Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМіЯ НАУК УКРАЇНи
ІНСТИТУТ ОРГАНІЧНОЇ ХіМІЇ
УДК 547.541+547.898
Таіров Максим Олександрович
ФОСФОРОТРОПНА МІГРАЦІЯ В СИНТЕЗІ ВНУТРІШНЬО ХІРАЛЬНИХ КАЛІКСАРЕНІВ
02.00.03 — органічна хімія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата хімічних наук
КИЇВ – 2002
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у відділі хімії фосфоранів Інституту органічної хімії Національної Академії наук України.
Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор
Кальченко Віталій Іванович
(Інститут органічної хімії НАН
України, м. Київ).
Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор
Пінчук Олександр Михайлович
(Інститут органічної хімії НАН
України, м. Київ).
кандидат хімічних наук
Сорочинський Олександр
Євгенович (Інститут біоорганічної
хімії та нафтохімії НАН України, м. Київ).
Провідна установа: Фізико-хімічний інститут
ім. О. В. Богатського НАН України
(м. Одеса).
Захист дисертації відбудеться “16” травня 2002р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.217.01 при Інституті органічної хімії НАН України за адресою: 02094, м. Київ, вул. Мурманська, 5.
З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Інституту органічної хімії НАН України.
Автореферат розісланий “10” квітня 2002 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради
доктор хімічних наук, професор Фещенко Н.Г.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Каліксарени завдяки оригінальній чашоподібній структурі мають унікальну здатність розпізнавати, зв'язувати за типом хазяїн-гість і розділяти близькі за властивостями катіони, аніони, а також нейтральні органічні молекули. Ці властивості широко використовуються в різних галузях хімії, фізики, біології, при створенні екстрагентів для переробки радіоактивних відходів, рецепторів молекул та іонів, супрамолекулярних каталізаторів, функціональних матеріалів, сенсорів, фізіологічно активних речовин.
Останнім часом велика увага приділяється хіральним каліксаренам, що можуть розпізнавати і розділяти оптичні антиподи, моделювати дію природних ензимів, каталізувати асиметричні реакції. Особливий інтерес викликають внутрішньо хіральні каліксарени, молекули яких не мають площин симетрії в результаті асиметричного розташування замісників на вінці макроциклу. Однак внутрішньо хіральні каліксарени досліджені мало внаслідок складності їх синтезу.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках відомчої тематики "Синтез і вивчення просторової будови, фізико-хімічних і комплексоутворюючих властивостей макроциклічних рецепторів нейтральних молекул і іонів" і проекту Державного фонду фундаментальних досліджень 3.4/340 "Фосфоротропні перегрупування в синтезі хіральних каліксаренів", а також гранту компанії SPECS&BIOSPECS.
Метою роботи є синтез нових типів внутрішньо хіральних калікс[4]аренів, що грунтується на фосфоротропній ізомеризації симетричних фосфорил-калікс[4]аренів в асиметричні ізомери, вивчення хімічних властивостей і стереохімії отриманих сполук, а також розробка зручних методів розділення внутрішньо хіральних каліксаренів на оптичні антиподи.
Завдання дослідження:
1) Дослідження фосфоротропних ізомеризацій симетричних 1-алкіл-3-фосфорилкалікс[4]аренів в асиметричні (внутрішньо хіральні) 1,2-регіоізомери.
2) Синтез нових типів внутрішньо хіральних калікс[4]аренів, у тому числі з асиметричною суперпозицією замісників на верхньому і нижньому вінцях макроциклу.
3) Синтез водорозчинних похідних внутрішньо хіральних калікс[4]аренів і вивчення їх комплексоутворюючих властивостей на прикладах взаємодії з оптично активними амінами.
4) Синтез діастереомерних похідних внутрішньо хіральних калікс[4]аренів функціоналізацією нижнього вінця макроциклу оптично активними замісниками.
5) Вивчення стереохімії та фізико-хімічних властивостей внутрішньо хіральних каліксаренів.
6) Розробка методів розділення внутрішньо хіральних каліксаренів на оптичні антиподи.
Наукова новизна отриманих результатів. Розроблено метод синтезу внутрішньо хіральних калікс[4]аренів, що базується на фосфоротропних перетвореннях симетричних 1-алкіл-3-фосфорилкалікс[4]аренів в асиметричні 1,2-ізомери. Розроблено методи регіоселективного алкілювання, ацилювання і фосфорилювання нижнього вінця, а також регіоселективного бромування та амінометилювання верхнього вінця макроциклічного кістяка отриманих калікс[4]аренів. Синтезовані нові типи внутрішньо хіральних каліксаренів.
