CC BY
63
давления 276 МПа. Вещество DBX-1 несколько лучше, чем азид свинца, воспламеняется от электрического мостика. У обеих солей одинаковая чувствительность к трению, чувствительность к удару медной соли 1 несколько выше, чем азида свинца. Следовательно, проведённые испытания показали, что по совокупности характеристик как инициирующее вещество соединение DBX-1 не уступает азиду свинца, но значительно менее токсично и не наносит вреда окружающей среде. Таким образом, «зелёное» энергонасыщенное соединение 1 потенциально может заменить токсичный азид свинца во многих СИ.
Следует отметить, что в настоящее время разработан только лабораторный способ получения этой соли. Перед исследователями стоит очень сложная техническая задача масштабирования лабораторного синтеза на промышленные масштабы производства, конечной целью которого очевидно будет являться безопасное получение больших количеств сыпучего продукта постоянного качества, пригодного для объёмного дозирования в СИ.
Синтез биологически активных комплексов меди с L-пролином и коразолом
Координационные соединения переходных металлов с биологически активными лигандами вызывают большой интерес как эффективные лекарста нового околения. Поскольку сами переходные металлы (биометаллы) обладают биологической активностью, можно ожидать синергетического эффекта биологического действия органического лиганда и металла комплексообразователя.
В данной работе для синтеза координационных соединений в качестве центрального иона использована медь, которая является необходимым элементом всех высших растений и животных. Лигандами служили 1,5-пентаметилентетразол (РМТ, коразол, I) и 2-пирролидинкарбоновая кислота (Пролин, Pro, II).
М. А. Илюшин, И. В. Бачурина, А. В. Плясулина, И. В. Шугалей, А. М. Судариков, И. В. Целинский
H
РМТ, коразол, I
Пролин, II
77
Коразол (I) - аналептик и часто используется при поиске и изучении противосудорожных средств и других нейро(психо)тропных препаратов.
Пролин (II) - L-пролин - одна из двадцати протеиногенных аминокислот, заменимая аминокислота. Входит в состав практически всех белков. Пролин является главным составным компонентом коллагена, хрящей, суставной жидкости связок.
Так как оба лиганда (I и II) обладают биологической активностью, то можно предположить, что и комплекс меди, содержащий соединения I и II, будет проявлять биологическую активность. Пролин, как известно, является бидентатным, а РМТ - монодентатным лигандом. Синтез комплекса меди проводился в два этапа по следующей схеме:
Cu(A12) + nHPro ^ n[Cu(Pro)2]xH2O + H2O + CO2; x=2;3 Ai= CuCO3-Cu(OH)2; A2= СиСОз
На первом этапе синтеза были получены медные соли пролина (точнее, внутрикомплексные координационные соединения). Соединение CuPro22H2O (III) (использовали медную соль A1) получали при нагревании в течение 8 часов на водяной бане. Об окончании реакции судили по прекращению выделения углекислого газа. Далее продукт отфильтровывали и сушили в термостате. В результате получили осадок темно-синего цвета. Получение соли пролина CuPro23H2O (IV) (использовали A2) проводили по аналогичной схеме, время выдержки 3 часа. В результате проведения реакции был получен порошкообразный продукт голубого цвета.
Соединения Cu(PMT)05Pro23H2O (V), Cu(PMT)05Pro22H2O (VI), Cu(PMT)Pro2 (VII), Cu(PMT)2Pro2 (VIII), Cu(PMT)2Pro2'2H2O (IX) получали на втором этапе при нагревании в водной среде и перемешивании солей III или IV с коразолом и изменяя время выдержки. По окончании реакции продукт отфильтровывали и сушили в термостате:
[Cu(Pro)2] XH2O + nPMT^ [Cu(PMT)n(Pro)2]mH2O; n=0,5; 1; 2; m=0; 2;3.
Индивидуальность полученных медных комплексов была подтверждена результатами тонкослойной хроматографии на пластинах Silufol UV 254 (см. табл. 1). Состав соединений установлен элементным анализом.
78
Таблица 1
Состав синтезированных веществ
Медное производное Цвет Rf
Элюэнт этанол Элюэнт метанол
OuPro2-2H2O (III) темно-синий 0,40 0,57
OuPro2-3H2O (IV) голубой 0,38 0,54
Ou(PMT)o,5Pro2-3H2O (V) темно-синий 0,36 0,53
Ou(PMT)o,5Pro2-2H2O (VI) темно-синий 0,39 0,56
Ou(PMT)Pro2 (VII) темно-синий 0,34 0,58
Ou(PMT)2Pro2 (VIII) темно-синий 0,30 0,46
Ou(PMT)2Pro2-2H2O (IX) темно-фиолетовый 0,37 0,50
По результаты хроматографического анализа можно считать установленным, что медные комплексы не дегидратируются спиртами, т. е. вода в них связана с внутренней сферой достаточно прочно. Из данных таблицы видно, что взаимодействие 1,5-пентаметилентетразола с солями пролина протекает стадийно, в зависимости от условий реакций количество РМТ меняется от 0,5 (мостиковый лиганд) до 2 (монодентатный лиганд.).
