CC BY
26
УДК 541.64
Г. А. Кутырев, А. Ф. Максимов, А-М. П. Эрнандес, И. И. Идиятов, Л.Р. Валиуллин, С. Р. Галлямова, В. В. Бирюля, А. Р. Гатаулина, М. П. Кутырева
ГИПЕРРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИЭФИРЫ, СОДЕРЖАЩИЕ Т ЕРМИНАЛЬНЫЕ КРЕМНИЙ-
И ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИЕ ГРУППЫ
Ключевые слова: гиперразветвленные полиэфиры, металлокомплексы, фунгициды.
Синтезированы гиперразветвленные полиэфиры второй и четвертой генераций, содержащих концевые три-метилсилилкарбаматные, фосфорил- и тиофосфорилкарбаматные группировки. Методами ИК и ЯМР спектроскопии доказано строение и определена степень функционализации. Получены комплексы с ионами Cu(II). Оценена фунгицидная активность синтезированных соединений в отношении штаммов некоторых грибов.
Keywords: hyperbranchedpolyesters, metallocomplexe, fungicides.
Hyperbranched polyesters (2 and 4 generations), containing terminal trimethylsilylcarbomate-, phosphoryl- and thio-phosphorylcarbomate groups, were synthesized. Structure of obtaining compounds were proved by IR and NMR spectroscopy. The complexes with ions of Cu(II) were synthesized. Fungicidal activity of compounds was observed.
Введение
Промышленно доступные гиперразветвленные полиэфиры обладают уникальным набором свойств, значительно отличающих их от свойств линейных аналогов [1-9]. Наноразмерность, высокая растворимость в органических средах, низкая вязкость, биодеградируемость, малая токсичность, выраженные комплексообразующие свойства и совместимость со многими биосубстратами обусловливают широкое использование этих структур в таких областях как производство новых полимерных материалов, биоинженерия, медицина и фармация [9-10]. Области использования подобных 3D-систем во многом определяются природой концевых функциональных групп [1-10].
Было показано, что карбокси- и аминосодержа-щие гиперразветвленные полиэфиры, полиэфиропо-ликарбаматы, а также металлокомплексы на их основе обладают собственной биологической активностью и могут выступать в качестве драйверов лекарственных субтанций [8-10]. Сведения о гиперраз-ветвленных полиэфирах с терминальными кремний и фосфорсодержащими группами весьма ограничены. Вместе с тем известно, что эти элементосодер-жащие полиэфиры перспективны в качестве анти-оксидантов, стабилизаторов, биологически активных веществ [11-13].
В данной работе предложен новый метод эле-ментофункционализации гиперразветвленных поли-эфорополиолов серии Boltom H с использованием в качестве реагента триметилсилилизоцианата, способного взаимодействовать как с гидроксильными группами полиола, так и с фосфорсодержащими системами.
Экспериментальная часть
Материалы, аппаратура и методы исследования
В работе использовали гиперразветвленные по-лиэфирополиолы (ГРП) Boltom Н второй и четвертой генераций (ВН20 и ВН40) фирмы Perstorp Speciality Chemicals AB (Швеция) с 16 и 64 концевыми гидроксильными группами (Mr(BH20) = 1750
г/моль, Mr(BH40) = 5100 г/моль); диэтилхлорфос-фат, диметилхлортиофосфат, 2,2-диметилол-пропановая кислота (ДМПК) (99%) фирмы Acros Organics (Бельгия); соль Cu(NO3)23H2O квалификации «ч.д.а.»; дибутилдилаурат олова. В качестве органических растворителей использовали бутила-цетат, этиловый спирт, дистиллированная вода, 1,4-диоксан, ацетон, ДМФА, н-гексан, н-гептан, декан квалификации «х.ч.». ИК-спектры записаны на фурье-спектрометре «Spectrum 400» (Perkin Elmer) c приставкой НВПО. Алмаз KRS-5: разрешение 1 см-1, диапазон съемки 4000-400см-1. Спектры 1H ЯМР записаны на многофункциональном спектрометре с фурье-преобразованием «Avance 400» (Bruker) с рабочей частотой 400 МГц в растворе ДМСО-й6 при использовании сигнала остаточных протонов дейте-рированного растворителя в качестве внутреннего эталона. В качестве тест-объектов для оценки фун-гицидной активности использовали штаммы микроскопических грибов рода Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Fusarium sporotrichioides, Fusarium ox-ysporum, Penicillium griseofulvum, полученные из коллекции отдела токсикологии ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ». Фунгицидное действие соединений оценивали по зоне подавления роста мицелия тест-культур (зона лизиса).