Синтезовані дигідроксифосфорильні похідні асиметрично заміщених калікс[4]аренів - перші представники водорозчинних внутрішньо хіральних каліксаренів. Отримані діастереомерні похідні внутрішньо хіральних калікс[4]аренів, які мають на нижньому вінці фрагменти оптично активних L-ментолу і L-фенілетиламіну. Методом ОФ ВЕРХ на ахіральних нерухомих фазах проведено розділення на оптичні антиподи отриманих діастереомерних похідних внутрішньо хіральних калікс[4]аренів. Методами рентгеноструктурного аналізу, ЯМР 1Н, 31Р, ІЧ спектроскопії вивчена структура і конформаційні властивості отриманих сполук. Показано, що в процесі фосфоротропної міграції не змінюється стереохімічна конформація конус макроциклічного кістяка молекули каліксарену.
Практичне значення отриманих результатів. Розроблені препаративно зручні методи синтезу різних типів внутрішньо хіральних каліксаренів (у тому числі водорозчинних) з асиметричним розташуванням замісників на нижньому або верхньому вінці, а також з асиметричною суперпозицією замісників нижнього і верхнього вінця макроциклу. Запропоновано метод отримання оптично чистих внутрішньо хіральних каліксаренів, які можуть знайти застосування в якості хіральних молекул-хазяїв для енантіорозділення оптично активних молекул-гостей.
Особистий внесок здобувача. Автором особисто синтезовано 31 нову сполуку, проведено аналіз спектральних даних, встановлено будову синтезованих сполук, а також проведено узагальнення отриманих результатів. Автор висловлює подяку к.х.н. Пироженко В.В. за допомогу в інтерпретації спектральних даних, проф. Я. Ліпковському за проведення рентгеноструктурних досліджень, к.х.н. Кальченко О.І. за проведення хроматографічних досліджень і к.х.н. Павловському В.І. за вимір кутів оптичного обертання.
Автор глибоко вдячний к.х.н. Висоцькому М.О. за плідні дискусії.
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були представлені на IV Міжнародній конференції з хімії каліксаренів (Парма,1997), Російській конференції "Химия фосфорорганических соединений и перспективы ее развития в XXI веке", присвяченій пам'яті професора Кабачника М.І. (Москва, 1998), XVIII і XIX Українських конференціях з органічної хімії (Дніпропетровськ, 1998, Львів, 2001), Міжнародній конференції “Успехи современной органической и биоорганической химии”, присвяченій пам'яті академіка Богатського О.В. (Одеса, 1999), ХI Міжнародному симпозіумі з хірального розпізнавання (Чікаго, 1999), XII Міжнародній конференції з хімії фосфорорганічних сполук (Київ, 1999), Українській регіональній конференції молодих вчених і студентів (Дніпропетровськ, 2000).
Публікації. За матеріалами роботи опубліковано 5 наукових статей і тези 8 доповідей.
Обсяг та структура роботи. Дисертаційна робота викладена на сторінках машинопису і складається зі вступу, трьох розділів, висновків та списку літератури, що містить посилань. Перший розділ є оглядом літератури з синтезу, досліджень будови та властивостей хіральних каліксаренів. Власні дослідження автора представлені в наступних двох розділах.
В другому розділі описані методи синтезу нових типів внутрішньо хіральних похідних калікс[4]аренів, що базуються на фосфоротропній міграції 1-алкіл-3-фосфорилкалікс[4]аренів в 1,2-ізомери. В третьому розділі описані методи синтезу діастереомерних похідних внутрішньо хіральних каліксаренів та результати досліджень їх хроматографічних характеристик.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Внутрішньо хіральні калікс[4]арени з асиметричним заміщенням нижнього вінця макроциклу
Взаємодія 1-етил-3-діетоксифосфорилкалікс[4]арену 3 з одним молем н-BuLi приводить до міграції діетоксифосфорильного фрагмента з дистального в проксимальне положення каліксарену (схема 1). У результаті міграції утворюється стійка літієва сіль хірального ізомеру 4. Сигнал протона гідроксильної групи літієвого похідного 4 в спектрі ЯМР 1Н, записаного у розчині дейтеродиметилсульфоксиду, спостерігається в екстремально слабкому полі – 15 м.ч. Таке положення сигналу свідчить про наявність міцного водневого зв'язку гідроксігрупи з аніоном. Гідроліз солі розведеною соляною кислотою приводить до внутрішньо хірального каліксарену 5 з АВНН типом заміщення на нижньому вінці макроциклу. Реакція протікає зі збереженням стереохімічно жорсткої конформації конус молекули каліксарену.
