CC BY
23Порфирины Porphyrins
Макрогэтэроцмклы
http://macroheterocycles.isuct.ru
Миниобзор Microreview
Synthesis of Molecular Synthons for Porphyrinpolymers
Tatiana A. Ageeva,ab@ Sergey A. Syrbu,a and Oscar I. Koifmanab
aIvanovo State University of Chemistry and Technology, Ivanovo,153000, Russia
bInstitute of the Solution Chemistry of Russian Academy of Sciences, Ivanovo, 153045, Russia @Corresponding author E-mail: [email protected]
Peculiarities of the unique structure ofporphyrins, possibilities of their peripheral functionalization, ability of metal complexes to extracoordination allow to use them for inclusion in porphyrin-polymer systems in order to endow them with specific properties, determined by tetrapyrrole macrocyclic compounds and their complexes. Porphyrins and their analogues being immobilised on a polymer carrier not only preserve their useful properties, but even strengthen them due to co-operative interactions in polymer chains, separation of active centres, increase of stability of tetrapyrrole fragments This review systematise methods of synthesis of meso-phenyl substituted porphyrins which can be used for fastening on a polymer-carrier. The general approaches to functionalization of porphyrin monomers and their immobilization on synthetic polymers by macromolecular reactions and copolymerization are considered. Strategy of porphyrin-polymer syntheses is based on the previoiusly obtained regularities of mutual influence of the structure of tetrapyrrolic macroheterocycles and polymer-carriers and their ability to self-organization.
Keywords: Porphyrins, porphyrin-polymers, synthesis, monomers, molecular synthons, immobilization, copolymerization.
Агеева Татьяна Арсеньевна, родилась в 1953 г. в г. Шуе Ивановской области. В 1975-1979 гг. обучалась в заочной аспирантуре Ивановского химико-технологического института (ИХТИ) под руководством Б. Д. Березина и в 1979 г. защитила кандидатскую диссертацию на тему " Сравнительные исследования кинетики и термодинамики образования стабильных и лабильных комплексов порфиринов". С 1975 г. по 1996 гг. работала соответственно на кафедре органической химии ИХТИ и в Отделе химии порфиринов Института химии растворов РАН, возглавляемых Б. Д. Березиным. С 1996 г. работает доцентом в Ивановском государственном химико-технологическом университете и занимается исследованиями в области порфиринсодержащих полимеров и новых функциональных материалов.
Dr. Tatiana Arsen'evna Ageeva was born in 1953 in Shuya of Ivanovo region. During 19751979 she was a post-graduate student of Ivanovo Institute of Chemistry and Technology under the supervision of Prof. B.D. Berezin and in 1979 received the Degree "Candidate of Chemical Sciences" (PhD) for the dissertation "Comparative investigation of kinetics and thermodynamics of the formation of stable and labile porphyrin complexes". Since 1975 up to 1996 she worked in the Department of Organic Chemistry at Ivanovo Institute of Chemistry and Technology and in the Department of Porphyrin Chemistry at the Institute of Solution Chemistry of Russian ___Academy of Sciences, headed by Prof B.D. Berezin. Since 1996 she is associate professor at Ivanovo State University of Chemistry and Technology and currently conducts the research in the field of porphyrin containing polymers and new functional materials.
Сырбу Сергей Александрович, родился в 1961 г. в г. Иваново. В 1983-1986 гг. обучался в очной аспирантуре Ивановского химико-технологического института (ИХТИ) под руководством Б.Д. Березина и в 1987 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему "Разработка новых методов синтеза и химическая модификация оксизамещенных тетрафенилпорфинов". С 1987 г. по 1995 работал на кафедре органической химии ИХТИ, возглавляемой Б. Д. Березиным. В 2008 г. защитил докторскую диссертацию на тему "Синтез и реакции мезо-фенилзамещенных порфиринов". С 1995 г. работает в Ивановском государственном химико-технологическом университете (ИГХТУ) и занимается исследованиями в области синтеза и модификации порфиринов.
Dr. Sergey Aleksandrovich Syrbu was born in 1961 in Ivanovo. In 1983-1986 he was a postgraduate student at Ivanovo Institute of Chemistry and Technology under the supervision of Prof. B.D. Berezin and in 1979 received the Degree "Candidate of Chemical Sciences" (PhD) for the dissertation "Elaboration of the new synthetic methods and the chemical modification of oxy-substituted tetraphenylporphyrins". During 1987-1995 he worked in the Department of Organic Chemistry at Ivanovo Institute of Chemistry and Technology, headed by Prof. B.D. Berezin. In 2008 he defended the dissertation "Synthesis and reactions of meso-phenyl-substitutedporphyrins" and received the degree "Doctor of Chemical Sciences". Since 1995 he is associate professor at Ivanovo State University of Chemistry and Technology; his scientific interests lies in the field of synthesis and modifications of porphyrins.
Синтез молекулярных синтонов для порфиринполимеров
Т.А. Агеева,ab@ С.А. Сырбу,а О.И. КойфманаЬ
аИвановский государственный химико-технологический университет, Иваново, 153000, Россия ъИнститут химии растворов РАН, Иваново, 153045, Россия @E-mail: [email protected]
Обзор посвящён методам направленного синтеза тетрапиррольных макрогетероцикличесих соединений на основе мезо-фенилзамещенных порфиринов, которые могут быть использованы для включения в полимерную систему. Рассматриваются общие подходы к функционализации периферии порфиринового макрогетероцикла и методы иммобилизации на синтетических полимерах с использованием макромолекулярных реакций и сопо-лимеризации.
Ключевые слова: Порфирины, порфиринполимеры, синтез, мономеры, молекулярные синтоны, иммобилизация, сополимеризация.
Исследования в области синтетической, физической и координационной химии, проводимые в течение сорока лет под руководством Б.Д. Березина,[1-4] прежде всего, были направлены на создание моделей природных порфиринов и раскрытия механизмов их функционирования в нативных процессах, таких как растительный и бактериальный фотосинтез, дыхание, ферментативный катализ, сульфит- и нитроредукция, метаногенез и др. Накопление данных об особенностях поведения и специфики свойств этих соединений позволило найти области их применения и, в первую очередь, биопорфиринов.[5] Во всех биологически важных системах фотосинтеза и дыхания порфирин не является изолированной единицей, а функционирует только в составе сложных молекулярных комплексов с высокомолекулярными и малыми молекулами. Строго определенная комбинация иона металла, макрогетеро-циклического лиганда и специфического окружения биополимера является определяющим фактором для проявления биологической активности и селективности этих соединений в живых организмах. Малейшие изменения, происходящие с центральным атомом металла, структурой порфирина или макромолекулярным окружением, приводят к возникновению разнообразных биохимических реакций.[4] В связи с этим получение моделей природных супер- и супрамолекулярных порфиринсодержащих систем, подобных природным, вызывает огромный интерес.