Методы синтеза
Синтез гиперразветвленных полиэфирополит-риметилсилилкарбаматов второй и четвертой генераций (2а, 2б)
а) Навеску 5г (2.85 ммоль) BH20 (соединение 1а) нагрели до 1400С в течение 40 минут для обезвоживания и разрушения самоассоциатов. После охлаждения до 500С растворили в 20 мл бутилацетата, добавили раствор 6,57г (57 ммоль) триметилсили-изоцианата в 5 мл бутилацетата и 0.5г (0.79 ммоль) дибутилдилаурата олова в качестве катализатора. Реакцию вели при перемешивании при температуре 90 °С в течение 15 часов. Продукт высадили н-гексаном, растворитель удалили в вакууме. Получена бесцветная прозрачная смола (2а), выход 96%. ИК спектр, V, см-1: 3355-3285 v(N-H, ОН); 2957-2859
Vas,s(CH3, CH2); 1716-1720 v(C=O); 1601 (Sn-h + vc-n (амид II)); 1457 5as (СН3-С), 1410 5 (ОН); 1382 5s (СН3-С); 1250 v^C-O); 1125 (vc-n (амид III)); 1075 v^(C-O-C); 1250, 840 v(Si-C). ЯМР 1H, 5, м.д.: 1.071.23 м (CH3-C); 3.35-3.61 м (СН2-ОН); 3.97-4.15 м (СН2-0С(0)); 0.008-0.043 м (CH3-Si ); 6.49 уш.с (NH).
б) Навеску 2г (0.39 ммоль) BH40 (соединение 1б) нагрели до 1400С в течение 40 минут для обезвоживания и разрушения самоассоциатов. После охлаждения до 500С ВН40 растворили в 10 мл бутилаце-тата, к раствору добавили раствор 4г (34.8 ммоль) триметилсилилизоцианата в 5 мл бутилацетата и 0,2г (0.32 ммоль) дибутилдилаурата олова в качестве катализатора. Реакцию вели при перемешивании при температуре 90 °С в течение 15 часов. Растворитель удалили в вакууме. Полученную смоло-образную массу обработали 10 мл хлороформа, раствор отделили деконтацией, хлороформ удалили в вакууме. Соединение (2б)- бесцветная прозрачная смола, выход 96%. ИК спектр, V, см-1: 3460-3199 v(N-H, ОН); 2957-2858 vas,s(CH3, CH2); 1723 v(C=O); 1604 (5N-h + vc-n (амид II)); 1457, 1380 5Ж,8 (СН3-С), 1405 5 (ОН); 1249 v^(C-O); 1125 (vc-n (амид III)); 1073 v^(C-O-C); 1249, 839 v(Si-C). ЯМР 1H, 5, м.д.: 1.01-1.23 м (CH3-C); 3.33-3.58 м (СН2-О); 4.00-4.14 м (СН2-0С(0)); 0.044 м (ffl3-Si); 6.47 уш.с (NH).
Синтез триметилсилилкарбаматных производных этилового эфира 2,2-диметилолпропановой кислоты, соединения (3а, 3б)
Навеску 1,19г (7.83 ммоль) этилового эфира ДМПК растворили в 5 мл толуола, добавили 0,1г (0.16 ммоль) дибутилдилаурата олова. К полученному раствору добавили раствор 2,7г (23.5 ммоль) триметилсилилизоцианата в 4 мл толуола. Реакцию вели при перемешивании и температуре 60°С в течение 12 ч. Легколетучие соединения удалили в вакууме. Продукт реакции (3а, 3б) - бесцветное смо-лообразное вещество, выход 85%. ИК спектр, V, см-1: 3435-3304 V(N-H, ОНсвяз); 2958-2859 vas,s(CH3, CH2); 1716 v(C=O); 1603 (5n-h + vc-n (амид II)); 1466 5Ж (СН3-С), 1410 5 (ОН); 1386 5s (СН3-С); 1250 V^(C-O); 1139 сл. (vc-n (амид III)); 1068 v^(C-O-C); 1250, 838 v(Si-C). ЯМР 1H, 5, м.д.: 1.06-1.18 м (CH3-C); 3.52-3.56 м (СН2-О); 3.91-4.03 м (СН2-ОС(0)); -0.043-0.062 м (ffl3-Si); 6.4 уш.с (NH).
Синтез гиперразветвленных полиэфирополиами-дофосфатов второй и четвертой генераций, соединения (4а, 4б)
а) Навеску 0,45г (0.16 ммоль) соединения (2а) растворили в 3 мл 1,4-диоксана. К раствору при перемешивании добавали раствор 0,27г (1.57 ммоль) диэтилхлорфосфата в 2 мл диоксана. Реакционную смесь перемешивали при температуре 80:С в течение 10 часов. Продукт высадили н-гептаном и сушили в вакууме. Соединение (4а) представляет собой светло-коричневую смолу. Выход 91%. ИК спектр, V, см-1 : 3445-3375 v(N-H, ОНсвяз); 2981-2873 Vas,s(CH3, CH2); 1725 V(C=O); 1575 (Sn-h + vc-n (амид II)); 1459-1398 S(CH2), 5ass (СН3-С), 5 (ОН); 1215 vэф(C-O), V (Р=О); 1119 (vc-n (амид III)); 1033 v^(c-
O-C), 1033, 877 vCP-О-С). ЯМР 1H, 5, м.д.: 1.19-1.26 м (CH3-C); 3.5-3.57 м (СН2-ОН); 3.83-3.9 м (СН3-СН2-ОР(0)); 4.14-4.22 м (СН2-ОС(0)); 6.49 уш.с (NH).
