CC BY
8РогрИуппэ_ МаКрОГ8Т8рОЦМКЛЬ1_ОоттитеаНоп
П°рфирины Ь«р://тасгоИе1егосус1е5 .¡зис1 .ш Сообщение
DOI: 10.6060/mhc140495l
Синтез хлорин-фуллеренового конъюгата
Ф. M. Кармова,а В. С. Лебедева,а@ Ф. В. Тоукач,^ А. Ф. Миронова
Посвящается член-корреспонденту РАН профессору Оскару Иосифовичу Койфману
по случаю его 70-летнего юбилея
Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, 119571 Москва, Российская Федерация
ьИнститут органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991 Москва, Российская Федерация @Е-таИ: [email protected]
Осуществлен синтез хлорин-фуллеренового конъюгата, в котором 13,15-^гидроксициклоимид хлорина р6 связан с фуллереном С60 через бензоилизоксазолиновый спейсерный фрагмент. Конденсация оксима 13,15^-(4'-формилбензоил)оксициклоимида хлорина р6 с фуллереном в присутствии диацетоксииодбензола протекает в мягких условиях и с хорошим выходом.
Ключевые слова: Хлорин р6, циклоимиды, фуллерены, донорно-акцепторные системы, синтез.
Synthesis of Chlorin-Fullerene Conjugate
Fatima M. Karmova,3 Victoriya S. Lebedeva,a@ Philip V. Toukach,a,b and Andrey F. Mironov3
Dedicated to the Corresponding member of Russian Academy of Sciences Prof. Oscar I. Koifman
on the occasion of his 70th anniversary
aM.V. Lomonosov State University of Fine Chemical Technologies, 119571 Moscow, Russian Federation
bN.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of Sciences, 119991 Moscow, Russian Federation
@Corresponding author E-mail: [email protected]
The synthesis of chlorin-fullerene conjugate, in which fullerene C60 is attached to chlorin p613,15-N-hydroxycydoimide through benzoylisoxazoline spacer moiety was carried out. The conjugate was obtained by the convenient method of 1,3-dipolar cycloaddition to the double bond of the fullerene nitrile oxide, produced from hydroxyiminomethyl substituted chlorin and diacetoxyiodobenzene, at mild conditions. Chlorin p6 N-hydroxycycloimide was condensed with 4-carboxybenzaldehyde in the presence of 2-ethoxy-1-ethoxycarbonyl-1,2-dihydroquinoline (EEDQ) and the formyl-containing chlorin obtained was converted into corresponding hydroxyiminomethyl derivative. The latter reacted with diacetoxyiodobenzene and C60 in toluene at room temperature to form chlorin-fullerene with 53 % yield.
Keywords: Chlorin p, cycloimides, fullerenes, donor-acceptor systems, synthesis.
196
© ISUCT Publishing
Макрогетероциклы /Macroheterocycles 2014 7(2) 196-198
V. S. Lebedeva et al.
Исследования сверхбыстрых фотопроцессов в супрамолекулярных системах, моделирующих фундаментальные природные процессы, создание фотопрово-дящих органических веществ, материалов для нанотех-нологии, а также поиск новых биологически активных соединений широкого спектра действия вызвали повышенный интерес к конъюгатам порфиринов и фулле-ренов, которые, как известно, обладают уникальными фотофизическими свойствами. [1-5]
Одним из наиболее часто используемых методов получения подобных структур является реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения.[1] При этом в реакцию циклоприсоединения к двойным связям фуллерена вступает илид, генерируемый в результате конденсации Ж-метилглицина с формилзамещенным порфирином при длительном кипячении в толуоле.[6-8]
Нами для получения хлорин-фуллерена был использован вариант 1,3-диполярного циклоприсоединения к фуллерену нитрилоксида, который образуется в мягких условиях из гидроксииминометилзамещенного хлорина в присутствии диацетоксииодбензола, ранее описанный для получения изоксазолинзамещенных фуллеренов.[9] В качестве исходного хлорина для синтеза хлорин-фуллеренового конъюгата использовали доступное производное природного пигмента хлорофилла а - пурпурин 18. Взаимодействием метилового эфира пурпурина 18 1 с гидрохлоридом гидроксиламина в пиридине был получен 13,15-Ж-гидроксициклоимид хлорина p6 2.[10] Последний конденсировали с 4-карбоксибензальдегидом в присутствии 2-этокси-1-этоксикарбонил-1,2-дигидрохинолина (EEDQ) c образованием 4-формилбензоилзамещенного хлорина 31 с выходом 66 % (Схема 1). В электронном спектре соединения 3 наблюдается гипсохромное смещение максимума поглощения с 718 до 710 нм. В масс-спектре хлорина 3 присутствовал пик с m/z 726.8 [(M+H)+], а также пик, отнесенный к фрагменту отщепления 4'-формилбензоильной группы.