Данные ИК спектроскопии подтверждают предполагаемый состав соединений и содержат полосы поглощения колебаний всех составных частей медных комплексов (кристаллизационной воды, пентаметиленовых и тетразольных колец, имино- и карбоксильную группы пролина).
Более подробно были изучены соли III и IX как подобные и отличающиеся только двумя молекулами коразола.
Характер электронных спектров поглощения координационных соединений переходных элементов определяется природой центрального иона, состоянием электронов, структурой комплекса и типом лигандов. Кристаллическое поле лигандов вызывает расщепление вырожденных d-орбиталей центрального иона переходного металла на две группы: набор трижды вырожденных (eg) и дважды вырожденных (t2g) орбиталей. В изученных комплексах коротковолновая полоса d-d перехода перекрыта полосой переноса заряда лиганда, и ее положение установить не удалось. Длинноволновая полоса обусловлена d-d переходами меди и является суперпозицией отдельных переходов (см. табл. 2). В соединении III пролин является бидентантным, а две молекулы координационной воды, очевидно, располагаются во внутренней сфере комплекса. В соли IX пролин также является бидентатным, а РМТ - монодентат-ным. Вода, вероятно, не входит во внутреннюю сферу металлокомплекса IX. Значение коэффициента экстинкции длинноволновой
79
полосы поглощения (s < 100 л/(мольсм)) характерно для тетрагонально-искажённого октаэдрического окружения атома меди, координационное число меди равно шести.
Таблица 2
Электронные спектры комплексов меди
№ Соединение Полоса поглощения в области d-d перехода
X, нм s, л/(мольсм)
III CuPro22H2O 610 73,6
IX Cu(PMT)2Pro2'2H2O 610 57,8
Более точно судить о строении полученных координационных соединений можно на основании результатов рентгеноструктурного анализа, который в данной работе не проводился.
Возможность эффективно применять для исследования синтезированных координационных соединений спектроскопию протонного магнитного резонанса позволяет прежде всего наличие протонов метиленовых групп молекуле РМТ. Данные ЯМР 1Н спектроскопии для свободного лиганда и синтезированных комплексов приведены в табл. 3.
Таблица 3
Величины химических сдвигов протонов в исходном соединении
и синтезированных комплексах
№ Соединение СН2-8, РМТ м.д СН2-9, РМТ м.д СН2-7, РМТ м.д. CH2-C, РМТ м.д. CH2-N, РМТ м.д. Цикл Pro, м.д.
I РМТ 1,68 1,91 1,80 3,07 4,51
III CuPro22H2O 3,5
IX Cu(PMThPro2-2H2O 1,7 1,87 1,75 3,1 4,5 3,1
Поскольку в спектре комплекса IX положение протонов метиленовых групп пентаметиленового кольца координированного коразо-ла практически совпадает со значениями их химических сдвигов в свободном лиганде, то можно заключить, что координация РМТ происходит по наиболее удаленному от пентаметиленового цикла третьему атому азота тетразола.
При изучении термораспада соли CuPro22H2O методом дериватографического анализа (сочетающего термогравиметрию (ТГ) и дифференциальный термический анализ (ДТА), было установлено, что на первой стадии происходит диссоциация двух молекул координационной воды в интервале температур 75-140оС, сопровождающаяся эндотермическим эффектом. Убыль массы - 11 %. Следовательно, вода находится во внутренней сфере комплекса III.
80
На второй стадии наблюдается большая потеря массы с выделением тепла - происходит разложение одной молекулы лиганда Pro- и декарбоксилирование второго лиганда Pro (0,39 молекул пролина), сопровождающиеся экзотермическим эффектом, в температурном интервале 180-260оС. Убыль массы - 48,5 %. На третьей стадии происходит разрушение 0,2 молекулы пролина, сопровождающееся экзотермическим эффектом, в температурном интервале 260-330оС. Убыль массы - 7,6 %. На четвертой стадии происходит разрушение 0,33 молекул пролина и догорание лиганда Pro-, сопровождающиеся экзотермическим эффектом, в температурном интервале 330-410оС. Убыль массы - 11,4 %. В результате разложения образовалось органическое вещество неизвестного состава, содержащее медь (21,5 %).