Закрепление порфирина на биополимере в природных системах может осуществляться одновременно как за счет ковалентного связывания периферических функциональных групп порфирина, так и за счет координационного взаимодействия центрального иона металла с макромолекулой полимера.[6] Используя биомиметический подход к конструированию синтетических порфирин-полимерных систем, в основу методологии синтеза обычно закладывают только один тип взаимодействия тетрапиррольного макрогетероциклического соединения с макромолекулой полимера.[7]
Особенности уникальной структуры порфиринов, возможность функционализации периферии макроге-тероцикла, склонность металлопорфиринов к экстрако-
ординации позволяют использовать эти соединения для включения в порфирин-полимерные системы с целью придания им специфических свойств, определяемых порфиринами. Порфирины и их аналоги при закреплении на полимере-носителе не только сохраняют свои специфические свойства, но и усиливают их за счет кооперативных взаимодействий в полимерных цепях, разделения активных центров, повышения стабильности тетрапиррольного фрагмента. Таким образом, тетрапиррольные макрогетероциклические соединения являются уникальными молекулярными синтонами для создания порфиринполимеров.
Порфирин может быть включен в полимерную систему, как часть основной макромолекулярной цепи, так и закреплен в боковой цепи. Сегодня известно большое количество порфиринполимерных систем различной структуры. В зависимости от типа связывания, взаимного расположения составляющих системы их обычно подразделяют на полипорфирины, иммобилизованные порфирины и координационные полимеры. [7] Каждая из этих групп порфиринполимеров представляет определенный интерес и уже нашла свои области применения. Однако, обращаясь к природным системам, следует остановиться на иммобилизованных порфиринах, или, как их еще принято называть, порфирин-полимерных иммобилизатах (ППИ),[8] представляющих наиболее многочисленную группу. ППИ содержат в боковой цепи полимера тетрапиррольный макрогетероцикл, соединенный с ней посредством ионной, ковалентной или координационной связи и разделенный с основной полимерной цепью определенным спейсером. Длина спейсера и количество мостиков, связывающих тетрапиррольный макрогетероцикл с полимером-носителем, определяют доступность макрогетероцикла реагентам, его подвижность и реакционную способность. Структура иммобилизованных порфиринов, которые должны быть сконструированы и соединены между собой оптимальным образом, представлена на Рисунке 1.
К полимеру-носителю (1) должны быть присоединены, по крайней мере, два типа групп: порфирин вместе со связующим мостиком - спейсером (А) и функ-
Т.А. Ageeva, 8.Л. 8угЪи, 0.1. КЖшаи
Рисунок 1. Модель порфирин-полимерного иммобилизата.
циональные группы (2), придающие гидрофильность или гидрофобность системе и обеспечивающие ей растворимость в той или иной среде. Кроме того, в зависимости от области применения полимерсвязанных пор-фиринов к макромолекуле полимера может быть присоединен третий тип функциональных групп-лигандов (3), выполняющих вспомогательную функцию и обеспечивающих целевой транспорт субстратов в каталитических процессах, узнавание клеток-мишеней в биологических системах. В связи с этим полимер-носитель порфирина, определяющий молекулярные свойства системы, должен иметь активные функциональные группы, обеспечивающие присоединение функциона-лизированных порфиринов и группы, придающие необходимую растворимость системе.
Молекулярные синтоны, позволяющие конструировать ППИ, отвечающие представленной модели, могут быть как иммобилизантами, так и мономерами, в зависимости от того какой метод синтеза будет положен в основу их получения. В настоящее время существуют два метода создания таких систем: макромолекулярный синтез, основанный на модификации традиционных полимеров или специально синтезированных в качестве полимеров-носителей,[9] и метод сополимеризации пор-фириновых мономеров с другими мономерами непор-фириновой природы. Общие принципы иммобилизации порфиринов на полимеры-носители аналогичны описанным для других соединений.[1011]
В качестве иммобилизантов могут быть выбраны порфирины, имеющие активные функциональные
группы, обеспечивающие иммобилизацию функциона-лизированных порфиринов. Все природные порфирины в своей структуре содержат необходимые элементы, позволяющие им тем или иным образом включаться в биополимерные комплексы, и, следовательно, их можно рассматривать как удобные молекулярные синтоны для синтеза новых порфиринполимерных систем. Хлорофилл а 1 (Я = СН3) имеет в положении 2 винильную группу, способную участвовать в реакциях сополиме-ризации с мономерами непорфириновой природы, две сложноэфирные группы: в положении 7 - алкилиро-ванная фитольным остатком пропионильная и в цикло-пентеновом кольце - метоксикарбонильная, представляющие собой скрытые активные функциональные группы, которые могут быть использованы для кова-лентной или ионной иммобилизации его на полимеры-носители. Хлорофилл Ь 1 (Д = СНО) имеет в положении 3 формильную группу, которая также может быть использована для иммобилизации его на полимеры-носители, например на поливиниловый спирт. Виниль-ные группы гемина 2 (в положениях 2 и 4) также способны участвовать в реакциях сополимеризации, а про-пионильные группы (в положениях 6 и 7) представляют активные центры для ковалентной иммобилизации его на полимеры-носители.
Кроме того активным реакционным центром природных порфиринов является центральный атом металла, находящийся в координационом центре тетра-пиррольного макрогетероцикла (MgII - в хлорофиллах и FeIII - в гемине), который способен участвовать в образовании координационных полимеров, а также коорди-национносвязанных полимерных и супрамолекуляр-ных структур.