б) Навеску 0,75г (0.1 ммоль) соединения (2б) растворили в 3 мл 1,4-диоксана. К раствору при перемешивании прикапали 0,45г (2.6 ммоль) диэтил-хлорфосфата в 2 мл диоксана. Реакционную смесь перемешивали при температуре 80 3С в течение 10 часов. Продукт высадили н-гептаном и сушили в вакууме. Продукт (4б) - твердое вещество коричневого цвета, выход 88%. ИК спектр, V, см-1 : 34603194 V(N-H, ОНсвяз); 2981-2903 vas,s(CH3, CH2); 1715 V(C=O); 1605 (5n-h + Vc-n (амид II));1464 - 1331 5a,,s (СН3-С), 5 (ОН), S(CH2); 1225 vэф(C-O), V^^);); 1123 (vc-n (амид III)); 1035 v^(C-O-C); 1035, 774 v(Р-О-С). ЯМР 1H, 5, м.д.: 1.04-1.19 м (CH3-C); 3.463.55 м (СН2-ОН); 3.84-3.88 м (CH3-CH2-OP(O)); 3.99-4.13 м (СН2-ОС(0)); 6.49 уш.с (NH).
Синтез гиперразветвленных полиэфирополиами-дотиофосфатов второй и четвертой генераций, соединения (5а, 5б)
а) Навеску 1,4г (0.49 ммоль) соединения (2а) растворили в 6 мл 1,4-диоксана. К раствору прикапали 0,62г (3.88 ммоль) диметилхлортиофосфата в 1 мл диоксана. Реакционную смесь перемешивали при температуре 80 :С в течение 5 часов. Продукт - соединение (5а) высадили н-гексаном, остаток растворителя удалили в вакууме. Получили смолу светло-коричневого цвета, выход продукта (5а) -93%. ИК спектр, V, см-1 : 3455-3308 v(N-H, ОНсвяз); 2957-2856 vas,s(CH3, CH2); 1729 v(C=O); 1600 (SN-H + vc-n (амид II));1470 S(CH2); 1455, 1380 5ass (СН3-С), 5 (ОН), 1216 Vэф(C-O); 1118 (vc-n (амид III)); 1034 Vэф(C-O-C); 1034, 805 vCP-О-С); 869 v(P=S);. ЯМР 1H, 5, м.д.: 1.01-1.15 м (CH3-C); 3.44-3.55 м (СН2-О, CH3-OP(S)); 3.94-4.11 м (СН2-ОС(0)); 6.44 уш.с (NH).
б) Навеску 1,33г (0.18 ммоль) соединения (2б) растворили в 8 мл 1,4-диоксана и добавили 0,5г (3.13 ммоль) диметилхлортиофосфата в 2 мл 1,4-диоксана. Реакцию проводили при перемешивании при температуре 80 3С в течение 5 часов. Продукт высадили н-гексаном, остаток растворителя удалили в вакууме. Соединение (5б) - смола светло-коричневого цвета, выход 98%. ИК спектр, V, см-1 : 3425-3209 v(N-H, ОН); 2957-2822 vas,s(CH3, CH2); 1729 v(C=O); 1605 (SN-H + vc-n (амид II)); 1465 S(CH2); 1455, 1383 5ass (СН3-С); 1410 5 (ОН); 1215 Vэф(C-O); 1118 (vc-n (амид III)); 1049 Vэф(C-O-C); 1049, 812 v(Р-О-С) 870 v(P=S). ЯМР 1H, 5, м.д.: 1.061.2 м (CH3-C); 3.49-3.56 м (СН2-О, CH3-OP(S)); 3.984.14 м (СН2-ОС(0)); 6.49 уш.с (NH).
Синтез О, О-диметилтиофосфорилкарбаматных производных этилового эфира 2,2-диметилолпропановой кислоты, соединения (6а, 6б)
Навеску 0,81г (2.06 ммоль) соединений (3а, 3б) растворили в 8 мл 1,4-диоксана и добавили 0,66г (4.13 ммоль) диметилхлортиофосфата в 2 мл 1,4-диоксана. Реакционную смесь перемешивали при температуре 70 :С в течение 2 часов. Растворитель удалили в вакууме. Продукт - бесцветная смола,
соединения (6а, 6б). Выход 95%. ИК спектр, V, см-1: 3435-3317 v(N-H, ОНсвяз); 2939-2853 vas,s(CH3, СН2); 1698 v(C=O); 1577 (5N-H + Vc-N (амид П));1458 (СН3-С), 1410 5 (ОН); 1369 5, (СН3-С); 1216 vэф(C-О); 1119 ^ (амид III)); 1020 vэф(C-O-C); 1020, 811,774 v(P-O-C); 830 v( P=S). ЯМР 5, м.д.: 1.11.18 м (CH3-С); 3.34-3.52 м (СН2-ОН, CH3-OP(S)); 3.9-4.12 м (СН2-ОС(О)); 5.88 уш.с (NH).
