилатов трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы, синтезированных в присутствии пероксида водорода, был количественным, тогда как в отсутствии окислителя не превышал 50 %.
Исследована кристаллическая структура бис(цикло-пропанкарбоксилата) трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы (12) и бис(2-нитробензоата) трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы (15).
Рис. 1. Строение молекулы бис(цикло-пропанкарбоксилата)
трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы (12)
Плоскости арильных колец молекулы 12 расположены таким образом, что торсионные углы O(2)SbC(11)C(12), O(2)SbC(21)C(22), O(2)SbC(31)C(32) равны 125.62, 137.97, 121.92 соответственно, при этом метокси-группа арильных заместителей C(11)C(16) и C(31)C(36) ориентированы в сторону атома О(2), а лиганда C(21)C(26) – в сторону атома О(3). Расстояния SbО для 12 составляют 2.079(4), 2.125(4), и для молекулы 15 2.095(3), 2.125(3), первая из которых короче экваториальных связей Sb-C. Двугранный угол между плоскостями карбоксильных групп имеет необычно большое значение 122 (для соединения 15 он равен 50 ), в результате чего карбонильные атомы кислорода находятся напротив разных экваториальных углов: атом О(1) напротив угла С(21)SbС(31), атом О(4) напротив угла С(11)SbС(21). Наряду с внутримолекулярными взаимодействиями SbO=С, в молекулах диацилатов трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы имеют место контакты SbOМе (расстояния SbO(5,6,7) равны 3.192, 3.205, 3.067 в молекуле 15 и расстояния SbO(1,2,3) равны 2.992, 3.103, 3.175, что существенно короче суммы ван-дер-ваальсовых радиусов (3.70 ). В карбоксилатных лигандах молекулы 12 углы между плоскостями [С3] и карбокси-групп составляют 92 и 95, при этом карбонильные группы и циклы расположены в транс-положении относительно ординарной связи СС. В карбоксилатных заместителях молекулы 15 плоскости нитро- и карбокси-групп не копланарны с плоскостью ароматического кольца: углы между плоскостью кольца С(511)С(516) и плоскостями N(2)O(22N)O(21N), C(517)O(21)O(22) составляют 58 и 31 соответственно; в другом карбоксилатном заместителе аналогичные двугранные углы равны 52 и 28. Карбоксилатные заместители имеют различную конформацию: в лиганде С(411)С(416) нитро- и карбонильная группа находятся относительно связи С(411)С(417) в транс-положении, в заместителе С(511)С(516) эти группы относительно связи С(511)С(517) имеют цис-ориентацию. Структурная организация в кристалле обусловлена слабыми водородными связями NOHC (2.62 ), C=OHC (2.24-2.60 ), CBrHC (3.00-3.52 ), C=OHC (2.34-2.40 ) и CBrHC (3.02 ) и --взаимодействиями между параллельными ароматическими кольцами.
Исследовано влияние координирующих центров в ароматических заместителях на координационный полиэдр атома сурьмы. С этой целью был проведен сравнительный анализ кристаллической структуры бис(цикло-пропанкарбоксилата) трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы (12) и бис(цикло-пропанкарбоксилата) трифенилсурьмы (26).
Таблица 1
Основные геометрические параметры молекул бис(цикло-пропанкарбоксилата) трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы и бис(цикло-пропанкарбоксилата) трифенилсурьмы Аr3Sb[OC(O)cyclo-C3H6]2
| № | Аr | CSbC, град | OSbO, град | d SbC, | d SbO, | d CO C=O | d Sb···O(C) |
| 12 | 2-MeO,5-BrC6H3 | 115.1(2) 120.8(2) 124.1(2) | 173.59(2) | 2.133(6) 2.133(5) 2.127(5) | 2.079(4) 2.125(4) | 1.326(8) 1.225(8) 1.321(9) 1.211(9) | 3.076 2.953 |
| 26 | Ph | 104.4(6) 106.4(5) 149.2(6) | 176.46(4) | 2.125(2) 2.124(2) 2.123(1) | 2.1315(1) 2.1228(1) | 1.3094(2) 1.2425(2) 1.3126(2) 1.2311(2) | 2.680 2.785 |
При введении в ароматические заместители координирующих центров таких, как атом кислорода метокси-групп, наблюдается относительное удлинение связи SbC, по сравнению с фенильными производными сурьмы (V) и значительное уменьшение величины угла OSbO, сопровождаемое укорочением связей SbO. Углы в экваториальной плоскости менее искажены при введении координирующих центров в арильный заместитель.
