CC BY
7
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АЗОСОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ АЦЕТИЛАЦЕТОНА
Куликов Михаил Александрович
канд. хим. наук, доцент, заведующий кафедрой химической технологии и экологии Березниковского филиала Пермского национального исследовательского политехнического университета,
РФ, г. Березники E-mail: kulikov. [email protected]
SYNTHESIS AND STUDY OF THE PROPERTIES OF AZO COMPOUND BASED
ON ACETYLACETONE
Mikhail Kulikov
Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Head of Department chemical technology and ecology of the Berezniki branch Perm National Research Polytechnic University,
Russia Berezniki
АННОТАЦИЯ
Взаимодействием диазосульфаниловой кислоты с ацетилацетоном получено соответствующее азосоедине-ние в виде твердого вещества темно-оранжевого цвета. Выход продукта составил 70 %. Оптические свойства азосоединения изучены методами ИК и Uv-Vis спектроскопии. В ИК спектре выделены основные характеристические полосы и проведено их соотнесение с типами колебаний. Uv-Vis спектр имеет один максимум поглощения в области 370 нм, связанный с п^п* электронными переходами. По данным квантовохимических расчетов установлены стерические искажения молекулярного остова как результат взаимного влияния структурных элементов бензола и ацетилацетона. Проведена оценка потенциальной биологической активности азосоединения на интернет-платформе PASS online. Соединение может выступать в качестве ингибитора различных физиологических процессов.
ABSTRACT
Reaction of diazosulfanilic acid with acetylacetone gave the corresponding azocompoundas a dark orange solid. The product yield was 70%. The optical properties of the azo compound were studied by IR and Uv-Vis spectroscopy. The main characteristic bands in the IR spectrum were identified and correlated with the types of vibrations. The UV-Vis spectrum has one absorption maximum at 370 nm, associated with п^п* electronic transitions. According to quantum chemical calculations, steric distortions of the molecular core were established as a result of the mutual influence of the structural elements of benzene and acetylacetone. The potential biological activity of the azo compound was assessed on the PASS online internet platform. The compound can act as an inhibitor of various physiological processes.
Ключевые слова: ацетилацетон, азосоединение, ИК спектроскопия, Uv-Vis спектроскопия, молекулярная геометрия, биологическая активность, PASS online.
Keywords: acetylacetone, azo compound, IR spectroscopy, Uv-Vis spectroscopy, molecular geometry, biological activity, PASS online.
Современная синтетическая органическая химия неразрывно связана с поиском веществ, обладающих комплексом ценных свойств. Ежегодно синтезируется и исследуется множество соединений для медицины, полимерных и композитных материалов, органических катализаторов и других важных продуктов. В этом ряду особого внимания заслуживает ацетилацетон и его производные. Благодаря активной метиленовой группе, ацетилацетон легко вступает в различные реакции замещения, что позволяет использовать его в качестве прекурсора в органическом синтезе [1-5]. Склонность к кето-енольной таутомерии
способствует образованию металлокомплексных соединений [6-8]. Нашли применение производные ацетилацетона и в медицине [9]. Таким образом, исследования в данном направлении являются актуальными и перспективными.
Цель представленной работы заключается в исследовании физико-химических свойств азокрасителя (I), полученного сочетанием диазосульфаниловой кислоты с ацетилацетоном в содовом растворе. Соединение выделено в виде натриевой соли. Химизм образования красителя описывается следующей схемой.
Библиографическое описание: Куликов М.А. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АЗОСОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ АЦЕТИЛАЦЕТОНА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2022. 12(102). URL:
https://7universum.com/ru/nature/archive/item/14673
Краситель (I) представляет собой твердое вещество темно-желтого цвета, хорошо растворим в воде, спиртах (этиловый, изопропиловый) и в ДМФА. Выход продукта составил 70 %.
Инфракрасный спектр (в таблетке КВг) красителя содержит следующие характеристические полосы, см1: 2931 (валентные колебания С-Н), 1685 (валентные колебания С=0), 1627, 1526 (колебания С-С, С=С в ароматическом кольце), 1422 (валентные колебания 1190 (валентные асимметричные
колебания 802), 1038 (валентные симметричные колебания 802), 847 (внеплоскостные деформационные колебания С-Н в 1,4-замещенных бензола), 698 (валентные колебания 8-0).
Спектры в ультрафиолетовой и видимой области (Цу-У1б) изучены в растворах в воде (Хтах 362 нм),
этаноле (Хтах 367 нм), ДМФА (Хтах 369 нм) и концентрированной серной кислоте (Хтах 384 нм) (рис. 1). Спектр красителя во всех представленных растворителях имеет один максимум поглощения, связанный с п^п* электронными переходами в молекуле. При изменении природы растворителя (вода ^ органическая фаза) и при увеличении полярности растворителя (этанол ^ ДМФА) поглощение претерпевает малое батохромное смещение. Несколько большее смещение в длинноволновую область наблюдается в концентрированное Н2804, что связано с протони-рованием молекулы по гетероатомам. Сделанные выводы согласуются с теоретическими представлениями о природе Пу-У1б спектров [10].
Рисунок 1. Спектры азосоединения (I) в растворителях:
1 - вода; 2 - этанол; 3 - ДМФА; 4 - конц. Н804
Для изучения молекулярной геометрии проведены квантовохимические расчеты полуэмпирическими методами. По полученным результатам построена 3Б модель, представленная на рис. 2. Молекула красителя в форме №-соли претерпевает значительные стерические искажения, вызванные взаимным влиянием фрагментов бензола и ацетилацетона.
