Синтез гетероароматичних біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу і нові шляхи одержання карбенових комплексів перехідних металів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії

ім. Л.М. Литвиненка

Кисельов Артем Вікторович

УДК 547.78+547.79

Синтез гетероароматичних біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу

і нові шляхи одержання карбенових комплексів

перехідних металів

02.00.03 - органічна хімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

Донецьк - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України.

Науковий керівник:

доктор хімічних наук, старший науковий співробітник

Короткіх Микола Іванович,

Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України, завідувач відділу хімії азотовмісних гетероциклічних сполук

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук, старший науковий співробітник

Богза Сергій Леонідович,

Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України, завідувач відділу хімії біологічно активних сполук

кандидат хімічних наук, доцент

Серебряков Ігор Маркович,

Донецький національний університет, доцент кафедри органічної хімії

Захист відбудеться “_13_” березня 2008 р. о__14__ годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради в Інституті фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України за адресою:

83114, м. Донецьк, вул. Р. Люксембург, 70

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України (83114, м. Донецьк, вул. Р. Люксембург, 70)

Автореферат розісланий “_11_” лютого 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 11.216.01 Раєнко Г.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

кон'юговані біскарбени карбеновий комплекс

Актуальність. Стабільні карбени й металокарбенові комплекси набувають все більшого значення у створенні нових ефективних каталізаторів органічних реакцій (олефінування арилгалогенідів за Хеком, сполучення Сузукі, переетерифікації, метатезису олефінів, ацилювання вторинних спиртів карбонільними сполуками, реакцій нуклеофільного заміщення галогену в арилгалогенідах, асиметричного синтезу).

Отримання в 1991 р. Ардуенго і співробітниками першого стабільного гетероароматичного карбену дало потужний поштовх у розвитку хімії карбенів та їх похідних. Однак наявні в літературі дані про полікарбени є суперечливими. На момент початку наших досліджень не було надійної інформації про виділення і хімічні властивості, структурні параметри синглетних гетероциклічних полікарбенів, про стабільність цих сполук.

Серед перспективних об'єктів дослідження особливий інтерес викликають хелатні структури з карбеновим центром в молекулі. Цей тип карбенових структур, що є в хімії синглетних карбенів принципово новим, міг би бути корисним як в органічному синтезі (дифункціональні реагенти, темплатний синтез) так і для одержання металічних комплексних сполук.

Методи одержання металокарбенових комплексів часто обмежені певними експериментальними умовами (основне середовище для in situ процесів, абсолютне середовище для індивідуальних карбенів; обмежений вибір розчинників (з полярними розчинниками більшість карбенів реагує, а в неполярних - нерозчинна більша частина солей металів), так що для реакцій з карбенами доводиться використовувати менш доступні органометалічні сполуки, що накладає обмеження на методи синтезу, а іноді й на структуру одержаних сполук.

У зв'язку з цим перспективними є стабільні в полярних розчинниках ціанометильні похідні азолінів, здатні при нагріванні в полярних розчинниках генерувати карбени, що можуть взаємодіяти далі з електрофільними сполуками металів. Все це націлює на здійснення синтезу каталітично активних металокарбенових комплексних сполук in situ із доступних речовин (азоліни, неорганічні солі металів), що особливо стає привабливим в промисловому синтезі.

Зв'язок з науковими планами й темами. Робота виконувалася в рамках планової бюджетної тематики відділу хімії азотовмісних гетероциклічних сполук ІнФОВ НАН України: „Синтез і циклоперетворення поліциклічних карбеноїдних азольних сполук та їх -ізоелектроних аналогів” (2000-2002 рр.) № ДР 0199U001790, „Синтез стабільних азациклічних карбенів і споріднених С-нуклеофільних структур та їх перетворення” (2003-2005 рр.) № ДР 0102U001881, „Стабільні карбени в органічному синтезі та синтезі комплексів з перехідними металами” (2006 р.) (№ ДР 0106U001192), “Гетероароматичні біскарбени з кон'югованими міжкарбеновими зв'язками” (2001-2005 рр., грант ДФФД 03.07/00215).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є синтез нових типів карбенів і карбеноїдних сполук (кон'югованих біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу, хелатних карбенових комплексів металів) на основі реакції депротонування азолієвих солей основами, вивчення взаємодії отриманих сполук з електрофільними реагентами, а також розробка нових підходів до одержання металокарбенових комплексів. Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні завдання: 1) опрацювання способів синтезу вихідних 1,2,4-триазолієвих солей; 2) опрацювання способів одержання зазначених нових типів карбенових і карбеноїдних структур; 3) вивчення взаємодії біскарбенів, хелатних оксидокарбенів азолієвого ряду, а також похідних 2Н-бензімідазолінів зі сполуками металів.

Об'єкт дослідження - кон'юговані біскарбени ряду 1,2,4-триазолу та хелатні карбенові комплекси металів, ціанометільні похідні 2Н-бензімідазолінів.

Предмет дослідження - синтез і хімічні властивості кон'югованих біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу та хелатних карбенових комплексів металів, реакції ціанометильних похідних бензімідазолінів з солями перехідних металів.

Методи дослідження - методи синтетичної органічної хімії, елементний аналіз, тонкошарова хроматографія, ІЧ-, ЯМР- та мас-спектроскопія, рентгеноструктурний аналіз (РСА).

Наукова новизна.

1) Вперше отримано стабільні місткові (п- і м-фенілен та тетраметиленвмісні) 3,3'-біс-1,2,4-триазол-5-ілідени, в тому числі кон'юговані 1,4-біс(1-алкіл-4-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-3-іл)бензоли шляхом депротонування відповідних біс-1,2,4-триазолієвих солей під дією основ.

2) Синтезовано нові прекурсори стабільних карбенів - 5,5'-незаміщені 3,3'-місткові біс-1,2,4-триазоли шляхом реакції рециклізації 5,5'-незаміщених біс-1,3,4-оксадіазолів з ароматичними амінами.

3) Отримано перші гетероароматичні хелатні карбенові комплекси: 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(феніл-2-оксид)-1,2,4-триазол-5-ілідени лужних металів депротонуванням 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(2-гідроксифеніл)-1,2,4-триазолій перхлорату алкоголятами лужних металів.

4) Розроблено способи одержання карбенових комплексів металів:

а) шляхом реакції ціанометильного похідного 1,3-диметил-2Н-бензімідазоліну з солями металів; причому із хлоридом міді та іодидом срібла отримано монокарбенові комплекси міді і срібла, з іодидом міді і трифенілфосфіновим комплексом хлориду нікелю - біскарбенові комплекси міді і нікелю, а з іодидом нікелю - тетракарбеновий комплекс нікелю;

б) розроблено спосіб одержання біскарбенових комплексів срібла за допомогою реакції ацетатів 1,3-дизаміщених бензімідазолію з нітратом срібла.