Среди синтетических тетрапиррольных макроге-тероциклических соединений привлекательны порфи-рины, содержащие в мезо -положениях арильные заместители, которые можно подвергать разнообразным химическим превращениям. В настоящее время для моделирования свойств природных порфиринов используются в основном их синтетические аналоги - мезо-тетрафенилпорфирины 3 (ТРР), легко получаемые конденсацией пиррола с бензальдегидами. Однако в ряде случаев они не удобны, так как в отличие от природных порфиринов не имеют алкильных или псевдоалкильных заместителей в ^-положениях порфиринового цикла, в то время как мезо -положения, напротив, замещены. Достаточно доступные октаалкилпорфирины 4 не могут быть
сн=сн2 я
н3с
Нз
С2Н5
НС соосн3
СООС20Н39
н3с
н3с
сн=сн2 сн3
сн=сн2
/
>сн3
сн2 сн2
соон соон
1
Ar
R
R
X
/
\ Ar~\
Ar
NH N=
N HN-
Ar
R
\ \
R
R
R
R
R Ar R
r^vWR \
R- 1 Л
R Ar R
R Ar R
r^VWR у
R X ^R
R R
3
4
6
использованы в качестве иммобилизантов, т. к. не имеют активных групп, которые можно легко изменить для придания им необходимой реакционной способности. Кроме того, обычно используемая симметричная система заместителей в порфиринах ограничивает их применение в реакциях получения полимеров. Наличие четырех одинаковых заместителей в макроцикле приводит, как правило, к образованию сильно разветвленных или сшитых полимерных структур. Поэтому целесообразно использовать порфирины с асимметричной системой заместителей. Для этих целей, равно как и для синтеза порфи-ринсодержащих полимеров, наиболее удобными соединениями являются моно- и дизамещенные порфирины. Поэтому наибольший интерес вызывают порфирины, совмещающие достоинства мезо-тетрафенилпорфиринов и октаалкилпорфиринов, такие, например, как 5,15-диа-рилокталкилпорфирины 5 и 5-арилокталкилпорфирины 6. Такие порфирины получаются в основном путем конденсации а-незамещенных линейных производных пир-ролов с бензальдегидами.[1213]
Следует заметить, что функционализированные 5,15-диарилокталкилпорфирины 5, при закреплении на полимере-носителе выполняют роль сшивающего агента и в конечном итоге приводят к получению структурированных материалов, в которых тетрапирроль-ные макрогетероциклы в значительной степени экранированы макромолекулярным окружением и степень подвижности их снижена. В связи с этим в качестве иммобилизантов наибольший интерес представляют монозамещенные порфирины. Общие подходы к синтезу мезо-фенилпорфиринов обобщены в обзоре.[12]
Направленная функционализация порфиринов определяется выбором полимера-носителя, что в итоге является определяющим фактором для успешного закрепления порфирина или его металлокомплекса. Исходный полимер-носитель выбирается или конструируется с заранее заданными свойствами (определенной растворимостью, заданной молекулярной массой и молекулярно-массовым распределением). С этой целью можно использовать известные гомополимеры такие как поливиниловый спирт, полиметакриловая кислота, поливиниламин, эфиры целлюлозы и др. Однако, высокая концентрация активных функциональных групп в полимерной цепи не является достоинством полимеров-носителей. Число порфириновых фрагментов, приходящихся на одно элементарное звено полимера, может меняться в широких пределах, но оно всегда значительно ниже 1, так как в силу больших размеров молекул порфиринов по сравнению с элементарным звеном
полимера стерически невозможно получить высокоза-мещенные полимерсвязанные порфирины. Кроме того в таких системах фрагменты порфирина будут очень сильно экранированы, и результативность их последующего использования будет мала. Поэтому наиболее перспективно использовать в качестве полимера-носителя сополимеры, в которых мономерные звенья, содержащие активные функциональные группы, чередуются с химически неактивными (например, стиролом или метилметакрилатом). Такие сополимеры легко получаются сополимеризацией различных мономеров, отдельные из которых имеют необходимые функциональные группы. Количество этих групп можно регулировать условиями синтеза. В образующихся сополимерах реак-ционноспособные группы регулярно или случайно распределяются по длине полимера и определяют место иммобилизации порфирина. Природа активной группы в сополимере определяет структуру и природу функциональных групп на периферии порфирина.
В качестве иммобилизантов чаще всего используются порфирины, имеющие в качестве активных групп -ОН, -ЫН2, -СООН, -СОН.
мезо-Тетраоксифенилпорфирины образуются в реакциях конденсации пиррола с оксибензальдегидами с низкими выходами и большим количеством трудноотделимых примесей. Однако хорошие результаты получаются при проведении смешано-альдегидной конденсации оксибензальдегида вместе с другими бен-зальдегидами и пирролом, при этом образуются моно-оксифенилтрифенилпорфины с относительно высоким выходом (около 20%).[1415]
Защита оксигруппы в оксибензальдегидах ацили-рованием[16] приводит к существенному увеличению выхода порфиринов, из которых путем гидролиза в щелочной среде можно достаточно легко получить требуемые мезо-оксифенилпорфирины. Однако наиболее перспективным методом синтеза мезо-оксифенилпорфиринов в настоящее время является деметилирование легко доступных мезо-метокси-фенилпорфиринов (Схема 1).
OMe
OH
Cхема 1.
5
N2 н2о,н+
он
Схема 2.
Проведение гидролиза метоксифенилпорфиринов наиболее общим методом (48%-ной бромистоводородной кислотой) показало,[17] что этот метод мало эффективен, ввиду его длительности и неполноты превращения.
Хорошие результаты получаются при использовании в качестве деметилирующих агентов гидрохлоридов пиридина или анилина при кипении.[17] Однако этот метод применим лишь при синтезе наиболее устойчивых мета- и пара-оксизамещенных тетрафе-нилпорфиринов, в то время как их орто-замещенные производные, а также монооксифенил- и диоксифенил-порфирины подвергаются значительной деструкции в условиях данной реакции.
Более подходящим деметилирующим агентом для синтеза оксифенилпорфиринов является 60%-ная бромистоводородная кислота (кипячение в инертной атмосфере), использование которой позволяет существенно повысить их выход.[17]
В настоящее время для гидролиза метоксифенил-порфиринов используется мягкий деметилирующий агент - трибромид бора в хлористом метилене при -20°С в инертной атмосфере.[1819] Однако было пока-зано,[20] что реакцию деметилирования можно без снижения выхода продукта проводить при комнатной температуре на воздухе в хлороформе.