Химические реакции с неорганическими кислотами, солями и щелочами были проведены на примере дибензоата трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы. Показано, что указанные реакции приводят к расщеплению связи SbO:
(17)
(18)
(19)
3.2 Синтез диароксидов, дисульфонатов и диоксиматов
трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы
Взаимодействие трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы с фенолами протекает по обычной схеме, основным продуктом являются диароксиды трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы:
(20)
Взаимодействие трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы с 2,4-диметил-бензолсульфоновой кислотой в зависимости от соотношения реагентов (1:2:1 или 1:1:1) приводит к образованию бис(2,4-диметилбензолсульфоната) трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы (30) или -оксобис[(2,4-диметилбензолсульфонатo)трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы] (31):
(21)
(22)
ИК-спектры соединений 30 и 31 похожи и отличаются лишь полосой поглощения в области 810-680 см-1, которая отвечает ассиметричным колебаниям фрагмента SbOSb.
Нами были изучены реакции трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы с оксимами, содержащими функциональные группы, в присутствии пероксида водорода и при мольном соотношении 1:2:1 были получены соответствующие диоксиматы трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы:
(23)
Полосы поглощения С=Н и NO в соединения 32 и 33 сдвигаются в низкочастотную область спектра по сравнению с исходными оксимами. Мы предполагаем, что это свидетельствует об увеличении длин связей С=N и NO в соединениях 32 и 33.
3.3 Синтез и особенности строения пероксидов
бис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы
При взаимодействии трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы, кетоксимов при избытке пероксида водорода (мольное соотношение 2:2:5) в диоксане, были выделены неокрашенные высокоплавкие кристаллы сольватов сурьмаорганических дипероксидов общей формулы [Sb4(2-O)4(4-O2)2(C6H3MeО-2,Br-5)8]:
(24)
Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что в зависимости от природы оксима дипероксид кристаллизуется из диоксана в виде сольватов различного состава [Sb4(2-O)4(4-O2)2(C6H3MeО-2,Br-5)8]1.5C4H8O2 (34) и [Sb4(2-O)4(4-O2)2(C6H3MeО-2,Br-5)8]6C4H8O2 (35) соответственно. Кристаллографические параметры сольватов 34 и 35 существенно различаются. При синтезе соединения 34 был использован ацетофеноноксим, 35 – ацетоксим. Мы предполагаем, что различное количество сольватированных молекул диоксана, определяется стерическими факторами и размерами молекул кетоксимов, принимающих участие в реакциях.
Кристаллы соединения 34 принадлежат к триклинной сингонии, соединения 35 – к ромбической сингонии. Атомы сурьмы в 34 и 35, связанные мостиковыми атомами кислорода и пероксо-группами, имеют искаженную октаэдрическую координацию. Каждая пероксо-группа является тетрадентатной, координируясь одновременно на четыре атома сурьмы.
В молекулах 34 и 35 наблюдаются внутримолекулярные контакты SbOМе (расстояния SbO равны 3.053-3.178 и 3.100-3.166 ). Межмолекулярные взаимодействия в кристаллах 34 и 35 обусловлены, в основном, слабыми водородными связями типа С(Ph)H···Br, С(Me)H···Br, С(Ph)H···Osolv, С(Me)H···Osolv и т.п. Кроме того, в структуре 34 наблюдается --взаимодействие ароматических систем соседних молекул.
Наблюдаемые расстояния SbSb больше удвоенного ковалентного радиуса атома Sb (2.82 ), но меньше удвоенного ван-дер-ваальсового радиуса (4.40 ).