5) Досліджено реакції:

а) 3,3'-арилен-біс-1,2,4-триазол-5-іліденів з електрофільними органічними реагентами (сіркою, дифенілдіазометаном) з утворенням відповідних тіонів і азинів,

б) 3,3'-арилен-біс-1,2,4-триазол-5-іліденів з галогенідами й ацетилацетонатами металів з утворенням карбенових комплексів металів);

в) між 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(феніл-2-оксид)-1,2,4-триазол-5-іліденом калію й перхлоратом нікелю з утворенням першого гетероароматичного хелатного карбенового комплексу нікелю;

г) хелатних карбенових комплексів лужних металів із сіркою з утворенням 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(2-гідроксифеніл)-1,2,4-триазол-5-тіону.

6) Знайдено:

а) перетворення 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(2-гідроксифеніл)-1,2,4-триазол-5-тіону з епіхлоргідрином у відповідний азолон, що представляє нову модифікацію реакції Дахлауера - Якеля тіосечовин з оксиранами;

б) нетипове гідролітичне перетворення комплексу 1,3-біс(1-адамантил-4-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-3-іл)бензолу з CоCl₂ у м-феніленбіс(1-адамантил-4-арил-1,2,4-триазол-3-ілій) тетрахлорокобальтат.

7) Підготовлено і виконано РСА карбенових і карбеноїдних сполук - 1,4-біс(1-трет-бутил-4-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-3-іл)бензолу, комплексів 1,3-біс(1-адамантил-4-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-3-іл)бензолу з хлоридом міді (I), гетероароматичного біс[1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(феніл-2-оксид)-1,2,4-триазол-5-іліден]нікелю й прекурсору в його синтезі - 3-феніл-4-(2-ацетоксифеніл)-1,2,4-триазолію, 3,3'-м-фенілен-біс(1-адамантил-4-аріл-1,2,4-триазолій) тетрахлорокобальтату. Методом РСА встановлено непланарне розташування ариленового та триазоліліденового фрагментів у біскарбенах, хелатних карбенових та інших карбенових комплексах. Довжини зв'язків та кути в гетероциклічних ядрах комплексів виявилися ближчими до карбенів, ніж до відповідних азолієвих солей.

Практичне значення роботи полягає в розробці препаративних методів одержання ряду нових типів карбенових і карбеноїдних сполук (біскарбени, хелатні карбенові комплекси), які можуть бути каталізаторами органічних реакцій, застосовуватися в органічному синтезі, а також мати біологічну активність (карбенові та хелатні карбенові комплекси срібла та міді). Зокрема, запропоновано зручні (що не потребують спеціальних умов та застосування карбенів) in situ способи синтезу карбенових комплексів металів, виходячи зі стабільних 2-ціанометил-2Н-бензімідазолінів й 1,3-дизаміщених ацетатів бензімідазолію. Виявлено, що проміжний водорозчинний карбеновий прекурсор - 1-(п-хлорбензил)-3-[(2,4-дихлорфенокси)-2-гідроксипропіл]імідазолій хлорид виявляє антимікробну активність. На основі цієї сполуки синтезовано срібний карбеновий комплекс. 1,3-Ди(п-хлорбензил)-2-цианметил-2Н-бензімідазолін виявляє високу антибактеріальну активність на штамі E. сoli.

Особистий внесок автора полягає в проведенні експериментальних досліджень, обробці отриманих результатів, формулюванні основних положень і висновків дисертаційної роботи.

Співавтори. Постановку задач дослідження здійснено науковим керівником д.х.н. Короткіх М.І., обговорення отриманих результатів проводилося разом з науковим керівником д.х.н. Короткіх М.І., д.х.н. проф. Швайка О.П. та по питанням реакційної здатності сполук з проф. Олійником М.М. ЯМР експерименти та запис спектрів виконала к.х.н. Пехтерева Т.М. Інтерпретацію спектрів проведено разом з д.х.н. Короткіх М.І. та к.х.н. Пехтеревою Т.М. Експеримент з рентгеноструктурного аналізу здійснено проф. Каулі А.Г., Джонс Дж.Н., Дж. Мур та Макдональд Ч.Л.Б. (департамент хімії та біохімії Техаського університету, м. Остін, США). Раєнко Г.Ф. та Кнішевицьким А.В. проведено експеримент з рециклізації оксадіазолів ароматичними амінами на об'єктах, що не входять у дисертацію. Глиняною Н.В., Пановим І.В. та Коваленко О.М. вивчено синтез і властивості монотриазоліліденів та подандних карбенових структур, що також не входять у дисертаційну роботу. Ляпченко Н., Франски Р., Шредером Г., Козик Т. (хімічний факультет університету ім. Адама Міцкевіча, м. Познань, Польща) виконано мас-спектрометрічні дослідження бісазолієвих солей.

Апробація результатів роботи. Основні результати роботи доповідалися на 1-й Всеросійській конференції з хімії гетероциклів пам'яті О.М. Коста (Суздаль, 2000 р.), Міжнародній конференції “Хімія азотвмісних гетероциклів” (Харків, 2000, 2003 рр.), Українській конференції “Львівські хімічні читання” (Львів, 2001, 2005, 2007 рр.), Міжнародній конференції “Reaction Mechanisms and Organic Intermediates” (Санкт-Петербург, 2001 р.), XIX Українській конференції з органічної хімії (Львів, 2001 р.), ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Наука й соціальні проблеми суспільства: медицина, фармакологія, біотехнологія” (Харків, 2003 р.), Міжнародній конференції “Химия и биологическая активность кислород и серусодержащих гетероциклов” (Москва, 2003 р.), 20-й Українській конференції з органічній хімії (Одеса, 2004 р.), Міжнародній конференції “Химия и биологическая активность азотсодержащих гетероциклов” (Москва, 2006 р.), Міжнародній конференції “Хімія азотовмісних гетероциклічних сполук” (Харків, 2006 р.), 21-й Українській конференції з органічної хімії (Чернігів, 2007 р.), ХVIII Менделєєвському з'їзді з загальної та прикладної хімії (Москва, 2007 р.).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 8 статей і тези 21 доповіді на українських і міжнародних наукових конференціях.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В роботі зосереджено увагу на синтезі та властивостях невідомих раніше біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу, створенні хелатних карбенових комплексів лужних та перехідних металів, розробці нових підходів до синтезу карбенових комплексів перехідних металів на основі азолінових реагентів, питаннях будови біскарбенів та карбенових комплексів перехідних металів.

1. Синтез гетероароматичних кон'югованих біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу та їх властивості

Для одержання біскарбенових прекурсорів нами розроблено наступний шлях: рециклізацією відповідних оксадіазолів 1а-в з анілінами синтезовано біс-1,2,4-триазоли 2а-в, кватернізацією яких алкіл- або аралкілгалогенідами отримано біс-1,2,4-триазолій перхлорати 3а-д (схема 1).