/ 2 2 \ 2
Кроме того, оксифенилпорфирины можно получить гидролизом солей диазония мезо-фенилпорфиринов, которые в свою очередь получают диазотированием соответствующих мезо-аминофенилпорфиринов[2122] (Схема 2).
Гидроксильная группа в тетрапиррольном макро-гетероцикле является активным центром закрепления его на полимеры-носители, особенно на полимерные кислоты. Моногидроксизамещенные порфирины приводят к образованию линейных полимеров с достаточно подвижным и доступным для реагентов макро-гетероциклом.
При проведении процесса иммобилизации порфи-ринов следует иметь в виду, что жесткие условия реакции могут привести к термоокислительной деструкции полимера. Порфирины и их металлокомплексы, особенно природные, тоже чувствительны к внешним воздействиям среды. Поэтому поиск мягких условий иммобилизации, исключающих побочные процессы, представляет особый интерес в разработке методов синтеза порфиринполимеров.
В связи с этим предложены мягкие условия иммобилизации порфиринов, на гидроксилсодержащий полимер-носитель, подвергнутый эпоксиактивации.[2324] Суть метода заключается в том, что реакционноспособ-
СН3
сн3
сн3
сн3
(СН2)з-СНз
2>— (СН2)3-СН3
Схема 3.
ные гидроксильные группы полимера при обработке эпихлоргидрином или другим реагентом, имеющим эпокси-группу, превращаются в высокоактивный эпок-сидированный полимер, который легко вступает в реакции с соединениями, имеющими подвижный атом водорода в функциональной группе (-ОН, -ЫН2, -COOH). Взаимодействие порфирина с активированным таким образом полимером (Схема 3) протекает при комнатной температуре и тем самым сохраняет молекулярные и физико-механические свойства полимерной системы.
Этот метод позволяет закрепить на полимерной матрице различные по структуре порфирины. Лучшие результаты в иммобилизации порфирина получаются при использовании полимера-носителя с редко распределенными по макромолекуле полимера гидроксиль-ными группами. Таким носителем может быть сополимер винилового или аллилового спирта со стиролом, изменение состава которого позволяет изменять растворимость полимера в различных средах и регулировать количество присоединенного порфирина в полимере.
Важной реакцией в получении молекулярных син-тонов порфиринполимеров является реакция алкили-рования оксифенилпорфиринов галогеналканами. Она позволяет одностадийно из одного предшественника получать порфирины, обладающие разнообразными физико-химическими свойствами или имеющими активные группы на периферии молекулы. Эти актив-
ные группы могут взаимодействовать с координационным центром порфиринового макрогетероцикла, образуя супрамолекулярные комплексы, или служить центром взаимодействия молекулы с различными субстратами.
Алкилирование оксифенилпорфинов проводиться, в основном, первичными галогеналканами в диметил-формамиде в присутствии в качестве основного агента карбоната калия при комнатной температуре для лабильных оксифенилпорфиринов[25,26] или при кипении для устойчивых производных тетрафенилпорфина, что значительно уменьшает время взаимодействия.[27] Выход алкоксипроизводных порфиринов в среднем составляет 80-95%. Спирты в качестве алкилирующих агентов практически не используются для проведения данной реакции, так как в них плохо растворимы как исходные порфирины, так и продукты реакции.
Этот метод позволяет синтезировать различные алкоксизамещенные порфирины хорошо растворимые в неполярных органических растворителях,[26,27] а также тетра(карбэтоксиметиленоксифенил)порфирины 7 при гидролизе которых образуются растворимые в щелочных растворах тетра(карбоксиметиленоксифенил)пор-фирины 8[28] (Схема 4).
Порфирины, содержащие карбоксильные группы, подобно природным порфиринам крови являются удобными синтонами порфирин-полимерных иммо-
OH
\ CICH2OO2C2H5
K2CO3
OCH2COOC2H5
\ 1. OH-
2. H+
OCH2CO2H
\
Схема 4.
CH2 CH2
/ \ / \
CH
NH2
CH
NH2
+
CH2
/ \
CH
NH2
OCH2COOH
CH
2 \ CH
NH2
CH2
/ \
CH2
CH
hNH3 O-
\ / CH
NH2
O
8
7
билизатов. Они легко закрепляются на соответствующих полимерах-носителях путем ковалентной или ионной иммобилизации. Подходящими полимерами-носителями для этой группы порфиринов являются полимерные спирты, полиамины, причем на последних тетра(карбэтоксиметиленоксифенил)порфирины могут быть закреплены как ковалентно с образованием амидной связи, так и посредством ионного связывания (Схема 5).
Алкилирование оксифенилпорфиринов аллил- или пропаргилбромидом позволяет получить порфирины, которые могут выступать в качестве сомономеров в реакции сополимеризации с мономерами непорфири-новой природы, такими как метилметакрилат, стирол, акриламид, винилацетат и др. (Схема 6).
Выбор сомономера позволяет получать порфи-ринполимеры с заданными физико-химическими свойствами, прежде всего растворимостью. Так сополимеры мезо -аллилоксифенилпорфина 10 с метилметакрила-том, полученные методом радикальной сополимери-зации в растворе в присутствии пероксида бензоила (Схема 7), хорошо растворяются в ароматических растворителях, и хлороформе, в то время как сополимеры этого порфирина с винилпирролидоном растворимы в воде.
Для создания моделей биологически активных систем большое значение имеет синтез и изучение пор-фиринов имеющих на периферии молекулы активные
функциональные группы способные взаимодействовать с реакционным центром порфиринового макроцикла.
Синтез таких соединений, основанный на модификации природных порфиринов, довольно сложен и включает большое число стадий. Связи, образуемые после «привязки» остатков с активными группами, не очень прочные (в основном они амидные или сложноэфирные). Для синтеза подобных соединений интересно использовать синтетические мезо-оксифенилпорфирины, которые, как отмечалось выше легко вступают в реакцию алкилирования с галогенал-канами и способны образовывать соединения с устойчивыми простыми эфирными связями.