В 'H ЯМР спектре циклоимида 3, наряду с сигналами мезо-протонов, протонов метильных (2-CH3, 7-CH3, 82-CH3, 12-CH3, 173-CO2CH3, 18-CH3), метиленовых (81-CH2, 171-CH2, 172-CH2) групп, а также сигналов 17-H и 18-H, свидетельствующих о сохранении хлоринового макроцикла, наблюдался дополнительный синглет формильной группы при 5 = 10.21 м.д., а также два дублета при 5 = 8.62 м.д. и 8.14 м.д. интенсивностью в два протона каждый, соответствующие протонам в орто- и мета-положениях фенильного кольца.
Хлорин 3 превратили в гидроксииминометил-производное 4 действием гидрохлорида гидроксиламина в пиридине с выходом 71 %. В 1H ЯМР спектре циклоимида 4 синглет протона CH=N- группы наблюдался при 5 = 8.26 м.д. В масс-спектре хлорина 4 присутствовал пик молекулярного иона с m/z 741.2, а также характерные пики фрагментации.
Соединение 4 взаимодействовало с диацетокси-иодбензолом и фуллереном С60 в толуоле при комнатной температуре c образованием хлорин-фуллерена 5 с выходом 53 %. В электронном спектре конъюгата 5 максимум поглощения находится при 710 нм и в масс-спектре присутствует пик молекулярного иона с m/z 1458.2.
В 1H ЯМР спектре полученного соединения 5 имелись сигналы протонов, аналогичные сигналам в спектре исходного хлорина 4, при этом наблюдалось смещение сигналов протонов фенильного кольца в слабое поле, что может быть связано с дезэкранирующим действием фрагмента фуллерена. В 13С DEPT-135 спектре конъюгата 5 присутствовала группа сигналов при 130150 м.д., характеристичная для sp2-гибридизованных углеродных атомов фуллерена.
Таким образом, показана возможность получения конъюгата производного хлорина p6 и фуллерена С60, связанных между собой фенильным спейсером. Конденсация оксима 13,15-Ж-(4'-формилбензоил)-оксициклоимида хлорина p6 с С60 была осуществлена в
Схема 1.
Макрогетероциклы /Macroheterocycles 2014 7(2) 196-198
197
Chlorin-Fullerene Conjugate
присутствии диацетоксииодбензола в мягких условиях с выходом 53 %.
Благодарности. Работа выполнена в рамках Государственного задания Минобрнауки РФ (№01201461068).
Список литературы и примечания
Notes and References
^Электронные спектры соединений 3-5 записаны на спектрофотометре "Jasco 7800" в области 400-800 нм, для хлоринов 3,4 - в хлороформе, для конъюгата 5 - в толуоле. Спектры ЯМР Щ и 13С DEPT-135 в CDCl3 регистрировали на спектрометре "Bruker Avance 300". Масс-спектры соединений 3-5 записаны на приборе Ultraflex TOF/TOF c использованием метода MALDI в сочетании с время-пролетным анализатором, матрица - 2,5-дигидроксибензойная кислота. Пурпурин 18 получали щелочным окислением хлорофилла a, предварительно экстрагированного из синезеленых водорослей Spirulina platensisS11 Метиловый эфир пурпурина 18 1 синтезировали из пурпурина 18 действием диазометана. 13,15-\-Гидроксициклоимид хлорина p6 получали взаимодействием метилового эфира пурпурина 18 с гидрохлоридом гидроксиламина в пиридине.[10] Константы полученных соединений 1, 2 соответствуют ранее опубликованным данным.[10Д1]