Синтез медных комплексов соединений (4а, 4б)
а) Навеску 0,46г (0.16 ммоль) соединения (4а) растворили в 4 мл ацетона, добавили 0,23г (0.95 ммоль) раствора соли ^(N0^-3^0 в 2 мл ацетона. Смесь перемешивали при температуре 45 3С в течение 2 часов. Растворитель удалили, в остатке получили темно-зеленую смолу - комплекс (7а), выход 97%. ИК спектр, V, см-1 : 3445-3375 v(N-H, ОНсвяз); 2980-2873 vas,s(CH3, Ш2); 1698 v(C=0); 1597 (5^н + Vc-N (амид II)); 1457-1391 5№), 5^ (СН3-С), 5 (ОН); 1218 vэф(C-0), V (Р=О); 1118 ^ (амид III)); 1036 vэф(C-0-C), 1036, 871 v(Р-О-С).
б) Навеску 0,2г (0.02 ммоль) соединения (4б) растворили в 3 мл ацетона. Добавили 2,2г (9.13 ммоль) раствор соли ^(N0^-3^0 в 2 мл ацетона. Смесь перемешивали при температуре 45:Св течение 3 часов. Растворитель удалили, в остатке получили зеленый порошок - комплекс (7б). Выход 97%. ИК спектр, V, см-1 : 3460-3200 v(N-H, ОНсвяз); 29812887 vas,s(CHз, Ш2); 1730 v(C=0); 1642 vкaрбaмaт (C=0), (5^н + Vc-N (амид П));1473 - 1372 5^ (СН3-С), 5 (ОН), 5(Ш2); 1225 Vэф(C-0), v(Р=О);); 1118
N (амид III)); 1055 vэф(C-0-C); 1055, 810 v(Р-О-С).
Синтез комплексов соединений (5а, 5б) с ионами Си(11)
а) Навеску 1г (0.35 ммоль) соединения (5а) растворили в 6 мл ацетона и добавили раствор 0,5г (2.07 ммоль) ^(N0^-3^0 в 3 мл ацетона. Перемешивали 15 минут при температуре 60 3С, выпавший осадок промыли ацетоном. Комплекс (8а) представляет собой порошок светло-зеленого цвета, выход 95%. ИК спектр, V, см-1: 3442-3181 v(N-H, ОН); 2959 vas,s(CH3, Ш2); 1464-1332 5Ж,8 (СН3-С), 5 (ОН), 5(Ш2); ' 1727 v(C=0); 1600 (5N-H + vC-N (амид II)); 1226 vэф(C-0); 1109 ^ (амид III)); 1056 vэф(C-0-Р; 1056, 779 v(Р-О-С), 863 v(Р=S).
б) Навеску 0,94г (0.12 ммоль) соединения (5б) растворили в 6 мл ацетона и добавили раствор 0,45г (1.87 ммоль) Cu(N03)2•3H20 в 2 мл ацетона. Перемешивали при температуре 45 :С в течение 1 часа. Выпавший осадок промыли ацетоном, комплекс (8б) - порошок зеленого цвета, выход 95%. ИК спектр, V, см-1: 3404-3194 v(N-H, ОН); 2984 vas,s(CH3, Ш2); 1727 v(C=0); 1605 (5^н + Vc-N (амид II)); 1468- 1331 5№), 5^ (СН3-С), 5 (ОН); 1225 Vэф(C-0); 1115 (^ N (амид III)); 1043 Vэф(C-0-C), v(Р-О-С); 870 v(Р=S).
Синтез комплексов соединений (6а, 6б) с ионами Си(11)
Навеску 0,98г (1.98 ммоль) смеси соединений (6а, 6б) растворили в 2 мл ацетона и добавили раствор 0,95г (3.94 ммоль) ^(N0^-3^0 в 3 мл ацетона. Смесь перемешивали при температуре 50:С в
течение 3 часов. Растворитель удалили в вакууме. Комплекс (9а, 9б) - смола зеленого цвета, выход 85%. ИК спектр, v, см-1: 3435-3146 v(N-H, ОНсвяз); 2939-2853 vas,s(CH3, CH2); 1679 v(C=O); 1580 (5N-H + Vc-n (амид II)); 1456 5aS (СН3-С), 1410 5 (ОН); 5S (СН3-С); 1219 vэф(C-O); 1178 (vC-N (амид III)); 1034 Vэф(C-O-C); 10234, 774 v(P-O-C); 837 v( P=S).