При изучении термораспада комплекса Cu(PMT)2Pro22H2O тем же методом было показано, что разложение происходит в три стадии. На первой стадии диссоциируют двух молекул кристаллизационной воды в интервале температур 30-85 оС, что сопровождается слабовыраженным эндотермическим эффектом. Убыль массы -5,9 %. Следовательно, вода не входит во внутреннюю сферу комплекса IX. На второй стадии осуществляется элиминирование двух молекул лиганда РМТ, сопровождающееся экзотермическим эффектом, в температурном интервале 180-250оС. Убыль массы -46 %. На третьей стадии происходит распад двух молекул ацидоли-ганда Pro- и восстановление меди из состояния Cu2 до Cu°, сопровождающиеся экзотермическим эффектом, в температурном интервале 250-305оС. Убыль массы - 38 %. В результате разложение, тем не менее, сохранило в своём составе медь (10,5 %). Следовательно, в комплексе IX произошло укрепление связи пролина с медью по сравнению с комплексом III.
Результаты ТГ/ДТА анализа дают возможность судить о биологической активности комплекса IX. Вероятно, Cu(PMT)2Pro22H2O будет обладать улучшенными свойствами по сравнению с коразолом за счёт синергетического эффекта пролина и меди. Данный вывод намечено проверить экспериментально в ближайшем будущем.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н координационных соединений записывали на радиоспектрометре «Brucker» rC-200 (200 МГц) в D20d6 и CDCI3 d6.
ИК-спектры кристаллических образцов в виде плёнок или суспензий в вазелиновом или фторированном масле, нанесённых на таблетки KBr, записывались на спектрометре «Perkin-Elmer» M-457 при аналитических концентрациях 10-1-10-2 моль/л.
81
Спектры УФ координационных соединений записывались на спектрофотометре «Shimadzu» UV-2401 PC при концентрациях 10-110-3 моль/л.
Термографические исследования комплексов проводились на измерительном и регистрирующем приборе «Derivatograph system: F. Paulik, J. Paulik, L. Erdey» (интервал 20^500 оС, скорость нагрева 5 оС/мин).
Получение пролината меди (II) CuPro22H2O (III). В стеклянный стакан, снабженный магнитной мешалкой, вместимостью 50 мл помещают водный раствор (10 мл) меди (II) углекислой основной CuCO3Cu(OH)2 (2,30 г; 0,01М) и нагревают на электрической плитке до температуры не выше 60оС, затем приливают раствор пролина (4,76 г; 0,04М) в воде (10 мл) и выдерживают реакционную массу в течение 8 ч, реакция сопровождается газовыделением. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат в термостате при температуре не выше 50оС. Масса готового продукта в виде порошка темно-синего цвета составляет - 6,2г (92 %).
• Элементный анализ: вычислено С, 36,70; H, 6,10; N, 8,60 ,
найдено С, 36,97; H, 5,33; N, 8,74
• ИКС, см -1: 3500 (vas^O); 2970, 2889 (vas СН2); 2769 (5sNH),2341, 2214 (5s NH2); 3263 (5s NH2); 1419,1357, 1311 (vs СОО-); 1608 (vas COO-).
Формула полученного продукта: СиРго2-2Н20 .
Получение комплекса меди (II) Cu(PMT)2Pro2 2H2O (IX). В стеклянный стакан, снабжённый магнитной мешалкой, вместимостью 50 мл помещают водный раствор (10 мл) соли пролината меди СиРго2-2Н20 (0,58г; 0,002М) и нагревают на электрической плитке до температуры не выше 60оС, затем приливают раствор пентаметилентетразола (0,49 г; 0,004) в воде (10 мл) и выдерживают 20 ч. В конце выдержки стали образовываться кристаллы, выпавший осадок отфильтровывают, промывают этилацетатом и сушат сначала на воздухе, затем в термостате при температуре не выше 50оС. Масса готового продукта в виде порошка темно-фиолетового цвета составляет - 0,58 г (58 %).
• Элементный анализ: вычислено С, 43,71; H, 6,62; N, 23,20 ,
найдено С, 43,70; H, 6,10; N, 22,33
• ИКС, см -1: 3500 (vas^O); 2866 (vs СН2); 3220 (5s NH2); 2947, 1531, 1245, 1188, 1041, 968, 933, 860, 798 (Tetr); 2400 (5s NH); 1373 (vs COO-), 1612, (vas COO-).
Формула полученного продукта: СЩРМТ^Рго^Н^ .
82