Как правило, количество активных групп на одну порфириновую молекулу редко превышает одну или две, поэтому наиболее подходящими мезо-оксифенилпорфиринами для этих целей являются моно-оксифенилпорфирины: оксифенилтриарилпорфирины, которые достаточно легко получить конденсацией пиррола со смесью оксибензальдегида и бензальдегида или более близкие к природным мезо-оксифенил-0-алкилпорфирины. С помощью реакции алкилирования мезо-оксифенилпорфиринов был осуществлен синтез серии порфиринов с активными группами.[29,30] Обобщенная схема синтеза представлена на Схеме 8.
Таким образом, «привязка» остатков с активными группами к порфирину может проводиться двумя путями: алкилированием оксифенилпорфи-
"2
Схема 6.
pCH2^CH
\ BrCHgCCH.
* K2CO3
CH
I
L3
nCH2=C
I
COOCH3
+
m OCH2CH=CH2
OH
ъ BrCH2CH=CH2 K2CO3 1
Initiator
OCH2CH=CH
\
10
CH3
—fch2-c^|—fhzc-ch]-
H3COOC
CH2 O
Схема 7.
9
Br(CH2)nX
A
Ю°'сщх'х
=VOH
\ /
B
HX
\Br(CH2)nBr
|^=^O(CH2)nBr
Схема 8.
рина галогеналканом с активной группой (путь А), или предварительным алкилированием оксипорфи-рина избытком а,ю-дибромалкана с образованием ю-бромалкоксифенилпорфирина с последующим его взаимодействием в аналогичных условиях с соединением, имеющим активную группу (путь В). Изменяя длину алкильной цепи в углеводородном спейсере и его положение в фенильном фрагменте, можно добиться заранее заданного взаимного расположения порфири-нового макроцикла и активной группы.
Путь А предпочтительнее, так как короче и дает более высокий выход целевого продукта (в 2,5 раза), Однако не всегда можно получить и очистить галоген-алкан, имеющий активную функциональную группу. В связи с этим, в основном, используется путь В.[25,28]
Удобными синтонами порфиринполимеров являются аминофенилпорфирины, которые легко закрепляются на различных полимерах-носителях как путем ковалентного связывания, так и ионного. В качестве наиболее удобных полимеров-носителей для них могут быть выбраны полимерные кислоты, полимерные спирты или сополимеры, имеющие свободные карбоксильные или гидроксильные группы.
Однако аминофенилпорфирины прямым методом конденсации аминоальдегида с пирролом получить практически невозможно, т.к. аминобензальдегиды очень неустойчивы. В связи с этим в настоящее время получение аминофенилпорфиринов проводится восстановлением соответствующих нитрофенилпорфиринов (Схема 9), которые получаются с достаточно высокими выходами конденсацией нитробензальдегидов с пирролом и его производными. В настоящее время в качестве единственного восстановителя в данной реакции используется двухлористое олово в соляной кислоте, или в полярных растворителях с ее добавкой. Данный метод, предложенный Колманом,[31] нашел широкое применение.
Для тетра(нитрофенил)порфиринов восстановление проводится при 1,5-кратном избытке дигидрата двухлористого олова в концентрированной соляной
NH
Схема 9.
кислоте при температуре 70-80°С, что позволяет получить почти количественный выход тетра(аминофенил)-порфиринов.[32-33] Моно- и дизамещенные нитрофенил-порфирины требуют более мягких условий восстановления, поэтому в данном случае реакцию восстановления проводят при комнатной температуре[34-35] и в среде метанола, который переводит получаемые ами-нофенилпорфирины в раствор и способствует полному восстановлению исходных нитрофенилпорфиринов. Недавно был предложен более удобный метод восстановления с использованием в качестве восстановителя гидразин гидрата при катализе палладием на угле в смеси бензол-метанол, что позволяет избежать трудоемкого отделения неорганических солей от амино-фенилпорфирина.[36]
Для иммобилизации аминопорфиринов на гид-роксилсодержащие полимеры-носители (сополимеры винилового или аллилового спиртов, эфиры целлюлозы) целесообразно использовать метод закрепления порфирина на эпоксиактивированный полимер, как описано выше. Следует заметить, что порфирины, содержащие амино-группы в макрогетероцикле наиболее легко вступают во взаимодействие с эпоксидным циклом.[37,38]
Предложенным методом получены иммобилизаты как безметальных порфиринов, например 5-(4'-амино-фенил)-2,3,7,8,12,18 -гексаметил-13, 17-дибутилпорфина, так и их металлокомплексов на сополимере стирола с аллиловым спиртом. Причем иммобилизаты 2пп, CuII, №" и Мпш металлокомплексов порфиринов могут быть получены как путем иммобилизации непосредственно металлопорфиринов, так и в процессе ком-плексообразования безметальных иммобилизатов с солями металлов в растворах. Иммобилизаты Соп- и №п-комплексов аминофенилзамещенных порфинов проявили высокую каталитическую активность в реакции эпоксидирования стирола молекулярным кислородом в ацетонитриле.[23,24]
Аминофенилпорфирины легко ацилируются хлор-
ангидридами кислот,
[39-41]
давая ациламинопроизвод-
ch2=chc(
O
CH3Cl
Cl Py
NH-C*0
CH=CH2
11
+
-fcHr- cH p- CH2 ch—|-
1 ' n
CO O
CO
I
HN
NH2
H2N
NH2
C° °__
,NH±
HN
CH3
12
13
ные 11, например, акриловой кислоты, которые могут использоваться в качестве сомономеров вместе с другими традиционными виниловыми мономерами для получения порфиринсодержащих полимеров с заданным содержанием тетрапиррольных соединений в боковой цепи макромолекулы. С целью получения пор-фириновых мономеров проведено ацилирование ряда мезо-аминофенилпорфиринов хлорангидридом акриловой кислоты в условиях реакции Айнхорна (Схема 10). Реакция проводилась в хлороформе, в качестве основного катализатора использовался пиридин.[39-41]
Методом радикальной сополимеризации в растворе ДМФА ацилированного хлорангидридом акриловой кислоты ацетата марганец(Ш)-тетра(и-амино-фенил)порфирина с метакрилатом или с 4 -винилпириди-ном и метакрилатом получены двойные 12 и тройные 13 порфиринсодержащие сополимеры соответственно. [42] Показано, что каталитическая активность иммоби-лизата 12 в сравнении с мономерным металлопорфири-ном в реакции окисления холестерина молекулярным кислородом существенно выше. При этом отмечено, что введение объемистых боковых групп в полимер, как пиридильный остаток в 13, снижает каталитическую активность полимерного металлопорфирина, что, вероятно, связано с экранированием реакционных центров. Величина удельной каталитической активности зависит от сочетания гидрофильности и гидрофобно-
сти фрагментов макромолекулярного катализатора и содержания металлопорфирина в нем.