Обсуждение результатов
Для синтеза силилкарбаматных производных ги-перразветвленных полиэфиров была использована реакция гиперразветвленных полиэфирополиолов второй и четвертой генераций с триметилсилилизо-цианатом (рис.1).
Рис. 1 - Схема синтеза соединений (2а, 2б)
Структура и степень функционализации полиэфирополиолов доказана методами ИК и :H ЯМР спектроскопии. В ИК-спектре продукта (2а) по сравнению с ИК-спектром исходного соединения (1а) наблюдается уменьшение интенсивности полосы валентных колебаний ОН-группы при 3355 см-1. Отмечено появление полосы валентных колебаний связей N-Н (3285 см-1), Si-C (1250, 840 см-1), полосы поглощения амид II (SN-H + vC-N) (1601 см-1) и амид III (vC-N) (1125 см-1). Все это свидетельствует о том, что часть концевых гидроксильных групп подверглась силилкарбамоильной модификации. Аналогичная картина наблюдается в ИК-спектре соединения (2б). Полосы валентных колебаний ОН-группы и N-Н связи наблюдаются в области 3460-3199 см-1. Валентные колебания Si-C связи проявляются при 1249 см-1 и 839 см-1. Полосы поглощения амид (II) (SN-H + vC-N) и амид (III) (vC-N) фиксируются при 1604 см-1 и 1123 см-1 соответственно. В спектре 1Н ЯМР соединения (2а) наблюдается появление сигнала резонанса протонов Si-СН^группы и сигнала протона NH-группы в областях 0.008-0.043 м.д. и 6.49 м.д. соответственно. Метиленовые протоны СН2-ОН и СН2-ОС(О) фрагментов проявляются в области 3.35-3.61 м.д. и 3.97-4.15 м.д.. При этом интенсивность сигналов СН2-ОС(О) возрастает по сравнению со спектром исходного BH20, а интенсивность сигналов СН2-ОН - уменьшается. Протоны СН3-группы резонируют при 1.07-1.23 м.д. Установлено, что соединение (2а) содержит 6, а соединение (2б) 16 три-метилсилилкарбаматных фрагментов.
Для подтверждения структуры гиперразветвленных полиэфирополитриметилсилилкарбаматов второй и четвертой генераций (2а, 2б) была проведена реакция этилового эфира 2,2-диметилолпропионой кислоты с триметилсилилизоцианатом (рис. 2).
CHiOH
I
CHJCHiOC(O)- С - СНЗ
снон
2 (Cm)iSLN"CO
CH,OC(0)\HS1(CHi>
I
CH.0C<O)NHSI(CHJ)I CHjCH:OC'(0).CCHJ +. CHjCHjOC(OJ-C -СНЗ
CH:0C(0>NHSI(CH.>J CH-OH
3a 36
Рис. 2 - Схема синтеза соединений (3а, 3б)
В ИК-спектре полученного продукта (3а, 3б) наблюдаются полосы валентных колебаний N-Н и О-Н связей (3435 см-1, 3304 см-1), появляется полоса валентных колебаний Si-С связи (1250 см-1, 838 см-фиксируются валентные колебания С-H связи (2958-2859 см-1) и полосы поглощения амид II (SN-H + vc-n) (1603 см-1) и амид III (vc-n) (1139 см-1). Полосы валентных колебаний С=О и С-О связей, входящих в сложноэфирный фрагмент соединений (3а, 3б), проявляются при 1716 см-1, 1250 см-1, соответственно. Полосы валентных колебаний С-О-С связи и деформационных колебаний ОН-группы наблюдаются при 1068 см-1, 1448 см-1. В спектре :Н ЯМР соединений (3а, 3б) в растворе DMCO-d6 наблюдаются сигналы протонов СН2-ОС(О) и CH2-OH фрагментов при 3.91-4.03 и 3.52-3.56 м.д. соответственно и проявляется сигналы протонов Si-CH3 группы в области 0.044 м.д., NH-группы при 6.4 м.д. Протоны СН3-группы резонируют при 1.06-1.18 м.д. Степень замещения гидроксильных групп на триметил-силилкарбаматные фрагменты оценивали из расчета соотношения интегральных интенсивностей протонов триметилсилильных групп и протонов метиль-ных групп. По данным :Н ЯМР спектроскопии установлено, что количество триметилсилилкарба-матных фрагментов в молекуле равно 1.5. Следовательно, в результате реакции образуются продукты присоединения триметилсилилизоцианата по одной и двум ОН-группам ДМПК (3а и 3б) в равном соотношении. Образование аддукта состава 1:1 (3б), по-видимому, связано с стерическими затруднениями атаке триметилсилилизоцианата на обе геминально расположенные гидроксильные группы эфира.
