CC BY
41
УДК 547.57
ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ДИАНИЛИНОГОССИПОЛА Р.А.Макарова, Н.С.Илькевич, А.М.Дикун, К.Ю.Чотий, В.И.Рыбаченко
THE RESEARCH OF DIANILINEGOSSYPOL DERIVATIVES STRUCTURE
R^Makarova, N.S.Il'kevich, А.М.Dikun, К.Yu.Chotiy, V.I.Rybachenko
Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М.Литвиненко Национальной академии наук
Украины, Донецк, makarova.ra@yandex.ru
Методами ИК-спектроскопии, 1Н и 13С ЯМР, а также квантово-химического расчета изучено таутомерное равновесие производных дианилиногоссипола. Установлено, что как в твердом виде, так и в хлороформе и диметилсульфоксиде изученные соединения находятся преимущественно в диенаминной таутомерной форме.
Ключевые слова: производные дианилиногоссипола, ИК-спектры, 1Н и 13С ЯМР, таутомерия, квантово-химический расчет
Tautomeric equilibrium of dianilinegossypol derivatives is investigated by means of infrared spectroscopy, 1Н and 13С nuclear magnetic resonance (NMR) and quantum-chemical calculation. It is found that both in solid state and in chloroform or dimethylsulfoxide, the investigated compounds mainly have dienamine tautomeric modification.
Keywords: dianilinegossypol derivatives, infrared spectra, 1Н and 13С nuclear magnetic resonance, tautomerism, quantum-chemical calculation
Синтез, изучение строения и физико-химических свойств производных госсипола (2,2'-бис (8-формил-1,6,7-тригидрокси-5-изопропил-3-метилнафтален)), природного биологически активного вещества, представляют как теоретический, так и практический интерес с точки зрения перспективы получения соединений, обладающих широким спектром полезных свойств. В частности, простота получения имино-производных открывает широкую возможность синтеза новых полифункциональных по своим свойствам веществ [1]. Имины госсипола являются эффективными антиоксидантами, проявляют противоопухолевую и противовирусную активность [2-5]. Применение госсипола в качестве лекарственного препарата ограничено в связи с токсичностью и побочными эффектами, связанными с присутствием двух альдегидных групп, которые блокируются при образовании имино-производных [6]. Разнообразие биологических свойств госсипола и его производных в значительной степени обусловлено их таутомерией. Для имино-производных госсипола реализуются две таутомерные формы — дииминная и диенаминная, являющиеся аналогами альдегидной и кетольной форм госсипола соответственно [7,8].
НО' |5 - 4 Ii 2
диенамин диимин
R: H(GDA); 4-F(GDFA); 4-CH3O(GMTA); 3,5-CH3O(GDMTA)
Рис.1. Структура таутомеров и нумерация атомов молекул производных дианилиногоссипола (Me = -СН3 группа)
ИК-спектры были записаны в диапазоне 4000 — 400 см-1 с помощью спектрометра Perkin-Elmer Spectrum BX в таблетках KBr. Точность определения частоты полосы поглощения — ± 0,5 см-1, интенсивности — ± 5%.
Спектры ЯМР 1Н и 13С зарегистрированы в дейтерированном диметилсульфоксиде (ДМSО d6) и дейтерохлороформе (CDCl3) на приборе Bruker ARX-400 с рабочей частотой 400 (1Н) и 100 МГц (13С). В качестве внутреннего стандарта использовали TMS.
Колебательные спектры были рассчитаны полуэмпирическим методом PM3 из программного пакета MOPAC [9] для предварительно оптимизированных с помощью алгоритма Давидона-Флетчера-Пауэлла [10] геометрий изученных соединений в газовой фазе. Был использован формализм ограниченного метода Хартри-Фока [10].
На рис.2 в качестве примера представлены оптимизированные SD-структуры таутомерных форм дианилиногоссипола.