Схема 1
Ацилюванням літієвого похідного каліксарену 5 хлористим бензоїлом був отриманий внутрішньо хіральний каліксарен 6 з АВСН типом заміщення нижнього вінця макроциклу (схема 2). Ацилювання проходить регіоселективно і приводить до утворення ізомеру 6, в якому бензоїльна група знаходиться в проксимальній позиції до фосфорильної, а не до етильної, як в ізомері 7. Регіоселективність реакції пояснюється тим, що утворений проміжний аніон А стабілізується вилочним внутрішньомолекулярним водневим зв'язком. У випадку аніона В такий водневий зв'язок неможливий.
Схема 2
Внутрішньо хіральні калікс[4]арени з асиметричною суперпозицією замісників нижнього та верхнього вінців макроциклу
Хіральні каліксарени в більшості випадків отримують асиметричним розташуванням замісників на нижньому або верхньому вінці макроциклу. Однак хіральність може індукуватися асиметричною суперпозицією замісників на нижньому та верхньому вінці макроциклу.
Так, внутрішньо хіральний каліксарен 9 з АНННННВВ типом заміщення та каліксарен 11 з АННННВНН типом заміщення отримані бромуванням описаних вище каліксаренів 5, 6 двома чи одним молем бромосукциніміду в ацетоні з наступним гідролітичним видаленням фосфорильної чи ацильної групи відповідно (схема 3,4).
Схема 3
Схема 4
Отримані внутрішньо хіральні каліксарени існують у вигляді рацемічної суміші двох енантіомерних форм складу 1:1. Рацемічна природа синтезованих сполук підтверджується подвоєнням сигналів усіх функціональних груп у спектрі ЯМР 1Н та сигналу атома фосфору в спектрі ЯМР 31Р в присутності хірального зсуваючого реагенту Піркле. Подвоєння сигналів обумовлено утворенням діастереомерного комплексу в результаті взаємодії гідроксильного протона реагенту Піркле та атома кисню діетоксифосфорильної групи каліксарену (схема 5).
Схема 5
Як показують дані рентгеноструктурного дослідження, дибромокаліксарен 8 при кристалізації з насиченого розчину в ацетонітрилі утворює димерний асоціат з двох енантіомерних форм А і В (рис. 1). Утворення асоціатів обумовлено водневими зв'язками атома брому енантіомера А з протоном СН2 групи оптичного антиподу В.
Рисунок 1. Кристалічна структура диброміду 8 (димерна форма, комплекс з ацетонітрилом)
Якщо кристалізація сполуки 8 відбувається з розведеного розчину в ацетонітрилі, утворюється полімерний ланцюг з асоційованих послідовно антиподів А і В. На відміну від димерної структури, у даному випадку утворення асоціатів відбувається за рахунок водневих зв'язків між атомом брому енантіомера А і СН2О групою діетоксифосфорильного фрагмента енантіомера В і т.д. (рис. 2). Таке самозбирання молекул показує, що в даному випадку відбувається взаємне розпізнавання оптичних антиподів.
Рисунок 2. Кристалічна структура диброміду 8 (полімерна форма, комплекс з ацетонітрилом)
Торцева проекція структури показує, що полімерний асоціат є нанотрубкою з внутрішньою порожниною (рис. 3).
Рисунок 3. Кристалічна структура диброміду 8 (торцева проекція, комплекс з ацетонітрилом)
Розділення внутрішньо хіральних каліксаренів.
Синтез діастереомерних похідних внутрішньо хіральних каліксаренів
Оскільки найбільш цікаві в ролі молекул-хазяїв є оптично чисті каліксарени, нами було розроблено зручний метод розділення рацемічних сумішей синтезованих внутрішньо хіральних сполук на індивідуальні ізомери. Метод грунтується на синтезі діастереомерних похідних внутрішньо хіральних калікс[4]аренів введенням в молекулу оптично активних замісників та подальшим розділенням суміші діастереомерів, що утворились, методом ОФ ВЕРХ на ахіральній нерухомій фазі.