Из литературы известно, что хлорангидриды фосфорных (тиофосфорных) кислот не реагируют с гиперразветвленными полиэфирополиолами даже в жестких условиях [11]. Авторы объясняют это значительным объемом фосфорорганической группировки, что затрудняет вхождение ее в гиперразветвленную структуру. Полученные нами триметилсилилкарбамо-илные производные гиперразветвленных полиэфиров (2а, 2б, 3а, 3б) могут быть использованы в качестве синтонов для введения в структуру этих молекул фосфорсодержащих групп благодаря легкости отщепления триметилсилильного фрагмента.
Проведены реакции диэтилхлорфосфата и диме-тилхлортиофосфата с гипперразветвленными поли-эфирополитриметилсилилкарбаматами второй и четвертой генераций (2а, 2б) (рис. 3).
В ИК-спектре соединения (4а) наблюдается появление полос валентных колебаний Р=О связи (1215 см-1), Р-О-С связи (1033 см-1, 877 см-1). В 1Н ЯМР спектре (4а) отмечено исчезновение сигнала протонов Si-CH3 группы в области 0.008-0.043 м.д.,
что свидетельстует о замещении всех
триметилсилилных групп на фосфорные группировки. Кроме того в спектре появляются сигналы протонов СН2-ОР(О) фрагмента при 3.833.9 м.д.. Сигналы протонов СН3 группы этильного радикала при атоме фосфора резонируют в области 1.19-1.26 м.д. В ИК-спектре соединения (4б) как и в вслучае соединения (4а) наблюдается появление полос валентных колебаний Р=О при 1225 см-1 и Р-О-С при 1035 см-1, 774 см-1. В 1Н ЯМР спектре (4б) также отмечено исчезновение сигнала протона Si-СН3 группы в области 0.044 м.д., появление сигналов резонанса протонов СН2-ОР(О) при 3.843.88 м.д. и протонов СН3 группы у фосфорного радикала при 1.04-1.19 м.д.
( ВН V(0C(0)NHSi(CH,y„ + (R0),PHCI -
""Nohu
и -И (16)
-з» BH ^0C(0)NHP(Ï)(0R)2)„
X0HJ.H.
m -6 X-O, R-C'jH, (4a и 46 111 -16 X-S, R-CH, (5a и 56)
Рис. 3 - Схема синтеза соединений (4а, 4б, 5а, 5б)
Проведены реакции гиперразветвленных поли-эфирополитриметилсилилкарбаматов второй и четвертой генераций (соединения 2а, 2б) с диметил-хлортиофосфатом (рис. 3). В ИК-спектре соединения (5а) наблюдается появление полос валентных колебаний P=S связи (869 см-1) и Р-О-С связи (1034 см-1, 805 см-1). В 1Н ЯМР спектре отмечено исчезновение сигналов протонов Si-CH3 при 0.008-0.043 м.д. и появление сигналов протонов CH3-OP(S) при 3.443.55 м.д. Это свидетельствует о полном замещении триметилсилильных групп на тиофосфатные фрагменты. В ИК спектре соединения (5б) также наблюдается появление полос валентных колебаний P=S связи (870 см-1) и Р-О-С связи ( 1049 см-1, 812 см-1). В 1Н ЯМР спектре отмечено исчезновение сигналов протонов Si-CH3 группы в области 0.044 м.д. и появление сигналов протонов CH3-OP(S) группы в области 3.49- 3.56 м.д. Это также свидетельствует о том, что прошло полное замещение триметилси-лильных групп на тиофосфатные группировки.
Для подтверждения структуры гиперразветв-ленных полиэфирополиамидотиофосфатов второй и четвертой генераций (5а, 5б) и оценки фармокофор-ных свойств тиофосфатного фрагмента проведен синтез О,О-диметилтиофосфорилкарбаматных производных этилового эфира 2,2-диметилолпропановой кислоты (соединения 6а, 6б) (рис. 4).
CHiOCIOJMJSlCCHj]«
CHjCHIOQO) C-CHi
♦ (CHJO):P(S)CI -
Cft0C(0)NHSI(CHiJi
CHiOClOpKSKCBi)! СИ1СН|0С(0)-С-СШ + (CHîOi:P(S)Cl -
CIHiOH
CHi0C(0)NHP(S)(0CH[)i CH>CH,OC(0) С CH>
CHi0C{0)NHP(S)(0CH3):
CH,OC«»NHP(S>(OCHj)i ► CÜiCH:0C(0)C-ClL CHJOH
«6
Рис. 4 - Схема синтеза соединений (6а, 6б)
В ИК-спектре соединений (6а, 6б) наблюдается исчезновение полос валентных колебаний Si-CH3 связи при 838 см-1, появление полос валентных колебаний Р-О-С связи при 1020, 811, 774 см-1 и Р=S
связи при 830 см-1. В ЯМР спектре соединений (6а, 6б) отмечено исчезновение сигналов протонов Si-CH3 при 0.062 м.д. и появление сигналов протонов CH3-OP(S) в области 3.34-3.52 м.д. Это свидетельствует о полном замещении триметилсилилных групп на тиофосфатные группировки.