На заключительном этапе исследования проведена оценка потенциальной биологической активности натриевой соли азосоединения на платформе
PASS online [11]. Получены значения вероятностей наличия (Ра) и вероятностей отсутствия (Pi) активностей при граничном условии Pa> 0,65 (табл. 1). Соединение может проявлять активность в ингибиро-вании различных физиологических процессов, что позволяет рекомендовать его для дальнейших экспериментальных исследований.
Рисунок 2. Геометрия молекулы красителя (I)
Таблица 1.
Результаты оценки активности
Pa Pi Activity
0,873 0,005 Ингибитор глюконат-2-дегидрогеназы (акцептор)
0,705 0,006 Ингибитор аминобутиральдегиддегидрогеназы
0,695 0,015 Хлортранспортирующий ингибитор АТФазы
0,685 0,017 Ингибитор арилацетонитрилазы
0,663 0,010 Ингибитор гамма-гуанидинобутиральдегиддегидрогеназы
0,665 0,013 Ингибитор пролиламинопептидазы
0,678 0,032 Ингибитор глутамилендопептидазы II
Выводы
Поведенные исследования и полученные результаты приводят к следующим выводам:
1. Сочетанием диазосульфаниловой кислоты с ацетилацетоном получено соответствующее азосое-динение в виде твердого вещества темно-желтого цвета с выходом 70 %. Продукт растворим в воде и полярных органических растворителях.
2. Получен и проанализирован инфракрасный спектр азосоединения, выделены основные полосы и проведено их соотнесение с типами колебаний.
3. Спектр азосоединения в ультрафиолетовой и видимой области имеет один максимум поглощения,
вызванный л^-л* электронными переходами. Природа и полярность растворителя в малой степени сказываются на его положении.
4. По данным квантовохимических расчетов установлены стерические искажения молекулярного остова как результат взаимного влияния структурных элементов бензола и ацетилацетона.
5. Проведена оценка потенциальной биологической активности азосоединения на интернет -платформе PASS online. Соединение может выступать в качестве ингибитора различных физиологических процессов.
Список литературы:
1. Щегольков Е.В. 2-(Гет)арилгидразоно-1,3-дикарбонильные соединения в органическом синтезе / Е.В. Щегольков, Я.В. Бургарт, О.Г. Худина, В.И. Салоутин, О.Н. Чупахин // Успехи химии. - 2010. - Т. 79. -Вып. 1. - С. 33-64.
2. Розенцвейг И.Б. Некаталитическое С-амидоалкилирование ацетилацетона и ацетилацетоната хрома N-сульфонилиминамиполихлорацетальдегидов / И.Б. Розенцвейг, Н.Г. Чернышева, Г.Г. Левковская, А.И. Федотова, Е.В. Третьяков, Г.В. Романенко // Журнал органической химии. - 2014. - Т.50 - Вып. 1 - С. 9-13.
3. Шокова Э.А. 1,3-Дикетоны. Синтез и свойства / Э.А. Шокова, Дж.К. Ким, В.В. Ковалев // Журнал органической химии. - 2015. - Т.51. - Вып. 6. - С. 773-847.
4. Keshk R.M. Design, synthesis, and characterization of novel pyrazolopyridine and pyridopyrazolopyrimidine derivatives // Journal of heterocyclic Chemistry. -2022. - Vol.59. - P.1768-1780 (DOI: 10.1002/jhet.4517).
5. Rakhshanipour M. Synthesis, structure, tautomerism, intramolecular hydrogen bond, and vibrational assignment of 3-nitroso-2,4-pentanedione: A theoretical and experimental approach / M. Rakhshanipour, H. Jalali., V. Darugar, H. Eshghi, M. Vakili // Vibrational Spectroscopy. - 2020. - Vol.107. - 103036. (DOI: 10.1016/j.vibspec.2020.103036).
6. Alajrawy O.I. Vanadium (IV) and vanadium(V) complexes: Syntheses, structural characterization, DFT studies and impact of oral uptake on enhancing insulin activity of diabetic albino rats / O.I. Alajrawy, S.F. Tuleab, E.T. Alshammary // Journal of Molecular Structure. - 2022. - Vol.1269. - 133821. (DOI: 10.1016/j.molstruc.2022.133821).
7. Пахнутова Е.А. Адсорбционные свойства поверхности силикагеля с привитыми комплексами ацетилацетонатов переходных металлов / Е.А. Пахнутова, Ж.В. Фаустова, Ю.Г. Слижов // Журнал физической химии. - 2018. -Т.92.- №1. - С.135-142 (DOI: 10.7868/S0044453718010181).
8. Комиссаров А.А. Электронная структура аддуктов бис-ацетилацетонатов№ (II) и Co (II) с фенантролином / А.А. Комиссаров, В.В. Короченцев, В.И. Вовна // Журнал структурной химии. - 2017. - Т. 58. - № 6. -С. 1147-1157 (DOI: 10.15372/JSC20170606).
9. Talib W.H. A new acetylacetone derivative inhibits breast cancer by apoptosis induction and angiogenesis inhibition / W.H. Talib, M. Al-Noaimi, E.S. Alsultan, R. Bader, E. Qnais // Journal of cancer Research and Therapeutics. - 2019. -Vol. 15. - Iss. 5. - P. 1141-1146 (DOI: 10.4103/jcrt.JCRT_948_17).
10. Свердлова О.В. Электронные спектры в органической химии. - Л.: Химия, 1985. - 248 с.
11. Филимонов Д.А. Компьютерное прогнозирование спектров биологической активности химических соединений: возможности и ограничения / Д.А. Филимонов, Д.С. Дружиловский, А.А. Лагунин, Т.А. Глориозова, А.В. Рудик, А.В. Дмитриев, П.В. Погодин, В.В. Поройков // Biomedical Chemistry: Research and Methods.2018. - Iss.1(1). -e00004 (DOI: 10.18097/BMCRM00004).