Метиловый эфир 13,15^-(4'-формилбензоил)оксициклои-мида хлоринаp6 (3). К раствору 20 мг (0.034 ммоль) метилового эфира N-гидроксициклоимида хлорина p6 2 в 25 мл толуола прибавляли 8 мг (0.053 ммоль) 4-карбоксибензальдегида и 13 мг (0.053 ммоль) EEDQ. Реакционную смесь перемешивали 45 ч при комнатной температуре, растворитель упаривали в вакууме и целевой продукт выделяли с помощью хроматографии на силикагеле Kieselgel 60H (Merck, Германия) с использованием в качестве элюента смеси хлороформа с метанолом (70:2). Выход: 16 мг (66 %). ЭСП Xmax нм (е-10-3): 418 (166.3), 482 (9.9), 512 (11.2), 550 (35.0), 652 (145), 710 (57.7). 1Н ЯМР 5 м.д.: 10.21 c (1H, 3-CHO), 9.42 с (1H, с, 10-H), 9.19 c (1H, 5-H), 8.62 д (2H, J 8 Гц, о-PhH), 8.50 c (1H, 20-H), 8.14 д (2H, J 8 Гц, м-PhH), 7.81 дд (1H, J 18 и 12 Гц, 31-CH), 6.25 д (1H, J 18 Гц, 32-CH2), 6.14 д (1H, J 12 Гц, 32-CH2), 5.28 м и 5.18 м (1Н, 17-H), 4.34 к (1Н, J 7 Гц, 18-H), 3.73 с (3H, c, 12-Me), 3.59 с и 3.57 с (3H, CO2Me), 3.53 к (2H, J 8 Гц, 81-CH2), 3.31 с, 3.06 с (каждый 3H, 2-Me, 7-Me), 2.69 м (1H, 171-CH2), 2.45 м (2H, 172-CH2), 1.99 м (1Н, 171-CH2), 1.73 д (3Н, J 7 Гц, 18-Me), 1.61 т (3H, J 8 Гц, 82-Me), 0.36 с (1Н, NH), 0.23 с (1Н, NH). Масс-спектр, m/z: 578.7 [(M-OC(O)PhCHO+2H)+], 726.8 [(M+H)+]. Для C42H39N5O7 вычислено M 725.8.
r
Метиловый эфир 13,15^-(4'-гидроксииминометил-бензоил)оксициклоимида хлорина p6 (4). К раствору 16 мг (0.022 ммоль) метилового эфира ^(4'-формилбензоил)-оксициклоимида хлорина p6 3 в 6 мл пиридина прибавляли 2 мг (0.029 ммоль) гидрохлорида гидроксиламина. Реакционную смесь перемешивали 20 мин при комнатной температуре, разбавляли 20 мл хлороформа, промывали водой, органический слой отделяли, сушили над сульфатом натрия и упаривали в вакууме. Остаток хроматографировали на силикагеле с использованием в качестве элюента смеси
хлороформа с метанолом (70:2). Выход: 12 мг (71 %). ЭСП Xmax нм (е-10-3): 418 (112.1), 482 (7.6), 512 (8.5), 551 (25.6), 652 (10.Г)Х 710 (45.8). Щ ЯМР 5 м.д.: 9.58 с (1H, 10-H), 9.32 с (1H, 5-H), 8.54 с (1H, 20-H), 8.43 д (2H, J 8 Гц, o-PhH), 8.26 c (1H, c, CH=N), 7.87 дд (1Н, J 18 и 12 Гц, 31- CH), 7.78 д (2H, J 8 Гц, м-PhH), 6.30 д (1H, J 18 Гц, 32-CH2), 6.17 д (1H, J 12 Гц, 32-CH2), 5.28 м и 5.18 м (1Н, 17-H), 4.34 к (1Н, J 7 Гц, 18-H), 3.82 с (3H, 12-Me), 3.64 к (2H, J 7 Гц, 81-CH2), 3.56 с и 3.54 с (3H, CO2Me), 3.34 с, 3.15 с (каждый 3H, 2-Ме, 7-Me), 2.69 м (1H, 171-CCH2), 2.43 м (2H, 172-CH2), 2.00 м (1Н, 171-CH2), 1.73 д (3Н, J 7 Гц, 18-Me), 1.67 т (3H, J 7 Гц, 82-Me), 0.41 с (1Н, NH), 0.28 с (1Н, NH). Масс-спектр, m/z: 578.1 [(M-OC(O)PhCHO+H)+], 725.2 [(M-OH)+], 732.2 [(M-OH-Me)+Na+], 741.2 [(M)+], 763.2 [(M-H+Na)+], 779.2 [(M-H+K)+]. Для C42H40N6O7 вычислено Mr 740.8.