Как было установлено ранее [11-14] гиперраз-ветвленные полиэфиры, функционализированные элементосодержащими группами, обладают выраженными комплексообразующими свойствами. Комплексы, полученные на основе фосфатных производных, обладают заметной биологической активностью [11]. Используя фосфорсодержащие ги-перразветвленные полиэфиры в качестве наноплат-формы, были синтезированы комплексы с ионами Cu(II).
Проведены реакции соединений (4а, 4б) с солью Cu(NO3)23H2O. При смешивании растворов соединений (4а, 4б) и соли Cu(NO3)23H2O происходит изменение цвета растворов с голубого на зеленый. Комплексные соединения (7а, 7б) выделены в виде темно-зеленых смол. В ИК-спектре комплекса (7а) наблюдается смещение полосы валентных колебаний С=О связи на 10 см-1, уменьшение интенсивности полосы валентных колебаний Р=О связи при 1215 см-1 и связи C-N (амид III) при 1118 см-1 по сравнению со спектром исходного полимера (4а). В ИК-спектре комплекса (7б) наблюдается смещение полосы валентных колебаний С=О связи на 15 см-1, смещение полосы валентных колебаний Р=О связи в область меньших частот на 10 см-1 .
Аналогичным образом получены медные комплексы соединений (5а, 5б). В ИК-спектре комплекса (8а) наблюдается уменьшение интенсивности и смещение полосы валентных колебаний связи P=S на 6 см-1. При этом положение полосы валентных
Впервые полученные нами соединения, содержащие кремний- и фосфорорганические группировки были испытаны на фунгицидную активность (табл.1).
На основании проведенных исследований установлено, что гиперразветвленные полиэфирополит-риметилсилилкарбаматы (2а, 2б) не обладают анти-микотической активностью. Однако, замещение терминальных триметилсилильнйх групп гиперраз-ветвленного полиэфира на тиофосфатные фрагменты приводит к резкому повышению ингибирующего действия на развитие штаммов грибов Fusarium sporotrichioides, Fusarium oxysporum и Pénicillium griseofulvum (5а, 5б). Вместе с тем гиперразветв-ленные полиэфиры, содержащие концевые фосфатные группы, не проявляют фунгицидной активности (4а, 4б).
Медные комплексы, полученные на основе фосфорсодержащих полиэфиров (7а, 8а, 8б, 9а, 9б) проявляют высокую противогрибковую активность по отношению ко всем штаммам грибов. Таким образом, показано, что введение в терминальные положения гиперразветвленного полиэфира тиофосфат-ных групп, а также комплексообразование с ионами Cu(II) значительно повышают фунгицидное действие гиперразветвленных полиэфиров. При этом следует отметить, что карбамоилтиофосфаты, про-
колебаний связи С=О практически не меняется. В ИК-спектре комплексного соединения (8б) отмечено уменьшение интенсивности полосы Р=S связи при 870 см-1 , положение полосы остается неизменным. Частота поглощения валентных колебаний связи С=О сохраняется.
Проведена реакция соединений (6а, 6б) с солью Си^03)2-3Н20. В ИК - спектре комплексных соединений (9а, 9б) наблюдается смещение полос валентных колебаний связи С=О на 18 см-1, связи Р=S на 7 см-1 в область больших частот.
Таблица 1 - Фунгицидная активность
№ соединения Тест-культура
Aspergillus flavus Aspergillus niger Fusarium sporotrichioides Fusarium oxysporum Penicillium griseofulvum
2а - - - 24 -
5а - - - 22 18
5б - - 18 17 -
6а, 6б 23 20 49 49 24
7а 22 25 52 33 26
7б - - - - -
8а 24 28 53 33 27
8б 23 25 51 32 27
9а, 9б 23 21 50 51 25
являя высокую антимикотическую активность, значительно менее токсичны к теплокровным, чем три-
метилсилилкарбаматы [14].
Литература
1. Tomalia D.A. A new class of polymers: starburst-dendritic macromolecules / D.A. Tomalia, H. Baker, J.R. Dewald, M. Hall, G. Kallos, S. Martin, J. Roeck, J. Ryder, P. Smith // Polym. J. - 1985. - Vol. 17. - P. 117-132.
2. Бочкарев М.Н. Дендритные полимеры, получаемые одностадийным синтезом / М.Н. Бочкарев, М.А. Каткова // Успехи химии.- 1995. - Т. 64. №11, - С. 1106-1120/
3. Королев Г.В., Бубнова М.П. Гиперразветвленные полимеры - новый мощный стимул дальнейшего развития области трехмерной полимеризации и революция в полимерном материаловедении // Черноголовка: ИПХФ РАН, 2006. 100 с.