Результаты расчета колебательных спектров тау-томерных форм изученных соединений приведены на рис.3. Как и следовало ожидать из структурных формул, при сравнении спектров енаминной и иминной форм явные отличия наблюдаются в областях v(O-H) и v(C=0). В рассчитанных спектрах имин-иминных форм (а) отсутствуют полосы поглощения C=O колебаний, но наблюдаются полосы поглощения трех ОН-групп, одна из которых v(O77'-H)* смещена в низкочастотную область из-за образования водородной связи O77-fr"N. ИК-спектры енамин-енаминных форм характеризуются наличием двух полос поглощения ОН-колебаний и интенсивными карбонильными поглощениями. Аналогичная картина наблюдается при рассмотрении экспериментальных спектров (б). Смещение v(C=0) в экспериментальных спектрах в низкочастотную область
а
Рис.2. Структуры таутомеров GDA, рассчита!
В данной работе приведены результаты исследования методами ИК-спектроскопии, :Н и 13С ЯМР и квантово-химического расчета таутомерного равновесия производных дианилиногоссипола (рис.1). Совокупность результатов спектроскопических исследований и квантово-химических расчетов позволило определить форму существования изученных соединений как в растворах, так и в твердом виде.
б
е методом РМ3 (а — диенамин, б — диимин)
(—1615 см1), по-видимому, связано с образованием водородной связи С=0"Н-№ Таким образом, анализ экспериментальных ИК-спектров изученных дианилино-госсиполов свидетельствует о том, что в твердом виде реализуется в основном только енаминная форма.
*Атомам кислорода присвоены номера связанных с ними атомов углерода.
Рис.3. Теоретические (а) и экспериментальные (б) ИК-спектры дианилиногоссиполов (а — диенамин, ■ — диимин)
Анализ спектров ЯМР свидетельствует о лов протонов ^3Н групп в области 14,6—15,1 м.д. том, что все изученные соединения в хлороформе и (табл.). Эти протоны образуют водородную связь
диметилсульфоксиде существуют в диенаминной тау- ^3-Н>"0=С7, что приводит к смещению их сигналов в
томерной форме. Это подтверждается наличием сигна- слабое поле. В спектрах также отчетливо видны сигна-
Химические сдвиги (м. д.) протонов дианилиногоссиполов в дейтерированных хлороформе и диметилсульфоксиде
Группа CDCI3 AMSO d
атомов GDFA GMTA GDMTA GDA GMTA GDMTA GDFA
Mei,2 1,56 1,56 1,55 1,45 1,46 1,46
Me3 2,33 2,16 2,15 1,98 1,98 2,05
C12H 3,74 3,73 3,73 3,74 3,69 3,74
OiH 5,81 5,78 5,79 5,63 8,17 8,32 8,25
ОбН 7,87 7,92 7,95 8,62 8,51 8,68 8,57
C4H 7,27 7,64 7,63 7,45 7,51 7,51 7,30
CiiH 10,10 10,10 10,13 10,42 10,29 10,39 10,31
N13H 15,03 15,10 14,90 15,13 14,61 14,96
лы протонов О1Н и 06Н групп. Реализацию диенамин-ной таутомерной формы дополнительно подтверждает наличие в спектрах дублета протонов С11Н групп в области 10,0 - 10,4 м.д. с константами спин-спинового взаимодействия J = 10 - 12 Гц (результат взаимодействия МЫН и метинового протонов), что характерно для соединений, существующих в енаминной форме [11,12]. О енаминной форме существования изученных соединений свидетельствуют сигналы в 13С ЯМР-спектрах при 174,0 м.д. ^А [13]), 173,4 м.д. (GDFA), 175,5 м.д. ^МГА), 176,8 м.д. ^МГА), характерные для карбонильного атома углерода С7.
Таким образом, сопоставление рассчитанных и экспериментальных (в Кг) ИК-спектров, а также результаты изучения ЯМР-спектров растворов показали, что как в твердом виде, так и в хлороформе и диметил-сульфоксиде изученные соединения находятся преимущественно в диенаминной таутомерной форме.
1. Хаитбаев А.Х., Тилябаев З., Ачилова Г. Ш. и др. Синтез и биологическая активность некоторых производных гос-сипола // Химия природ. соединений. 1995. №1. С.44-49.
2. Dao V.-T., Gaspard C., Mayer M., et al. Synthesis and Cytoxicity of Gossypol Related Compounds // Eur. J. Med. Chem. 2000. №35. P.805-813.
3. Tukfatullina K.Z., Tilyabaev B.A., Mamadrakhimov B.A. et al. Membrane-active properties and antiradical activity of gossypol and its derivatives // Chem. of Nat. Compd. 2008. V.44. №4. P.440-445.