Хлорин-фуллереновый конъюгат (5). К раствору 10 мг (0.014 ммоль) фуллерена С60 в 25 мл толуола прибавляли 10 мг (0.014 ммоль) метилового эфира А^-(4'-гидрокси-иминометилбензоил)оксициклоимида хлорина p6 4 и 20 мг (0.062 ммоль) диацетоксииодбензола. Реакционную смесь перемешивали 10 мин при комнатной температуре, растворитель упаривали в вакууме и целевой продукт выделяли с помощью хроматографии на силикагеле с использованием в качестве элюента смеси хлороформа с метанолом (70:1). Выход 10 мг (53 %). ЭСП Xmax нм (е-10-3): 420 (49.2), 482 (5.4), 512 (5.7), 550 (12.0), 652 (5.6X710 (21.0). 1Н ЯМР 5 м.д.: 9.55 с, 9.29 с (каждый
IH, 5-H, 10-H), 8.62 д (2H, J 8 Гц, о-PhH), 8.51 с (1H, 20-H), 8.42 д (2H, J 8 Гц, м-PhH), 7.86 дд (1H, J 18 и 12 Гц, 31-CH), 6.28 д (1H, J 18 Гц, 32-CH2), 6.18 д (1H, J 12 Гц, 32-CH2), 5.26 м и 5.16 м (1Н, 17-H), 4.41 к и 4.33 к (1Н, J 7 Гц, 18-H), 3.78 с (3H, 12-Me), 3.62 к (2H, J 8 Гц, 81-CH2), 3.54 с и 3.52 c (3H, CO2Me), 3.32 с, 3.11 с (каждый 3H, 2-Me, 7-Me), 2.68 м (1H, 171-(CH2), 2.43 м (2Н, 172-CH2), 1.99 м (1H, 171-CH2), 1.71 д (3Н, J 7 Гц, 18-Me), 1.66 т (3H, J 8 Гц, 82-Me), 0.41 c (1Н, NH), 0.27 с (1H, NH). 13С DEPT-135 5 м.д.: CH3&CH: 131.3, 129.2, 128.5, 107.8, 97.2, 94.9, 55.0, 54.6, 51.4, 49.2, 23.7, 17.4, 12.3, 11.8, 11.0; CH2&C: 177.1, 176.2, 173.6, 130-170 (множество сигналов), 123.4, 96.2, 32.5, 31.3, 29.7, 19.3. Масс-спектр, m/z: 1458.2 [(M-H)+]. Для C102H38N6O7 вычислено Mr 1459.4.
1. Mironov A.F. Macroheterocycles 2011, 4, 186-208.
2. Sharma S.K., Chiang L.Y., Hamblin M.R. Nanomedicine 2011, 6, 1813-1825.
3. Panda M.K., Ladomenou K., Countsolesos A.G. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2601.
4. Bottari G., Trukhina O., Ince M., Torres T. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2453.
5. Torre G., Bottari G., Sekita M., Hausmann A., Guldi D.M., Torres T. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 8049.
6. Helaja J., Tauber A.Y., Abel Y., Tkachenko N.V., Lemmetyinen H., Kilpelainen I., Hynninen P. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1999, 2403-2408.
7. Ohkubo K., Kotani H., Shao J., Ou Z., Kadish K.M., Li G., Pandey R.K., Fujitsuka M., Ito O., Imahori H., Fukuzumi S. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 43, 853.
8. Li G., Dobhal M.P., Shibata M., Pandey R.K. Org. Lett. 2004, 6, 2393.
9. Yang H.-T., Ruan X.-J., Miao C.-B., Sun X.-Q. Tetrahedron Lett. 2010, 51, 6056.
10. Mironov A.F., Ruziev R.D., Lebedeva V.S. Russ. J. Bioorg. Chem. 2004, 30, 466.
II. Drogat N., Barrière M., Sol V., Granet R., Krausz P. Dyes Pigments 2010, 88, 125-127.
Received 30.04.2014 Accepted 21.05.2014
198
Макрогетероциклы /Macroheterocycles 2014 7(2) 196-198