4. Yates C., Hayes W. Synthesis and applications of hyper-branched polymers // Eur. Polymer J. 2004. V. 40. P. 12571281.
5. McKee M. G., Unal S., Wilkes G. L., Long T. E. Branched polyesters: recent advances in synthesis and performance // Prog. Polym. Sci. 2005. V. 30, N. 5. P. 507-539.
6. Voit B. New developments in hyperbranched polymers // J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2000. V. 38. P. 25052525.
7. Jena K. K., Raju K. V. S. N., Prathab B., Aminabhavi T. M. Hyperbranched polyesters: synthesis, characterization, and molecular simulations // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111, N. 30. P. 8801-8811.
8. Кутырева М.П. Новые материалы: биологически активные гиперразветвленные полимеры и их металло-комплексы / М.П. Кутырева, С.С. Бабкина, Т.К. Атана-сян, Н.А.Улахович, Г.А.Кутырев. - М.: МГПУ, 2014. -136с.
9. Khannanov A.A., Kutyreva M.P., Ulakhovich N.A., Ga-taulina A.R., Kutyrev G.A., Boldar O.V. /Hyperbranched Polyester Polyacids and Their Binary Systems with Sufract-ants for Doxorubicin Encapsulation.// Fluid Phase Equilibria. -2016. -V.411. -P.93-100.
10. Kutyreva M.P., Ulakhovich N.A., Gataulina A.R., Bondar O.V., Kutyrev G.A., Newman T., Khasanova E.M., Yurtae-va S.V., Ziganchina S.A., Khaldeeva E.V./ Hyperbranched polyester poly(3-dietylaminopropionate)s and their cop-per(II) complexes: synthesis, characterization and biological investigation. // Inorganica Chimica Acta. -2016. -V.450. -P.101-111.
11. Cherkasov R.A., Gataulina A.R., Shamilov R.R., Ni-zamov I.S., Kutyrev G.A. Phosphorylation and thiophospho-
rilaion of oligomeric polyesterpolyols of Boltorn H20, H30 and H40. // Phosphorus, Sulfer and Silicon and Related elements. -2011, -V. 186, № 4, -P. 1001-1002.
12. Низамов И.С., Шамилов Р.Р., Мартьянов Е.М., Серге-енко Г.Г., Кутырев Г.А., Черка сов Р.А. Фосфорсодержащие гиперразветвленные структуры!! Фосфорили-рование гиперразветвленных полиолов 2-(N,N-диэтиламидо)-1,3,2-диоксафосфоринаном//Журнал общей химии. -2008.—Т.78, вып.7.-С. 1101-1103.
13. Nizamov I.S., Shamilov R.R., Martyanov E.M., Cherkasov R.A., Sergeenko G.G., Kutyrev G.A. Phosphorus-containing hyperbranched structures. Phosphoryltion of hyperbranched polyols with 2-(diethylamino)-1,3,2-dioxaphosphinane// Russ. J.Gen.Chemistry. -2008. -T78. № 7. -Р.1338-1340.
14. Mohamed A.H. Fahmy. The Selective Toxicity of New N-Phosphorothioylcarbamate Esters / Fahmy A.H. Mohamed, Fukuto Roy T, Myers O. Robert, March B. Ralph // J. Agr. Food Chem., Vol. 18, № 5, 1970, Р. 793-796.
© Г.А. Кутырев - д-р хим. наук, проф. каф. технологии переработки полимеров и композиционных материалов КНИТУ, [email protected]; А. Ф. Максимов - студ. КНИТУ; А-М. П. Эрнандес - студ. КНИТУ; И. И. Идиятов - канд. биол. наук, ст. науч. сотр. ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности», [email protected]; Л. Р. Валиуллин - канд. биол. наук, зав. сектором тканевых технологий и производства биопрепаратов ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности»; С. Р. Галлямова - магистр КФУ, [email protected]; В. В. Бирюля - канд. биол. наук, вед. науч. сотр. ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности», [email protected]; А. Р. Гатаулина - канд. хим. наук, ст. преподо-ватель каф. неорганической химии КФУ; М. П. Кутырева - канд. хим. наук, доц. каф. неорганической химии КФУ, [email protected].
© G. A. Kutyrev - Prof., KNRTU, [email protected]; A. F. Maximov - Stud., KNRTU; A-M. P. Hernandez - Stud., KNRTU; I I. Idiyatov - PhD in Biological sciences; senior researcher of Federal center for Toxicological, radiation and biological security, [email protected]; L. R. Valiullin - PhD in Biological sciences; head of the sector of tissue engineering and manufacturing of biological products of Federal center for Toxicological, radiation and biological security, [email protected]; S. R. Gallyamova -Master of Biological sciences of Institute of fundamental medicine and biology, Kazan (Volga region) federal university, [email protected]; V. V. Birulya - PhD in Biological sciences, leading researcher of Federal center for Toxicological, radiation and biological security, [email protected]; A. R. Gataulina - associate professor, KFU; M. P. Kutyreva - associate professor, KFU, [email protected].