Реакцію перетворення 5,5Ч-незаміщених бісоксадіазолів в 5,5Ч-незаміщені біс-1,2,4-триазоли проведено нами вперше. При цьому застосовано кислотний каталіз нуклеофільного розкриття оксадіазольного циклу амінами, чим також запобігається побічне утворення барвників. Нагрівання суміші біс-1,3,4-оксадіазолів 1а-в із трифторацетатом аніліну при 190С у о-дихлорбензолі дає біс-1,2,4-триазоли 2а-в.

Кватернізація отриманих бістриазолів 2а-в алкілгалогенідами легко перебігає в оцтовій кислоті. При спробі введення простих алкільних замісників виявлено в значній мірі (на 25 %) протікання реакції в положення 2 триазольного циклу, що в підсумку приводить до суміші ізомерних солей, які важко розділяються.

Карбеноутворення здійснювали депротонуванням бістриазолієвих солей 3а-г (сіль 3д утворює ілідні сполуки) під дією трет-бутилату калію в толуолі або гідридом натрію в ацетонітрилі (схема 2), відповідно до раніше розробленої в нашому відділі методики на моноядерних системах (Доп. НАН України, 2000, №2, С.135-140), а також використовували як основу гексаметилдисилазанід калію.

Отримання 1,4-біс(1-адамантил-4-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-3-іл)бензолу 5а в типових умовах під дією трет-бутилату калію в толуолі приводить до майже 100% виходу технічного продукту, що містить певну кількість нерозчинних в ароматичних розчинниках домішок (до 30 %). Застосування як депротонуючого агента гексаметилдисилазаніду калію з виходом 65 % дає карбен 5а, придатний до подальшого застосування в синтезі без додаткового очищення.

Найкращий результат отримано при проведенні депротонування трет-бутилатом калію в суміші толуол-метанол 1:1. У цьому випадку утворюється продукт приєднання метанолу до карбену - метоксиазолін 4, який далі розкладається при випаровуванні розчиннику в вакуумі. Розклад азоліну здійснюється легко й не має потреби в багатогодинному нагріванні сполуки у вакуумі (як у варіанті карбенового синтезу за Ендерсом). У цих умовах вихід біскарбену 5а досягає 85 % при високих показниках чистоти.

Одержання ізомерного біскарбену 5а 1,3-біс(1-адамантил-4-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-3-іл)бензолу 5б виявилося найкраще проводити депротонуванням відповідної солі гідридом натрію в ацетонітрилі. Завдяки більшій розчинності в ацетонітрилі солі 3г, ніж її адамантильного аналогу 3а, біскарбен 5г також отримували депротонуванням гідридом натрію. Проведено співставлення властивостей біскарбену 5г з адамантилзаміщеними спорідненими структурами та виконано РСА біскарбену (рис.1).

Біскарбену 5г притаманна транс-структура відносно феніленового містка с розворотом останнього на 30 відносно триазолієвих ядер. Причому згідно з порядками зв'язків С⁵-N¹ (1.753) та С⁵-N⁴ (1.511) можна зробити висновок про помітний внесок ілідної резонансної форми триазоліліденового циклу.

Для дослідження впливу феніленового містка на стабільність біскарбенів було синтезовано також карбен 5в, у якому карбенові ядра розділені містком з такою ж кількістю вуглецевих атомів (чотири), але які не утворюють кон'югованого ланцюга.

Найбільш важливою спектральною характеристикою отриманих біскарбенів 5а-г є специфічний сигнал ядер карбенового вуглецю у спектрі ¹³С ЯМР, що спостерігається в області 203-208 м.ч., при цьому для біскарбену 5а сигнал має місце при 207 м.ч., для біскарбенів 5б,в,г - 207, 208 й 203 м.ч. відповідно (пор. для монокарбенів триазольного ряду 210-214 м.ч.). Наявні відмінності у хімзсувах карбенового вуглецю пов'язані, імовірно, з взаємодією між карбеновими циклами через ароматичний місток, яка в такому разі найбільша для трет-бутилзаміщеної сполуки 5г та майже однакова для інших кон'югованих сполук, що можливо пов'язане зі зменшенням впливу на кон'югацію трет-бутильного радикалу порівняно з адамантильним.

Біскарбени 5а-г - стабільні сполуки у відсутності вологи, помітно не змінюються при зберіганні протягом декількох місяців. Деякі взірці біскарбенів, зокрема, 5а,г суттєво не змінюються при зберіганні на відкритому повітрі протягом декількох діб.

Як електрофільні реагенти для реакції з отриманими біскарбенами обрано сірку - відому пастку карбенів і сполуки металів, зокрема, міді (I), що утворюють досить міцні зв'язки з карбеновими центрами, кобальту, як типового d-металу, а також празеодиму, як представника f-металів.

При дії на карбени 5а,г сіркою в толуолі в м'яких умовах (25 С) легко перебігає реакція утворення бістіонів 6а,б, що хімічним шляхом підтверджує структуру карбену.

Реакція біскарбену 5г з дифенілдіазометаном дає виключно стабільний азин 6в, забарвлений у жовтий колір, замість передбачуваної in situ реакції з триплетним дифенілкарбеном.

Взаємодія біскарбену 5б із солями важких металів (CuCl, CoCl₂) приводить до утворення відповідних біскарбенових комплексів 7а,б (схема 3)

Одержання мідного комплексу 7а (рис. 2) в ацетонітрилі супроводжується накопиченням побічних продуктів, утворення яких значно зменшується при проведенні реакції в суміші ацетонітрил-тетрагідрофуран 1:1. У спектрі ¹³С ЯМР мідного комплексу 7а зміщення карбенового сигналу в сильне поле на 31 м.ч. до 176 м.ч. є типовим для карбенових комплексів важких металів.

Комплекс карбену 5б з іодидом міді (I) первісно виділяється майже кількісно, але при перекристалізації в полярних розчинниках (диметилформамід, диметилсульфоксид) зазнає розкладу з утворенням забарвлених у темні кольори продуктів.

Кобальтовий комплекс 7б стійкий до дії кисню, але нестійкий гідролітично. Перекристалізація з диметилформаміду в присутності вологи супроводжується утворенням гідроксиду кобальту й кристалів солі 8 (схема 4, рис. 3).

З метою подальшого вивчення магнітних властивостей карбенових комплексів проведено реакцію біскарбену 5а з трисацетилацетонатом празеодиму, де одержано відповідний біскомплекс 9 (схема 5).

2. Синтез гетероароматичних хелатних карбонових комплексів ряду 1,2,4-триазолу

В основу синтезу хелатних карбенових комплексів покладено депротонування функціональних 1,2,4-триазолієвих солей з о-гідроксигрупою в ароматичному ядрі. Структура, що одержується при цьому (рис. 4), формально повинна містити ароматичний цикл.