Рис. 2. Строение сольвата тетра- -оксо-ди- -пероксо-окта(2-метокси-5-бромфенил)тетрасурьмы с 6 молекулами диоксана (35)
4. Цитотоксический эффект арильных соединений сурьмы (III) и (V), содержащих координирующие центры в арильных заместителях.
В современной клинической практике находят применение органические производные сурьмы как химиотерапевтические средства. Целью работы явилось изучение цитотоксического (антибактериального) эффекта трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы и их дибензоатов in vitro. В качестве биологических объектов были использованы чистые культуры лактозоположительной и лактозоотрицательной кишечной палочки (Escherihia coli), выращенные на среде Эндо. Показано, что трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьма и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьма проявляют умеренный антибактериальный эффект, вызывая гибель как лактозоположительнх, так и лактозоотрицательных культур кишечной палочки. Увеличение координации центрального атома в дибензоатах трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы значительно снижает антибактериальный эффект по сравнению с исходными соединениями сурьмы (III). Проведенные исследования дают предпосылки к дальнейшему более глубокому изучению биологической активности сурьмаорганических соединений.
ВЫВОДЫ
1. Разработан надёжный препаративный метод синтеза 2-метокси-5-бромфениллития из пара-броманизола и фениллития и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы из 2-метокси-5-бромфениллития и треххлористой сурьмы в диэтиловом эфире.
2. Предложен новый подход к синтезу трис(4-N,N-диметиламинофенил) сурьмы, заключающийся в добавлении на последней стадии реакции диметоксиэтана, что позволило увеличить выход целевого продукта до 90 %.
3. Изучен синтетический потенциал трис(4-N,N-диметиламинофенил) сурьмы и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы в направлении синтеза диацилатов, диароксидов, диоксиматов, дисульфонатов трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы и трис(4-N,N-диметиламинофенил) сурьмы, содержащих координирующие центры в арильных заместителях, с помощью реакций окислительного присоединения.
4. Показано, что введение метоксигруппы в ароматический заместитель в диацилатах трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы повышает координационное число атома сурьмы до 10.
5. На основании статистической обработки составлена корреляционная матрица для множественной регрессии, которая показывает, что общая вариация длин связей Sb···O=C в диацилатах триарилсурьмы на 78.26% обусловлена изменением величины экваториального угла CSbC и на 1.21% обусловлена изменением длины связи С=О.
6. Проведено систематическое исследование реакций окислительного присоединения с участием трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы с оксимами в присутствии пероксида водорода:
а) при мольном соотношении исходных реагентов 1:2:1 с альдоксимами в диэтиловом эфире синтезированы диоксиматы трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы;
б) при мольном соотношении 2:2:5 с кетоксимами в диоксане получены сурьмаорганические дипероксиды, сольватированные с диоксаном.
7. Изучение антибактериального эффекта трис(4-N,N-диметиламинофенил) сурьмы и трис(2-метокси-5-бромфенил)сурьмы и их дибензоатов на штаммы лактозоположительных и лактозоотрицательных культур кишечной палочки (E. coli) показало перспективность дальнейших медико-биологических исследований в этом направлении.
Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:
1. Шарутин, В.В. 2-Метокси,5-бромфенильные соединения сурьмы. Синтез и строение. / В.В. Шарутин, В.С. Сенчурин, О.К. Шарутина, О.В. Чагарова // Журнал общей химии. – 2011. – Т. 37. № 9. – С. 1-4.
2. Шарутин, В.В. Синтез и строение дикарбоксилатов и диароксидов трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы(V). / В.В. Шарутин, В.С. Сенчурин, О.К. Шарутина, О.В. Чагарова // Журнал неорганической химии. – 2011. – Т. 56. – № 7. – С. 1129-1135.
3. Шарутин, В.В. Синтез и особенности строения бис(2-нитробензоата) трис(2-метокси,5-бромфенил)сурьмы. / В.В. Шарутин, В.С. Сенчурин, О.К. Шарутина, О.В. Чагарова, Л.Е. Зелевец // Координационная химия. – 2011. – Т. 37. № 9. – С. 782-785.