С целью получения водорастворимых порфирин-содержащих полимеров методом сополимеризации ^изопропилакриламида с 5-(4-акриламидофенил)-10,15,20-трифенилпорфирином и 5-(4-акрилоксифенил)-10,15,20-трифенилпорфирином получены модифицированные поли(^изопропилакриламиды).[43-46] «Спектральными методами показано, что при использовании в качестве инициатора сополимеризации азо-бис-изо-бутиронитрила часть порфириновых хромофоров превращается в хлориновые.[44] В связи с этим для сохранения структуры и свойств тетрапиррольного макрогете-роцикла выбор метода введения порфирина в полимер имеет важное значение.[45]
Реакция сополимеризации синтетических мезо-аллилоксифенилпорфинов и мезо-акриламидофенил-орфиринов с виниловыми сомономерами протекает достаточно легко. Это, прежде всего, обусловлено удаленностью винильной группы от макрогетероцикла. Однако природные мономеры также могут вступать в реакции сополимеризации и давать порфиринполи-меры, в которых тетрапиррольный макрогетероцикл разделен с полимером-носителем очень коротким спейсером. Авторами[47] разработана методика синтеза сополимеров метилфеофорбида а и метилметакрилата в тетрагидрофуране в присутствии инициатора ради-
CH3
CH3 I 3 n CH2=C
2 I
COOCH3
CH=CH2 CH3 m Hj^ 7 1 ГС2Й5
^ MH IN
H3
CH3
H2CHh^CO
H2C COOCH3 COOCH3
Initiator
I— _l _ —1 m
H3COOC
Н3С-Л
H3
C2H5
CH3
H2C H H2C COOCH3 COOCH3
Схема 11.
+
кальной полимеризации - динитрила азобисизомасля-ной кислоты (Схема 11). В результате были получены статистические сополимеры разного состава, содержание порфирина в которых достигает 9 масс %. Структура полученного порфиринполимера отвечает модели ППИ, представленной на Рисунке 1. Несмотря на существенное влияние на макрогетероцикл полимера метил-феофорбид а сохраняет свои спектральные и координационные свойства.
Удобными молекулярными синтонами, которые позволяют конструировать водорастворимые порфи-ринполимеры, являются формилпроизводные как природных, (хлорофилл b и его производные) так и синтетических порфиринов. Формилпроизводные мезо-фенилпорфиринов часто служат основой для дальнейшего молекулярного дизайна в области химии порфи-ринов с целью получения более сложных молекул с заранее заданными физико-химическими свойствами - стерически затрудненных, ковалентно связанных, димерных и полимерных порфиринов.
Как правило, формил-мезо-фенилпорфирины получают формилированием металлокомплексов мезо-фенилпорфиринов.[48] Одной из наиболее известных и изученных реакцией в области химии порфи-ринов является формилирование металлокомплек-сов мезо-тетрафенилпорфиринов по Вильсмайеру. В случае свободного основания тетрафенилпор-фина альдегидную группу непосредственно ввести не удается. Напротив, металлокомплексы мезо-тетрафенилпорфиринов легко формилируются по Виль-смайеру в свободные ß-положения до соответствующих ß-формилпорфиринов 14 (Схема 12).[49,50]
Скорость реакции и выход конечного продукта сильно зависят от природы центрального иона металла. Легкость формилирования уменьшается с ростом его электроотрицательности. Лучше всего формилируются комплексы мезо -тетрафенилпорфиринов с А1Ш, CoIII и О™, что объясняется увеличением реакционной способности, вызванного формированием анионных комплексов ([МIII(TPP)X2]-, Х=С1 или Р0202) в присутствии реактива Вильсмайера.
Г.В. Пономареву удалось значительно улучшить методику получения безметального Р-формил-мезо-тетрафенилпорфина 14 (М=2Н).[50] Он показал, что в отличие от Си, № и Fe комплексов 14 (М=Си, №, FeQ), неустойчивых к действию серной кислоты, при обработке СоТРР реактивом Вильсмайера можно выделить устойчивое соединение со структурой "фосфорного комплекса", которое легко деметаллируется до иминие-вой соли, обработка водным раствором ацетата натрия которой дает 14 (М=2Н) с выходом до 65%. Недостатком этого метода является использование высокореакцио-носпособного кобольтового комплекса тетрафенилпор-фина и, вследствие этого, необходимость тщательного контроля за условиями реакции.
Дальнейшее развитие метод синтеза безметальных Р-формил-мезо-тетрафенилпорфиринов получил в работе,[51] в которой авторы получали подобную имини-евую соль из доступного медного комплекса Р-формил-мезо-тетрафенилпорфина 14 (М=Си) и перхлората пиперидина в хлороформе. Деметаллирование 14 (М=Си) с последующим гидролизом иминиевой соли приводит к безметальному Р-формилтетрафенилпорфину 14 (М=2Н) с выходом 77%. Наряду с доступностью исход-
Схема 12.
Ph
Ph
Ph
Ph
1. ДМФА/РОС13
2. AcONa/H2O
Ph
Ph CHO
Ph 14
Ph
CH2 CH2 CH2 / \ / \ / \ / CH CH CH i i i OH OH OH
H3C
CH
O
CH=CH2 CH
CzHg
CH3
H2C H CH2 COOH CH2 COOH COOH
H+
CH2 CH2 CH2 / \ / \ / \ / CH CH CH
I
OH
CH2=CH
CH
H3C
CH
C2H5
CH3
HjÇ H CH2 COOH CH2 COOH COOH
+
Схема 14.
ного медного комплекса тетрафенилпорфина и высоким выходом продукта реакции авторы работы[51] отмечают высокую воспроизводимость данного метода.
Впервые реакция закрепления формилпроизвод-ных порфиринов на поливиниловом спирте была разработана на примере природных порфиринов: группы хлорофилла Ь,[52,53] имеющих формильную группу в положении 3 макрогетероцикла порфирина. Ковалент-ная иммобилизация феофитина Ь, родина g7 и их метал-локомплексов на поливиниловый спирт проводилась реакцией ацеталирования, катализируемой минеральными кислотами (Схема 13).