Синтез 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(2-гідроксифеніл)-1,2,4-триазолій перхлорату 10 було проведено у дві стадії: 1) реакцією рециклізації 2-феніл-1,3,4-оксадіазолу 13 з о-амінофенолом 12 в о-дихлорбензолі отримано 3-феніл-4-(2-гідроксифеніл)-1,2,4-триазол 11; 2) кватернізацією 1-бромадамантаном триазолу 11 в оцтовій кислоті одержано 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(2-гідроксифеніл)-1,2,4-триазолій перхлорат 10 (схема 6).

Депротонування солі 10 здійснювалося як під дією трет-бутилатів лужних металів в ароматичних розчинниках, так і з гідридами металів (К, Na) в ацетонітрилі, діоксані або тетрагідрофурані. У всіх випадках одержували сполуки типу 15, де оксидокарбенову структуру 14 стабілізовано металом. Дія одного еквівалента основи на сіль 10 не приводить до утворення відповідного цвіттеріону 14а, а дає хелатний карбеновий комплекс 15 і вихідну сіль у співвідношенні 1:1.

Подальше дослідження показало залежність структури комплексу від природи лужного металу та умов проведення реакції депротонування солі 10. Депротонування в толуолі приводило до того, що натрієвий і літієвий варіанти сполуки 15 (М = Li, Na) виділялися у вигляді комплексів 16 з відповідними перхлоратами металів, калієвий варіант лише частково містив комплекс із перхлоратом (вміст сполуки 16 ~ 20 %). При наявності в реакційній суміші трет-бутилового спирту комплекси натрію та калію одержували у вигляді сполук типу 15.

Розрахунки за полуемпіричним методом РМ-3 показали, що структура формально ароматичного комплексу 15 дійсно близька до планарної з невеликим викривленням, зумовленим певним розворотом ароматичного ядра в положенні 4 триазольного кільця.

Завдяки принаймні частковій дисоціації карбенових комплексів лужних металів (або пуш-пульної взаємодії як у сполуці 16) в ацетонітрилі й малій розчинності перхлорату калію в органічних розчинниках нами проведена обмінна реакція між перхлоратом нікелю й калієвим комплексом 15а з утворенням оксидокарбенового комплексу нікелю 17 (схема 7).

За допомогою рентгеноструктурного аналізу (рис. 5) встановлено, що комплекс 17 має неплоску цис-структуру.

Зокрема, помітно непланарними є у сполуці металовмісні цикли [діедральні кути (С¹5-N¹4-C¹30-C¹35) 26.7, (С²5-N²4-C²30-C²35) 30.2; (N¹4-C¹5-Ni-О¹1) -41.6, (N²4-C²5-Ni-О²1) -40.8], що перешкоджає їх повноцінній ароматичній взаємодії. Причиною цього можуть бути специфічне розташування орбіталей атома нікелю у просторі та стеричні перешкоди, які виникають завдяки об'ємним адамантильним групам у цис-структурі, що несподівано виявилася більше вигідною, ніж транс.

Перетворення сполук 15а-в із сіркою відбувається протягом 0.5 год у толуолі і після підкислення реакційної суміші оцтовою кислотою тіон 18 виділяється у вигляді фенольної форми.

Отриманий тіон 18 містить два нуклеофільних центри. З метою виявлення можливості одержання мономерів на його основі здійснена реакція з епіхлоргідрином. Однак з'ясувалося (схема 8), що реагує тільки один із центрів (атом сірки), навіть якщо в реакцію вступає фенолятне похідне тіону 18, що, можливо, пов'язане з більшою швидкістю реакції епіхлоргідрину з атомом сірки тіону й відповідно швидкішим процесом утворення азолонового похідного 19 (через можливі проміжні цвітеріон 19а та тіолан 19б) у порівнянні з реакцією по фенольному гідроксилу 20.

Знайдене перетворення представляє нову модифікацію реакції Дахлауера - Якеля оксиранів з тіосечовинами. На відміну від відомих реакцій з NH-функціональними тіокарбамідами, реакція тіону 18 перебігає дуже легко навіть у низькополярному толуолі.

Сигнал атома вуглецю С⁵ у спектрах отриманих комплексів 15-17 спостерігається в області 163-184 м.ч. Такого істотного зміщення сигналу карбенового вуглецю в сильне поле ( приблизно 27 м.ч.) дотепер не було відомо для карбенових комплексів лужних металів. Синтезовані в роботі [Comm. Inorg. Chem., 2004, Vol. 25, P. 75-129] карбенові комплекси літію незначно відрізняються від карбенів за хімзсувом карбеноїдного атома вуглецю ( 8-18 м. д). Логічне пояснення більш сильного ефекту в сполуках 15 - вплив ароматичної природи циклу в комплексі та реалізація внутрімолекулярної sp²-р взаємодії.

Для підтвердження інтерпретації сигналів у спектрах ЯМР ¹³С було проведено вимір часу спін-решіткової релаксації (T₁) для солі 10, калієвого 15а й нікелевого 17 комплексів, модельних сполук: триазолієвої солі 21, карбену 22, 2,4,6-трибромфенолу (a), 2,4,6-трибромфеноляту калію (б), а також проведено порівняння з такими для 2-триметиламонійфенолу (в) і 2-триметиламонійфеноляту калію (г) (табл. 1). Слід зазначити, що в літературі час релаксації T₁ ще не використовували для вивчення карбенів та їх комплексів.

Таблиця 1. Хімзсуви (, м.ч.) і час спін-решіткової релаксації [T₁, с] четвертинних і карбенових (С⁵) вуглецевих атомів в ¹³С ЯМР спектрах триазолієвих солей 10, 21, комплексів 15а, 17, 1,2,4-триазол-5-ілідену 22 і модельних сполук а, б, в, г

сполука	C5 [T1]	C3 [T1 ]	С2N або C1-O [T1]	C1N або C2 [T1]; C1C [T1]
10	142.73	153.12	123.41	121.26; 119.59
15а	183.59	154.03 [3.2 (0.4)]	167.16 [2.5 (0.2)]	127.12 [1.4 (0.6)]; 125.95 [6.9 (2.3)])
17	162.94 [0.48 (0.10)]	148.81 [4.3 (0.2)]	160.32 2.9 (0.2)]	126.46 [2.9 (0.1)]; 126.14 [2.7 (0.2)]
21	142.01 [0.12 (0.01)]	152.50 [3.0 (0.3)]	-	132.28 [1.7 (0.1)]; 122.97 [2.2 (0.3)]
22	209.91 [6.7 (2.7)]	150.98 14.7 (1.9)]	127.76 [14.1 (0.7)]	139.25 [12.3 (1.0)]; 121.35 [7.8 (0.6)]
аа	-	-	148.95 [20.3 (2.4)]	110.46; 112.73в [9.7 (0.5); 12.5 (1.5)]
ба	-	-	161.31 [11.1 (1.0)]	114.57; 95.99в [4.8 (0.2); 3.2 (0.2)]
вб	-	-	155.6	116.4
гб	-	-	168.3	120.5

Примітка: ^а експериментальні дані; ^б розрахункові хімзсуви, що базуються на інкрементах груп; ^в C⁴ (T₁).