4. Шарутин, В.В. Синтез новых арильных соединений сурьмы (III) и висмута (III). Кристаллическая и молекулярная структура трис(5-бром,2-метоксифенил)сурьмы. / В.В. Шарутин, В.С. Сенчурин, О.К. Шарутина, О.В. Чагарова // Журнал неорганической химии. 2011. Т. 56. № 10. С. 1644-1646.
5. Шарутин, В.В. Молекулярные и кристаллические структуры карбоксилатов три- и тетрафенилсурьмы. / В.В. Шарутин, В.С. Сенчурин, О.К. Шарутина, О.В. Чагарова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия. 2011. № 33. С. 47-60.
6. Шарутин, В.В. Синтез и строение сольватов сурьмаорганического пероксида [Sb4(2-O)4(O2)2(5-Br-2-OMeC6H3)8][1.5C4H8O2 и [Sb4(2-O)4(O2)2(5-Br-2-OMeC6H3)8] 6C4H8O2. / В.В. Шарутин, О.К. Шарутина, О.В. Чагарова, О.В. Молокова // Журнал общей химии. 2011. Т. 81. № 11. С. 1793-1798.
7. Шарутин, В.В. Синтез и строение бис(4-метилбензоата) трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы. / В.В. Шарутин, В.С. Сенчурин, О.К. Шарутина, О.В. Чагарова // Журнал общей химии. 2011. Т. 81. № 11. С. 1789-1792.
8. Чагарова, О.В. Синтез и строение трис(2-метокси,5-бромфенил)сурьмы и ее пероксидов./ О.В. Чагарова, В.В. Шарутин // Тезисы докладов Всероссийской очно-заочной научной конференции с международным участием «Современные проблемы естествознания». 2011. – Чебоксары. – С. 24-25.
9. Шарутина, О.К. Синтез и строение диметиламино- и метоксифенильные соединеия сурьмы Ar3SbX2. / О.К. Шарутина, О.В. Чагарова, В.С. Сенчурин, О.В. Молокова, В.В. Шарутин // Тезисы XXIV Международной Чугаевской конференции по координационной химии. – 2009. – С.-Петербург. – С. 198.
10. Чагарова, О.В. Синтез и строение трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы и ее производных. / О.В. Чагарова, В.В. Шарутин, О.К. Шарутина, В.С. Сенчурин // Тезисы XXV Международной Чугаевской конференции по координационной химии. – 2011. – Суздаль. С. 330.
11. Чагарова, О.В. Синтез и строение дикарбоксилатов и диароксидов трис(4-N,N-диметиламинофенил)сурьмы(V). / О.В. Чагарова, В.В. Шарутин, О.К. Шарутина, В.С. Сенчурин // Тезисы XXV Международной Чугаевской конференции по координационной химии. – 2011. – Суздаль. С. 331.
12. Шарутин, В.В. Синтез и строение сурьмаорганического пероксида [Sb4(2-O)4(4-O2)2(C6H3MeO-2,Br-5)8]. / В.В. Шарутин, О.К. Шарутина, В.С. Сенчурин, О.В. Чагарова // Тезисы XXV Международной Чугаевской конференции по координационной химии. – 2011. – Суздаль. С. 168.
13. Сенчурин, В.С. Синтез и строение 2-метокси,5-бромфенильных соединений сурьмы(III) и (V.) / В.С. Сенчурин, В.В. Шарутин, О.К. Шарутина, О.В. Чагарова // Тезисы XXV Международной Чугаевской конференции по координационной химии. – 2011. – Суздаль. С.126.
14. Чагарова, О.В. Химические свойства и реакционная способность арильных соединений сурьмы, содержащих потенциальные координирующие центры в ароматических и карбоксилатных заместителях. / О.В. Чагарова, В.В. Шарутин, А.П. Пакусина // Тезисы XXIX Всероссийского симпозиума молодых ученых по химической кинетике. – 2011. – Москва. С. 72.