Реакция протекает в гомогенных условиях в среде ДМФА, ДМСО или уксусной кислоты и в зависимости от условий ее проведения получаются водорастворимые, органорастворимые или сшитые иммобилизаты. Мольная степень иммобилизации порфирина определяется главным образом степенью полидисперсности поливинилового спирта.
Более стабильные комплексы Р-формил-мезо-тетрафенилпорфина позволили расширить круг растворителей, используемых в качестве реакционной среды, и подобрать условия, сохраняющие структуру исходного полимера-носителя. Проведение реакции ацеталирования поливинилового спирта р-формил-мезо-тетрафенилпорфина (Схема 14) в этиленгликоле или смешанном растворителе этиленгликоль-хлороформ позволяет получить водорастворимые иммобили-заты,[54] которые обладают хорошими пленкообразующими свойствами.
Методы иммобилизации порфиринов на полимер-носитель в объеме полимера с успехом могут быть использованы для модификации поверхности полимерных материалов (пленок, нитей, гранул) с целью придания им специфических свойств. Для этого достаточно создать на поверхности полимерного материала активные функциональные группы, способные взаимодействовать с порфирином. Эффективным методом моди-
фикации является обработка полимеров в неравновесной газоразрядной плазме, которая приводит к образованию в тонком поверхностном слое полимера требуемых функциональных групп без изменения объемных свойств материала.155-581 Окисление поверхности пленок полипропилена в кислородной плазме пониженного давления или в системе «плазма атмосферного давления - раствор электролита» позволяет иммобилизовать порфирины с аминогруппами на периферии макрогете-роциклических молекул.
Таким образом, успехи препаративной химии тетрапиррольных макрогетероциклических соединений в настоящее время открывают путь к синтезу практически неограниченного количества полимерсвя-занных порфиринов. Варьируя свойства молекулярных синтонов порфиринполимеров, можно целенаправленно управлять специальными свойствами новых функциональных материалов. Объединяя специфические свойства полимеров и порфиринов, может быть выявлен целый ряд совершенно новых направлений в их использовании. Они представляют несомненный интерес для решения многих задач биотехнологии, биологии, фармакологии и медицины. Новые материалы на основе полимерсвязанных порфиринов и их металлокомплек-сов могут проявить совершенно необычные свойства, в частности благодаря введению металла в макромолекулу модифицированного полимера, что, несомненно, откроет новые перспективы их использования.
Благодарность. Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 07-03-00818-а и 09-03-00927 а.
Список литературы References
1. Berezin B.D. Coordination Compounds of Porphyrins and Phthalocyanine. New Jork-Toronto: J. Wiley, 1981, 286 p.
2. Porfiriny: Struktura, Svoistva, Sintez [Porphyrins: Structure, Properties, Synthesis] (Enikolopyan N.S., Ed.) Moskva: Nauka, 1985, 333 p. (in Russ).
3. Porfiriny: Spektroskopiya, Elektrokhimiya, Primenenie [Porphyrins: Spectroscopy, Electrochemistry, Application] (Enikolopyan N.S., Ed.), Moskva: Nauka, 1987, 384 p. (in Russ).
4. Berezin B.D., Enikolopyan N.S. Metalloporfiriny [Metallo-porphyrins] Moskva: Nauka, 1988, 159 p. (in Russ).
5. Berezin B.D., Rumyantseva S.V., Moryganov A.P., Berezin M.B. Uspekhi Khimii 2004, 73, 197-207 (in Russ).
6. Koifman O.I., Ageeva T.A. Vysokomol. Soedin., Ser. C 2004, 46, 2187-2215 (in Russ) .
7. Koifman O.I., Ageeva T.A. Porfirinpolimery [Porphyrinpolymers] Moskva: IFML, 2006, 194 p. (in Russ).
8. Ageeva T.A., Nikolaeva O.I., Koifman O.I. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 2004, 47(5), 91-101 (in Russ).
9. Mitasova Yu.V., Kuznetsov R.E., Balantseva E.V., Ageeva T.A., Koifman O.I. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 2008, 51(1), 74-77 (in Russ).
10. Syrbu S.A., Ageeva T.A., Semeikin A.S., Koifman O.I. Izv. Ross. Akad. Nauk, Ser. Khim. 2007, 56, 680 -703 (in Russ).
11. Mikhailov O.V. Reaktsii Kompleksoobrasovaniya v Zhelatin-Immobolizovannykh Matrichnykh Implantantakh [The Complexation Reactions in Gelatin-Immobilized Matrix Implantates] Kazan': Fan, 2002, 228 p. (in Russ).
12. Mikhailov O.V., Kazumova M.A., Chachkov D.V. Macroheterocycles 2008, 1, 90-97.
13. Kolodina E.A., Lubimova T.V., Syrbu S.A., Semeikin A.S. Macroheterocycles 2009, 2, 33-41.
14. Syrbu S.A., Semeikin A.S., Koifman O.I., Berezin B.D., Zhamkochan G.A. USSR Patent № 1267759.
15. Syrbu S.A., Semeikin A.S., Koifman O.I., Berezin B.D. Org. Poluprovod. Materialy 1986, 9, 81-85 (in Russ).
16. Little R.G., Anton J.A., Loach P.A., Ibers J.A. J. Heterocycl. Chem. 1975, 12, 342-349.
17. Semeikin A.S., Koifman O.I., Berezin B.D., Syrbu S.A. Khim. Geterotsikl. Soedin. 1983, 1359-1361 (in Russ) .
18. Matile S., Hansen T., Storster A., Wogjon W.D. Helv. Chim. Acta. 1994, 77, 1087-1098.
19. Momenteau M., Le Bras F., Looch B. Tetrahedron Lett. 1994, 35, 3289-3292.
20. Syrbu S.A., Semeikin A.S. Zh. Org. Khim. 1999, 35, 12621265 (in Russ).
21. Semeikin A.S., Koifman O.I., Berezin B.D. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 1981, 24, 566-569 (in Russ).
22. Syrbu S.A., Semeikin A.S., Berezin B.D. Khim. Geterotsikl. Soedin. 1990, 1507-1509 (in Russ).
23. Nikolaeva O.I., Kurek S.S., Ageeva T.A., Koifman O.I. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved, Khim. Khim. Tekhnol. 2004, 47(2), 146149 (in Russ).