Хімічне зв'язування карбенового центра повинно б вести до зменшення його значення T₁. Дійсно, спостерігається зменшення часу релаксації T₁ для карбеноїдних атомів (близько 0.1 с і нижче). За допомогою показника Т₁ можна розрізняти близькі сигнали, як це зроблено для сигналів C^2N й C⁵ у спектрі комплексу 17.

Ці висновки добре узгоджуються з результатами АРТ експерименту - у спектрах карбеноїдний і карбеновий сигнали зменшують інтенсивність у порівнянні з іншими сигналами.

Таким чином, вимір часу релаксації T₁ є зручним способом ідентифікації карбеноїдних сигналів у випадку ускладнень з розшифровкою спектрів ЯМР ¹³С, пов'язаних з наявністю близькорозташованих схожих сигналів.

Внутрімолекулярні неароматичні карбенові комплекси ряду імідазолу

З метою отримання потенційних біологічно активних сполук синтез внутрімолекулярних карбенових комплексів було поширено на 2-гідроксипропілімідазолієві сполуки.

Для цього у дві стадії одержували прекурсори - 3-заміщені 2-гідроксипропілімідазолієві солі 26: на першій проводилася взаємодія оксиранів 23 з імідазолом у присутності основ, на другій - кватернізація отриманих 3-заміщених 2-гідроксипропілімідазолів 24 алкілюючими агентами (схема 9).

Існуючі методи приєднання імідазолів до оксиранів вимагають тривалого нагрівання реакційної суміші (Пат. 0084834 EP, СО7D 249/08, 233/60, опубл. 3.08.83), і реакція супроводжується побічними процесами. Для вдосконалення методики нами запропоновано варіанти синтезу з використанням алкоголятів, як основних каталізаторів, і вивчено вплив розчиннику на перебіг процесу.

Найкращі результати одержання 1-імідазоліл-2-пропанолів 24а-і (вихід до 92%) досягнено проведенням реакції в ацетонітрилі при 40 C у присутності трет-бутилату натрію.

Установлено, що реакція кватернизації азолів 24 при використанні метиліодиду добре перебігає при кімнатній температурі в апротонних полярних розчинниках (диметилформамід, диметилсульфоксид й ін.) з еквівалентом алкілюючого агенту. При використанні як алкілюючого агенту n-хлорбензилхлориду реакція з азолом 24в перебігає тільки при кип'ятінні в диметилформаміді з утворенням відповідної солі 27, яка, згідно з даними, одержаними В.П. Черних і співавт. у Національній фармацевтичній академії (м. Харків), є біологічно активною сполукою з високою антибактеріальною активністю на штамах S. aureus, B. subtilis, P. aeruginosa та E.coli.

Для можливого посилення антимікробної активності структури типу 27 в неї введено також біологічно активний атом срібла за методом Ліна додаванням до сполуки 27 оксиду срібла в дихлорметані, внаслідок чого отримано неароматичний внутрімолекулярний карбеновий комплекс 28 (схема 10).

Отже, внутрімолекулярні карбенові комплекси лужних і перехідних металів одержано за допомогою реакцій депротонування гідроксиарилазолієвих (1,2,4-триазолієвих і імідазолієвих) солей. На відміну від алкоголятних карбенових комплексів, хелатним (фенолятним) притаманна більша стабільність і менша реакційна здатність у реакціях з електрофілами, що імовірно пов'язано з ароматичною стабілізацією цих нових комплексних сполук.

3. Синтез карбенових комплексів перехідних металів на основі похідних 2Н-азолінів

Деякі ціанометильні похідні азолінів здатні розпадатися при нагріванні на карбен та ацетонітрил (Доп. НАН України, 2000, №2, С. 135-140). Хоча це перетворення поки не вдалося здійснити для аналогів, ми припустили, що реакція може відбуватися в присутності металічних електрофільних агентів.

За вихідні сполуки брали як уже відомі 2-ціанометильні похідні 2Н-бензімідазолінів 29а,б,г, так і нове похідне 29в.

Для синтезу іонних комплексів срібла отримано азолінові реагенти (2-ацетокси-2Н-бензімідазоліни) в іонізованій, несхильній до оксидації формі ацетатів бензімідазолію 30а-в. Для цього обрано шлях обміну іонів у відповідних перхлоратах або хлоридах бензімідазолію дією калій ацетату в спиртах або оцтовій кислоті.

Вихідне 2-ціанометильне похідне 2Н-бензімідазоліну 29а одержували відомим способом - депротонуванням відповідної 1,3-диметилбензімідазолієвої солі дією гідриду натрію в безводному ацетонітрилі (Доп. НАН України, 1998, №6, С. 149-153). Для реакції використовували такі солі металів: хлориди СuCl та NiCl₂, іодиди NiІ₂, CuІ, AgІ (схема 11).

При кип'ятінні в ацетонітрилі азоліну 29а з NiІ₂ отримано тетракарбеновий комплекс 31. Такий тип карбенових комплексів (з чотирма карбенами) для іонних сполук нікелю дотепер не виділявся.

Взаємодію азоліну 29а із хлоридом нікелю, через малу розчинність останнього, виявилося зручним провести в ацетонітрилі із бістрифенілфосфіновим комплексом цієї солі. В результаті отримано біскарбеновий комплекс нікелю 32 з майже кількісним виходом.

При нагріванні азоліну 29а з CuІ утворюється біскарбеновий комплекс міді 33, аналогічний біскарбеновим комплексам міді, отриманим із імідазол-2-іліденів і трифлату міді (Organometallics,1993, № 12, р. 3405). Із хлоридом міді в аналогічних умовах отримано монокарбеновий комплекс хлориду міді 34. Будову комплексу 33 доведено рентгеноструктурним аналізом (рис. 6).

При дії нітрату або перхлорату срібла на азолін 29а, останній зазнає оксидації у відповідну азолієву сіль і виділяється колоїдне срібло. Монокарбеновий срібний комплекс 35 виявилося можливим одержати реакцією азоліну 29а з малорозчинним іодидом срібла.

Слід зазначити, що інші похідні 2-ціанометил-2Н-бензімідазолінів 29б-г, що випробовувалися в роботі, виявилися значно менш активними в порівнянні з похідним 29а. Це, імовірно, пов'язано з електроноакцепторною дією бензильних і фенільних ядер на гетерокільце, що зменшує електронну густину в кільці азоліну і тому стабілізує зв'язок С²Н.