Схема 6
Діастереомерне похідне внутрішньо хірального калікс[4]арену 12 було отримано алкілюванням каліксарену 9 ментиловим естером монохлорооцтової кислоти (схема 6). Діастереомерне похідне 14 було отримано послідовним алкілюванням каліксарену 9 метиловим естером монобромооцтової кислоти та наступним амідуванням естерної групи оптично активним L-фенілетиламіном (схема 7). Діастереомерна природа сполук 12, 14 однозначно підтверджується подвоєнням сигналів протонів усіх функціональних груп у спектрі ПМР.
Схема 7
Установлено, що фосфоротропна міграція, яка проходить в молекулі каліксарену 16, який містить на нижньому вінці макроциклу фрагмент оптично активного L-ментолу, проходить не стереоселективно. В результаті реакції отримується суміш двох діастереомерних форм 17 у співвідношенні 1:1 (схема 8).
Схема 8
Синтез внутрішньо хіральних каліксаренфосфорних кислот та їх діастереомерних солей з фенілетиламіном
Водорозчинні дигідроксифосфорильні похідні внутрішньо хіральних каліксаренів 18-21 отримані послідовною взаємодією відповідних естерів 5, 8, 7, 10 з триметилбромосиланом та метанолом (схема 9).
Схема 9
Каліксаренфосфорні кислоти 18-21 при взаємодії з оптично активним L-фенілетиламіном утворюють діастереомерні солі 22-25 (схема 10). Утворення солей підтверджується подвоєнням сигналу атома фосфору в спектрі ЯМР 31Р, записаного в розчині метанолу.
Схема 10
Отримані солі 22-25 не дисоціюють у полярних органічних розчинниках, що дозволило розділити їх на оптичні антиподи методом ОФ ВЕРХ з використанням метанол-водної, ацетонітрил-водної та ацетонітрил-метанольної рухомих фаз. Хроматографічні характеристики та хроматограми розділення солей каліксаренфосфорних кислот 22-25 представлені в таблиці 1 і на рисунку 5.
Отримані хроматографічні характеристики для каліксаренів 22-25 свідчать про можливість препаративного розділення рацемічних сумішей внутрішньо хіральних каліксаренів.
Таблиця 1
Хроматографічні характеристики діастереомерних солей каліксаренфосфорних кислот 22-25
Каліксарен Час утримання, tR, хв Коефіцієнт ємності, K' Селективність,a Коефіцієнт розділення, RS
22[a] 1.20 2.33 0.19 1.31 6.94 2.5
23[b] 5.75 16.33 0.55 3.67 2.49 3.0
24[c] 1.33 1.65 0.32 0.63 2.03 1.23
25[d] 9.83 14.75 1.81 3.21 1.49 0.91
[a]Separon SGX C18, MeCN-H2O (86:14); [b]Partisil 5 ODS 3, MeOH-H2O (70:30); [c]Separon SGX C18, MeOH-MeCN (70:30); [d]Partisil 5 ODS 3, MeOH-MeCN (60:40).
Рисунок 5. Хроматограми розділення діастереомерних солей 22-25.
ВИСНОВКИ
1. Розроблено метод синтезу внутрішньо хіральних калікс[4]аренів, заснований на фосфоротропній ізомеризації симетричних 1-алкіл-3-фосфорилкалікс[4]аренів в асиметричні 1,2-регіоізомери. Ізомеризація індукується дією основ і протікає через стадію утворення фосфоранів, що реалізуються в результаті внутрішньомолекулярної атаки фенолят-аніона на атом фосфору. Встановлено, що, на відміну від фосфорилкаліксаренів, їх ацильні і сульфонільні аналоги не зазнають подібних перетворень.
2. Проведена регіоселективна функціоналізація нижнього вінця макроциклу внутрішньо хіральних діетоксифосфорильних похідних калікс[4]аренів. Показано, що при ацилюванні 1-етил-2-діетоксифосфорилкалікс[4]арену заміщується атом водню гідроксильної групи, що знаходиться в проксимальному положенні до діетоксифосфорильного замісника.