4. Lin T.S., Schinazi R.F., Zhu J. et al. Anti-HIV-1 Activity and Cellular Pharmacology of Various Analogs of Gossypol // Biochem. Pharmacol. 1993. №46. P.251-255.
5. Shelley M.D., Hartley I., Groundwater P.W. Structure-activity studies on gossypol in tumor cell lines // Anticancers Drugs. 2000. V.11. №3. P.209-215.
6. Dodou K. Investigations on gossypol: past and present developments // Expert Opin. Investig. Drugs. 2005. V.14. №11. P.1419-1434.
7. Clark E.P. Studies on Gossypol. II. Concerning the Nature of DGossypol // J. Biol. Chem. 1928. V.76. P.229-235.
8. Abou-Donia M.B. Physiological Effects and Metabolism of Gossypol // Residue Rev. 1976. V.61. №1. P.125-160.
9. Stewart J.J.P. Optimization of Parameters for Semiempirical methods I. Method // J. Comput. Chem. 1989. V.10. №2. P.209-220.
10. Stewart J.J.P. Optimization of Parameters for Semiempirical Methods II. Applications // Ibid. P.221-264.
11. That Q.T., Nguyen K.P.P., Hansen P.E. Schiff bases of gossypol: an NMR and DFT study // Magn. Reson. Chem. 2005. V.43. P.302-308.
12. Minkin V.I., Tsukanov A.V. h gp. Tautomeric Schiff bases: Iono-, solvato-, thermo- and photochromism // J. Mol. Struct. 2011. V.998. P.179-191.
13. Matlin S.A., Roshdy S., Cass G.B. Structural Investigations of Gossypol Schiff Bases // J. Brazil. Chem. Soc. 1990. V.1. №1. P.128-133.
1.
Bibliography (Transliterated)
Khaitbaev A.Kh., Tiljabaev Z., Achilova G. Sh. i dr. Sintez i biologicheskaja aktivnost' nekotorykh proizvodnykh gos-sipola // Khimija prirod. soedinenij. 1995. №1. S.44-49.
2. Dao V.-T., Gaspard C., Mayer M., et al. Synthesis and Cytoxicity of Gossypol Related Compounds // Eur. J. Med. Chem. 2000. №35. P.805-813.
3. Tukfatullina K.Z., Tilyabaev V.A., Mamadrakhimov B.A. et al. Membrane-active properties and antiradical activity of gossypol and its derivatives // Chem. of Nat. Compd. 2008. V.44. №4. P.440-445.
4. Lin T.S., Schinazi R.F., Zhu J. et al. Anti-HIV-1 Activity and Cellular Pharmacology of Various Analogs of Gossypol // Biochem. Pharmacol. 1993. №46. P.251-255.
5. Shelley M.D., Hartley I., Groundwater P.W. Structure-activity studies on gossypol in tumor cell lines // Anticancers Drugs. 2000. V.11. №3. P.209-215.
6. Dodou K. Investigations on gossypol: past and present developments // Expert Opin. Investig. Drugs. 2005. V.14. №11. P.1419-1434.
7. Clark E.P. Studies on Gossypol. II. Concerning the Nature of DGossypol // J. Biol. Chem. 1928. V.76. P.229-235.
8. Abou-Donia M.B. Physiological Effects and Metabolism of Gossypol // Residue Rev. 1976. V.61. №1. P.125-160.
9. Stewart J.J.P. Optimization of Rarameters for Semiempirical methods I. Method // J. Comput. Chem. 1989. V.10. №2. P.209-220.
10. Stewart J.J.P. Optimization of Parameters for Semiempirical Methods II. Applications // Ibid. P.221-264.
11. That Q.T., Nguyen K.P.P., Hansen P.E. Schiff bases of gossypol: an NMR and DFT study // Magn. Reson. Chem. 2005. V.43. P.302-308.
12. Minkin V.I., Tsukanov A.V. i dr. Tautomeric Schiff bases: Iono-, solvato-, thermo- and photochromism // J. Mol. Struct. 2011. V.998. P.179-191.
13. Matlin S.A., Roshdy S., Cass G.B. Structural Investigations of Gossypol Schiff Bases // J. Brazil. Chem. Soc. 1990. V.1. №1. P.128-133.