Для синтезу комплексів срібла замість 2-ціанометилазолінів, що відновлюють іони срібла, випробувані 2-ацетоксиазоліни (ацетати азолію). Дією на ацетати 30а-в нітрату срібла при нагріванні реагентів (мольне співвідношенні реагентів 2:1) в ацетонітрилі і захисті від світла отримано біскарбенові комплекси срібла іонного типу 36а-в з виходами 43-85%. Взаємодія нітрат іона з металом в комплексах 36 слабка, на відміну від, наприклад, галогенідних комплексів, де сильна взаємодія з металом означає участь галогенід іона в зовнішній сфері комплексу як ліганда) (схема 12).

Комплекси 36а-в можуть легко обмінювати нітрат іон на перхлорат (при дії натрій перхлорату) або галогенід іони (при дії, наприклад, тетраалкіламонійгалогеніду). Заміна нітрат аніона на хлорид легко здійснюється дією на розчин комплексу 36в у диметилформаміді тетраалкіламонійхлориду. Отриманий хлоридний комплекс 37 відзначається більшою фотостійкістю в порівнянні з нітратним.

Таким чином, нами вперше синтезовано гетероароматичні карбенові комплекси важких металів 31-37 за допомогою реакцій азолінового реагенту - 2-ціанометилазоліну 29а і ацетатів азолію 30а-в. Азоліни виступають у реакції як карбеноїдні реагенти й умовно можуть розглядатися як приховані карбени (криптокарбени).

ВИСНОВКИ

В роботі вирішено задачу створення нових типів карбенових сполук: кон'югованих біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу, кон'югованих біскарбенових і хелатних карбенових комплексів металів, розроблено нові шляхи одержання металокарбенових комплексів ряду бензімідазолу.

1) Вперше одержано стабільні місткові (п- та м-фенілен-, тетраметиленвмісні) кон'юговані біскарбени - 3,3'-біс-1,2,4-триазол-5-ілідени шляхом депротонування відповідних 1,2,4-триазолієвих солей під дією основ та досліджено їх хімічні властивості у реакціях з електрофільними реагентами.

2) Синтезовано перші представники гетероароматичних хелатних карбенових комплексів лужних металів депротонуванням 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(2-гідроксифеніл)-1,2,4-триазолій перхлорату алкоголятами лужних металів.

3) Проведено обмінну реакцію між 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(феніл-2-оксид)-1,2,4-триазол-5-іліденом калію й перхлоратом нікелю з утворенням першого гетероароматичного хелатного карбенового комплексу нікелю.

4) Запропоновано новий спосіб одержання карбенових комплексів металів шляхом реакції 1,3-заміщених-2Н-бензімідазолінів (2-ціанометил та 2-ацетокси) з солями перехідних металів.

5) Реакцію рециклізації 1,3,4-оксадіазолів з ароматичними амінами поширено на 5,5'-незаміщені 2,2'-місткові бісоксадіазоли з отриманням відповідних 3,3'-місткових біс-1,2,4-триазолів.

6) Отримано внутрімолекулярний неароматичний хелатний карбеновий комплекс срібла дією на 1-(п-хлорбензил)-3-[(2,4-дихлорфенокси)-2-гідроксипропил]імідазолій хлорид оксидом срібла.

7) Знайдено перетворення 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(2-гідроксифеніл)-1,2,4-триазол-5-тіону з епіхлоргідрином у відповідний азолон, що представляє нову модифікацію реакції тіосечовин з оксиранами (реакція Дахлауера - Якеля);

8) Знайдено нетипове гідролітичне перетворення комплексу 1,3-біс(1-адамантил-4-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-3-іл)бензолу з CоCl₂ у м-фенілен-біс(1-адамантил-4-аріл-1,2,4-триазол-3-ілій) тетрахлорокобальтат.

9) Новий карбеновий прекурсор - 1-(п-хлорбензил)-3-[(2,4-дихлорфенокси)-2-гідроксипропіл]імідазолій хлорид виявляє антибактеріальну активність in vitro на штамах S. aureus, B. subtilis, P. aeruginosa та E.coli (MIC 31.25-62.5 мг/л). 1,3-Ди(п-хлорбензил)-2-цианметил-2Н-бензімідазолін демонструє високу активність на штамі E. сoli (MIC 7.8 мг/л), але малоактивний на інших видах мікроорганізмів, що використовувалися.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА

1. Короткіх М.І., Кисельов А.В., Пехтерева Т.М., Швайка О.П. Cинтез 2- та 5-незаміщених імідазолієвих солей і їх аналогів з гідроксипропіленовою ланкою // Укр. хім. ж. - 2001. - №.11-12. - С. 97 - 103.

2. Коротких Н.И., Раенко Г.Ф., Киселев А.В., Книшевицкий А.В., Швайка О.П., Каули А.Г, Джонс Дж.Н., Макдональд Ч.Л.Б. // Синтез стабильных гетероароматических карбенов ряда бензимидазола и 1,2,4-триазола и их прекурсоров. Сборник “Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов”. М.: IBS PRESS. - 2002. - Т.1. - С. 279-299.

3. Короткіх М.І., Кисельов А.В., Раєнко Г.Ф., Олійник М.М., Швайка О.П. Перший стабільний кон'югований біскарбен // Доп. НАН України. - 2003. - № 6. - С. 142-146.

4. Lyapchenko N., Franski R., Schroeder G., Kozik T., Shvaika O.P., Kiselyov A.V., Korotkikh N.I. Electrospray ionization and liquid secondary ion mass spectrometric study of N-heterocyclic carbenes and their 1,2,4-triazolium salt precursors // International Journal Mass Spectrometry. - 2003. - Vol. 228. - Р. 61-68.

5. Коротких Н.И., Киселев А.В., Книшевицкий А.В. Раенко Г.Ф., Пехтерева Т.М., Швайка О.П. Реакции рециклизации 1,3,4-оксадиазолов и бис-1,3,4-оксадиазолов в производные 1,2,4-триазола. Синтез 5-незамещенных 1,2,4-триазолов // ХГС. - 2005. - № 7. - С. 875-879.

6. Короткіх М.І., Кисельов А.В., Пехтерева Т.М., Швайка О.П., Каулі А.Г., Джонс Дж.Н. Хелатні гетероароматичні аніонокарбенові комплекси - новий тип карбеноїдних структур // Доп. НАН України. - 2005. - № 6. - С. 150-155.

7. Korotkikh N.I., Shvaika O.P., Rayenko G.F., Kiselyov A.V., Knishevitsky A.V., Cowley A.H., Jones J.N., Macdonald C.L.B. Stable Heteroaromatic Carbenes of the Benzimidazole and 1,2,4-Triazole Series [Електронний ресурс] // ARKIVOC. - 2005. - №8. - Р. 10-43. - Режим доступу до журн.: http://content.arkat-usa.org/ARKIVOC/JOURNAL_CONTENT/manuscripts/2005/UK-1234DR%20as%20published%20mainmanuscript.pdf

8. Короткіх М.І., Раєнко Г.Ф., Кисельов А.В., Книшевицький А.В. Стабільні карбени та протокарбенові сполуки // Фундаментальні орієнтири науки. Хімія та наукові основи перспективних технологій. Сбірник статей за матеріалами проектів ДФФД. - К.: Академперіодика. - 2005. - С. 43-57.