24. Nikolaeva O.I., Kurek S.S., Ageeva T.A., Semeikin A.S., Koifman O.I. J. Porphyrins Phthalocyanines 2004, 8, 587.
25. Little R.G. J. Heterocycl. Chem. 1978, 15, 203-208.
26. Berezin B.D., Semeikin A.S., Nikitina G.E., Koifman Z.C., Koifman O.I. Zh. Fiz. Khim. 1985, 59, 2226-2229 (in Russ).
27. Semeikin A.S., Koifman O.I., Nikitina G.E., Berezin B.D., Zh. Org. Khim. 1984, 54, 1599-1603 (in Russ).
28. Syrbu S.A., Semeikin A.S., Berezin B.D., Koifman O.I. Khim. Geterotsikl. Soedin. 1989, 1373-1377 (in Russ).
29. Lyubimtsev A., Syrbu S.A., Vagin S.I., Hanack M. Eur. J. Org. Chem. 2007, 2000-2005.
30. Syrbu S.A., Semeikin A.S., Koifman O.I. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved, Khim. Khim. Tekhnol. 2004, 47(5), 46-55 (in Russ).
31. Collman J.P., Gagne R.R., Halbert T.R., Marchon J.C., Reed C.A. J. Amer. Chem. Soc. 1973, 95, 7868-7870.
32. Semeikin A.S., Koifman O.I., Berezin B.D. Khim. Geterotsikl. Soedin. 1982, 1354-1355 (in Russ).
33. Semeikin A.S., Koifman O.I., Berezin B.D. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 1985, 28(11), 47-51 (in Russ).
34. Gribkova S.E., Luzgina V.N., Evstigneeva R.P. Zh. Org. Khim. 1993, 29, 758-762 (in Russ).
35. Palka A., Czuchajowski L. Chem. Lett. 1994, 547-550.
36. Syrbu S.A., Glazunov A.V., Semeikin A.S. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 2006, 49(4), 122-123 (in Russ).
37. Belykh D.V., Nikolaeva O.I., Ageeva T.A., Vershinina I.A., Karmanova L.P., Kuchin A.V. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 2004, 47(5), 102-106 (in Russ).
38. Ageeva T.A., Nikolaeva O.N., Krivyh E.S., Mitasova Yu.V., Koifman O.I. J. Porphyrins Phtalocyanines 2006, 10, 526.
39. Syrbu S.A., Semeikin A.S., Korzhenevsky A.B., Koifman O.I. Patent of Russian Federation № 2277557. Bull. Izobr. №16 (10.06.2006) (in Russ).
40. Syrbu S.A., Semeikin A.S., Korzhenevsky A.B., Koifman O.I. Patent of Russian Federation № 2281304. Bull. Izobr. №22 (10.08.2006) (in Russ).
41. Syrbu S.A., Semeikin A.S., Korzhenevsky A.B., Koifman O.I., Buryaeva I.V. Patent of Russian Federation № 2281305. Bull. Izobr. №22 (10.08.2006) (in Russ).
42. Solov'yova A.B., Samokhvalova A.I., Lebedeva T.S., Pshezhetskii V.S., Karmilova L.B., Enikolopyan N.C. Dokl. Akad. Nauk SSSR 1986, 290, 1383-1386 (in Russ).
43. Avlasevich Yu.S., Kulinkovich O.G., Knyukshto V.N., Losev A.P., Solov'ev K.N. Vysokomol. Soedin. Ser. A, 1997, 39, 1740-1748 (in Russ).
44. Avlasevich Yu.S., Kulinkovich O.G., Knyukshto V.N., Solov'ev
K.N. Zh. Prikl. Spektrosk. 1999, 66, 538-541 (in Russ).
45. Avlasevich Yu.S., Knyukshto V.N., Solov'ev K.N. Dokl.Akad. Nauk Belarusi 2000, 44, 56-59 (in Russ).
46. Avlasevich Yu.S., Chevtchouk T.A., Knyukshto V.N., Kulinkovich O.G., Solov'ev K.N. J. Porphyrins Phthalocyanines 2000, 4, 579-586.
47. Nikolaeva O.I., Ageeva T.A., Koifman O.I. J. Porphyrins Phthalocyanines 2008, 12, 437.
48. Ishkov Yu.V., Vodzinskii S.V., Zhilina Z.I. In Uspekhi Khimii Pofirinov [Advances in Porphyrin Chemistry] (Golubchikov O.A., Ed.) Vol. 5, St. Petersburg, NII Khimii SPbGU, 2007, 50-71 (in Russ).
49. Callot H.J. Tetrahedron 1973, 29, 899-901.
50. Ponomarev G.V., Maravin G.B. Khim. Geterotsikl. Soedin. 1982, 59-64 (in Russ).
51. Ishkov Yu.V., Zhilina Z.I., Grushevaya Zh.V. Zh. Org. Khim. 1993, 29, 2270-2274 (in Russ).
52. Govorov A.G., Korzhenevsky A.B., Koifman O.I. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved., Khimija i Khim. Tekhnol. 1993, 36(3), 75-81 (in Russ).
53. Govorov A.G., Korzhenevsky A.B., Koifman O.I. Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 1993, 36(9), 86-90 (in Russ).
54. Ageeva T.A., Alopina E.V., Kolodina E.A., Klein E.V., Koifman O.I. J. Porphyrins Phthalocyanines 2008, 12, 436.
55. Golubchikov O.A., Ageeva T.A., Titov V.A. Ross. Khim. Zh. im. D.I. Mendeleeva 2004, 48, 166-172 (in Russ).
56. Ageeva T.A., Vershinina I.A., Gornukhina O.V., Shikova T.G., Titov V.A., Golubchikov O.A. J. Porphyrins Phtalocyanines 2004, 8, 588.
57. Choi H.S., Rybkin V.V., Titov V.A., Shikova T.G., Ageeva T.A. Surface and Coatings Technology 2006, 200, 4479-4488.
58. Zenkevich E.I., Martin J., von Borczyskowski C., Ageeva T.A., Titov V.A., Knyukshto V.N. Macroheterocycles 2008, 1, 59-67.
Received 01.07.2009 Accepted 14.07.2009