9. Коротких Н.И., Киселев А.В., Книшевицкий А.В., Раенко Г.Ф., Швайка О.П. Синтез стабильных гетероароматических бискарбенов ряда 1.2.4-триазола // 1-я Всероссийская конференция по химии гетероциклов памяти А.Н. Коста. Суздаль, 19-23 сентября 2000 г. - Суздаль, 2000. - С. 230.

10. Короткіх М.І., Раєнко Г.Ф., Кисельов А.В., Пехтерева Т.М., Швайка О.П. Взаємодія азолів з адамантилбромідом та оксиранами // Міжнародна конференція “Хімія азотвмісних гетероциклів (ХАГ-2000)”. Харків, 2-5 жовтня 2000 р. - Харків, 2000. - С.132.

11. Короткіх М.І., Кисельов А.В., Книшевицький А.В., Раєнко Г.Ф., Швайка О.П. Синтез стабільних гетероароматичних карбенів Тез. доп. міжнар. конфер. “Хімія азотвмісних гетероциклів (ХАГ-2000)”. Харків, 2-5 жовтня 2000 р. - Харків, 2000. - С.133.

12. Короткіх М.І., Раєнко Г.Ф., Кисельов А.В., Книшевицький А.В., Швайка О.П. Стабільні гетероароматичні карбени як реагенти для органічного синтезу // Конференція “Львівські хімічні читання”. Львів, 24-25 травня 2001 р. - Львів: Видавн. центр Львівського нац. ун-ту ім. І. Франка. - 2001. - О8.

13. Korotkikh N.I., Rayenko G.F., Kiselyov A.V., Knishevitsky A.V., Shvaika O.P., Cowley A.H., Мacdonald С.L.B. Heteroaromatic carbenes as intermediates in the reactions of azolium salts to azoline derivatives // International Conference “Reaction Mechanisms and Organic Intermediates”. Saint-Petersburg (Russia), June 11-14 2001. - Saint-Petersburg, 2001. - Р. 73-74.

14. Короткіх М.І., Раєнко Г.Ф., Кисельов А.В., Книшевицкий А.В., Швайка О.П. Стабільні гетероароматичні карбени та біскарбени та їх взаємодія з електрофілами // XIX Українська конференція з органічної хімії. Львів, 10-14 вересня 2001 р. - Львів: Видавн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. - 2001. - С. 476.

15. Korotkikh N.I., Kiselyov A.V., Shvaika О.P. 3-Phenyl-1,2,4-triazolin-5-ylidene-4-phenyl-2'-oxide potassium is the first representative of a stable potassium-heteroaromatic system // International Conference “Chemistry of Nitrogen containing heterocycles ”. Kharkiv (Ukraine), Sep. 30 - Oct. 3 2003. - Kharkiv, 2003. - Р. 174.

16. Коротких Н.И., Киселев А.В., Черных В.П., Швайка О.П. Синтез 2-арилимидазо-[2,1-b]бензотиазолов и 3-замещенных 1-имидазолил-2-пропанолов с противогрибковой активностью // Международная конференция “Химия и биологическая активность синтетических и природних соединений. Кислород и серусодержащие гетероциклы”. Москва, 12-14 октября 2003 г. - Москва: IBS PRESS. - 2003. -С. 117-118.

17. Короткіх М.І., Швайка О.П., Кисельов А.В., Кнішевицький А.В., Каулі А.Г., Дж.Н.Джонс. Хімія стабільних карбенів. Досягнення та проблеми // 20-та Українська конференція з органічної хімії. Одеса, 20-25 вересня 2004 р. - Одеса: Астропринт. - 2004. - Т.1. - С. 26.

18. Короткіх М.І., Кисельов А.В., Швайка О.П., Каулі А.Г., Джонс Дж.Н. 2-Ціанометилазоліни як криптокарбени. Реакції з солями важких металів // 20-та Українська конференція з органічної хімії. Одеса, 20-25 вересня 2004 р. - Одеса: Астропринт. - 2004. - Т.1. - С. 366.

19. Короткіх М.І., Kiselyov A.V., Кнішевицький А.В., Швайка О.П. Cтабільні карбени ряду 1,2,4-триазолу і бензімідазолу та їх перетворення // Конференція “Львівські хімічні читання”. Львів, 25-27 травня 2005 р. - Львів: Видавн. центр Львівського нац. ун-ту ім. І. Франка. - 2005. - П19.

20. Коротких Н.И., Раенко Г.Ф. Киселев А.В., Книшевицкий А.В., Швайка О.П., Глиняная Н.В., Панов И.Н., Каули А.Г., Джонс Дж.Н., Мур Дж. А. Стабильные карбены. Внедрение в связи С-Н и реакция со сложноэфирной функцией. Новые расщепление и термическое превращение 1,2,4-триазол-5-илиденов // 3-я Международная конференция “Химия и биологическая активность азотсодержащих гетероциклов”. Черноголовка, 20-23 июня 2006 г. - М.: МБФНП (ICSPF), 2006. - Т.1. - С.323-326.

21. Коротких Н.И., Киселев А.В., Швайка О.П., Коваленко А.Н., Каули А.Г., Джонс, Дж.Н., Мур Дж. А. Новые подходы к синтезу карбеновых комплексов щелочных и переходных металлов на основе гетероароматических карбенов и их прекурсоров // 3-я Международная конференция “Химия и биологическая активность азотсодержащих гетероциклов”. Черноголовка, 20-23 июня 2006 г. - М.: МБФНП (ICSPF), 2006. - Т.2. - С.145-146.

22. Коротких Н.И., Швайка О.П., Киселев А.В., Книшевицкий А.В., Каули А.Г., Мур Дж. А. Новое в химии стабильных карбенов / Международная конференция “Химия азотсодержащих гетероциклов”. Харьков, 2-6 октября 2006 г. - Харьков, 2006. - С. 123.

23. Киселев А.В., Книшевицкий А.В., Коротких Н.И., Коваленко А.Н., Пехтерева Т.М., Швайка О.П., Каули А.Г., Мур Дж. А. Новые типы карбеновых комплексов серебра и меди (I) / Международная конференция “Химия азотсодержащих гетероциклов”. Харьков, 2-6 октября 2006 г. - Харьков, 2006. - С. 124.

24. Швайка О., Кисельов А., Кнішевицький А., Глиняна Н.В., Раєнко Г.Ф., Короткіх М.І. Нові перетворення стабільних карбенів та криптокарбенів / Тез. доп. на конф. “Львівські хімічні читання”. Львів, 30 травня - 1 червня 2007 р. - Львів: Видавн. центр Львівського нац. ун-ту ім. І. Франка. - 2007. - У59.

25. Кисельов А., Короткіх М.І., Пехтерева Т.М., Швайка О., Каули А., Мур Дж. Гетеро ароматичні місткові біскарбени ряду 1,2,4-триазолу та металічні комплекси на їх основі / Тез. доп. на конф. “Львівські хімічні читання”. Львів, 30 травня - 1 червня 2007 р. - Львів: Видавн. центр Львівського нац. ун-ту ім. І. Франка. - 2007. - О29.

26. Коротких Н.И., Кисельов А.В., Книшевицкий А.В., Глиняная Н.В., Каули А.Г., Мур Дж.А., Раенко Г.Ф., Швайка О.П. Новые превращения стабильных карбенов / Тез. докл. на Менделеевском съезде по общей и прикладной химии. Москва, 23-28 сентября 2007 г. - Москва, 2007. - С. 275.

27. Киселев А.В., Коротких Н.И., Пехтерева Т.М., Швайка О.П., Каули А.Г., Джонс Дж.Н., Мур Дж.А. Карбеновые комплексы 1,2,4-триазол-5-илиденов / Тез. докл. на Менделеевском съезде по общей и прикладной химии. Москва, 23-28 сентября 2007 г. - Москва, 2007. - С. 1214.

28. Коротких М.І., Кисельов А.В., Кнішевицький А.В., Глиняна Н.В., Раєнко Г.Ф., Швайка О.П. Стабільні карбени в синтезі гетероциклічних сполук / Доп. на 21-й Українській конференції з органічної хімії. - Чернігів, 1-5 жовтня 2007 р. - Київ, 2007. - Т.1.- С. 38.

29. Кисельов А.В., Коротких М.І., Пехтерева Т.М., Швайка О.П., Каулі А.Г., Мур Дж.А. Гетероароматичні місткові біскарбени ряду 1,2,4-триазолу та їх властивості / Доп. на 21-й Українській конференції з органічної хімії. - Чернігів, 1-5 жовтня 2007 р. - Київ, 2007. - Т.1.- С. 185.

АНОТАЦІЯ

Кисельов А.В. Синтез гетероароматичних біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу й нові шляхи одержання карбенових комплексів перехідних металів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за фахом 02.00.03. - органічна хімія. Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М. Лит-виненка НАН України, м. Донецьк, 2007 р.

Вперше отримано кон'юговану біскарбенову систему 3,3'-арилен-біс-1,2,4-триазол-5-іліденів дією на відповідні бісазолієві солі основами в органічних розчинниках. На основі синтезованих біскарбенів одержано та охарактеризовано комплекси з рядом сполук металів (CuCl, Рг(асас)₃, СоС1₂).

Депротонуванням 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(2-гидроксифеніл)-1,2,4-триазолій перхлорату вперше отримано стабільні хелатні гетероароматичні карбенові комплекси лужних металів. Обмінною реакцією 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(феніл-2-оксид)-1,2,4-триазол-5-ілідену калію з перхлоратом нікелю одержано відповідний хелатний карбеновий нікелевий комплекс.

Запропоновано новий спосіб одержання металокарбенових комплексів ряду бензімідазолу, виходячи з доступних неорганічних сполук перехідних металів (NiІ₂, CuІ, AgІ, CuCl, NiCl₂) реакцією з 1,3-диметил-2-ціанометил-2Н-бензімідазоліном. Отримано карбенові комплексі срібла іонізованого типу реакцією 2-ацетокси-2Н-бензімідазолінів з нітратом срібла.

Синтезовано і випробувано на фармацевтичну активність ряд карбенових прекурсорів. Виявлено антимікробну активність похідних 3-арилокси-2-гідроксипро-пілімідазолу, 1,3-ди(n-хлорбензил)-2-ціанметил-2Н-бензімідазоліну, 1-(n-хлорбензил)-3-[(2,4-дихлорфенокси)-2-гідроксипропіл]імідазолій хлориду. На основі останнього отримано неароматичний внутрімолекулярний карбеновий комплекс срібла.

Ключові слова: кон'юговані біскарбени, карбенові та оксидокарбенові комплекси металів, азоліни, 2-гідроксипропілімідазоли, рециклізації.

АННОТАЦИЯ

Киселев А.В. Синтез гетероароматических бискарбенов ряда 1,2,4-триазола и новые пути получения карбеновых комплексов переходных металлов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03. - органическая химия. Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко НАН Украины, г. Донецк, 2007 г.

Диссертация посвящена синтезу новых типов стабильных гетероароматических карбенов - конъюгированных 3,3'-мостиковых бис-1,2,4-триазол-5-илиденов, хелатных карбеновых комплексов ряда 1,2,4-триазола и внутримолекулярных карбеновых комплексов ряда имидазола, изучению их свойств в реакциях с электрофильными реагентами, а также разработке новых способов получения металлокарбеновых комплексов на основе стабильных предшественников карбенов: 2-цианметил- и 2-ацетокси-2Н-бензимидазолинов.

Впервые синтезированы представители конъюгированной бискарбеновой системы 3,3'-арилен-бис-1,2,4-триазол-5-илиденов действием на соответствующие бисазолиевые соли основаниями в органических растворителях (ацетонитрил, толуол). На примере синтеза 1,3-бис(1-адамантил-4-фенил-1,2,4-триазол-5-илиден-3-ил)бензола разработана новая модификация реакции депротонирования азолиевых солей, включающая применение ароматического растворителя в смеси со спиртом, что приводит к повышению выходов продуктов и снижению продолжительности реакции. На примерах синтеза двух бискарбенов показано, что депротонирование бисазолиевых солей гидридом натрия в ацетонитриле дает наилучшие результаты по чистоте полученных продуктов.

На основе синтезированных бискарбенов получены комплексы с рядом соединений металлов (CuCl, Pr(аcаc)₃, СоС1₂). Комплекс с СоС1₂ при нагревании в присутствии влаги подвергается новому для карбеновых комплексов гидролитическому превращению в соответствующий тетрахлорокобальтат бис-1,2,4-триазолия.

Предложен способ получения карбеновых интермедиатов - конъюгированных бис-1,2,4-триазолов реакцией рециклизации бис-1,3,4-оксадиазолов под действием ароматических аминов в условиях кислотного катализа трифторуксусной кислотой.

Впервые депротонированием 1-(1-адамантил)-3-фенил-4-(2-гидроксифенил)-1,2,4-триазолий перхлората получены хелатные гетероароматические карбеновые комплексы щелочных металлов. Обменной реакцией 1-(1-адамантил)-3-фенил-4-(фенил-2-оксид)-1,2,4-триазол-5-илиден калия с перхлоратом никеля получен соответствующий хелатный никелевый комплекс.

Для интерпретации сигналов в спектрах ¹³С ЯМР металлокарбеновых комплексов, в случае наличия близкорасположенных похожих сигналов, нами предложен метод измерения времен спин-решеточной релаксации T₁. Показано, что химическое связывание карбенового центра приводит к уменьшению значений T₁.

...