3. Регіоселективним бромуванням верхнього вінця макроциклу з наступним гідролітичним видаленням фосфорильних і ацильних груп нижнього вінця заміщених калікс[4]аренів отримані нові внутрішньо хіральні похідні з асиметричною суперпозицією замісників на нижньому і верхньому вінці макроциклу. Показано, що 5,11-дибром-25-етилкалікс[4]арен, що має реакційно-здатні пара-положення верхнього вінця і гідрокси групи нижнього вінця, є зручним синтоном для отримання внутрішньо хіральних похідних з асиметричним заміщенням верхнього вінця макроциклу.
4. Амідуванням внутрішньо хірального 5,11-дибром-25-етил-27-метоксикарбоніл-метоксикалікс[4]арену L-фенілетиламіном, а також фосфоротропною ізомеризацією симетричного 25-ментилкарбонілметокси-27-діетоксифосфорилкалікс[4]арену отримані діастереомерні похідні внутрішньо хіральних калікс[4]аренів.
5. Послідовною взаємодією відповідних діетоксифосфорильних похідних із триметилбромосиланом і метанолом синтезовані водорозчинні внутрішньо хіральні дигідроксифосфорильні похідні калікс[4]аренів. Взаємодією дигідроксифосфорильних похідних внутрішньо хіральних калікс[4]аренів з оптично активними амінами отримані відповідні діастереомерні солі.
6. Методом ОФ ВЕРХ на ахіральних нерухомих фазах проведено розділення отриманих внутрішньо хіральних діастереомерних похідних калікс[4]аренів на індивідуальні діастереомери.
СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Vysotsky M.O., Tairov M.O., Pirozhenko V.V. and Kalchenko V.I.,
Inherently chiral calix[4]arenes with asymmetrical superposition of substituents at the lower and the upper rims of macrocycle // Tetrahedron Letters.- 1998.- Vol. 39.- P. 6057-6060.
2. Markovsky L.N., Vysotsky M.O., Tairov M.O., Kalchenko V.I.,
Inherently Chiral Phosphoruscontaining Calix[4]arenes // Phosphorus, Sulfur and Silicon.- 1999.- Vol. 144-146.- P. 89-92.
3. Висоцький М.О., Таіров М.О., Кальченко В.І., Марковський Л.М.,
Стереохімія фосфорилювання моноалкілкалікс[4]аренів // Український хімічний журнал.- 1999.- T. 65.- № 11.- С. 5-10.
4. Кальченко В.И., Высоцкий М.А., Таиров М.А., Липковский Я., Словиковская А., Симонов Ю.А., Внутренне хиральные фосфорсодержащие каликс[4]арены // Украинский химический журнал.- 1999.- T. 65.- № 10.- С. 117-123.
5. Kalchenko O.I., Tairov M.O., Vysotsky M.O., Lipkovsky J., Kalchenko V.I., Optical resolution of phosphorus containing calix[4]arenes by additive RP HPLC method // Enantiomer.- 2000.- Vol. 5.- P. 385-390.
6. Kalchenko V.I.,Vysotsky M.O., Tairov M.O., Pirozhenko V.V., Markovsky L.N.,
Inherently chiral phosphoruscontaining calix[4]arenes // 4th International Conference on Calixarenes.- Parma.- 1997.- P. 144.
7. Марковский Л.Н., Высоцкий М.А., Таиров М.А., Кальченко В.И., Хиральные фосфорсодержащие каликсарены // Всероссийская конференция “Химия фосфорорганических соединений и перспективы ее развития на пороге XXI века”.- Москва.- 1998.- С. 30.
8. Таіров М.О., Висоцький М.О., Кальченко В.І., Марковський Л.М., Хіральні фосфорвміщуючі каліксарени // XVIII Українська конференція з органічної хімії.- Дніпропетровськ.- 1998.- С. 219.
9. Tairov M.O., Vysotsky M.O., Pirozhenko V.V., Kalchenko V.I., Inherently chiral phosphoruscontaining calix[4]arenes // XII International conference on chemistry of phosphorus compounds.- Kyiv.- 1999.- P.19.
10. Tairov M.A., Kalchenko O.I., Pirozhenko V.V., Lipkovsky J., Kalchenko V.I., Topologically chiral calix[4]arene phosphorus acids. Synthesis, complexation and enantioseparation // XI International symposium on Supramolecular chemistry.- Fukuoka.- 2000.- P. 172-175.
11. Кальченко О.І., Таіров М.О., Кальченко В.І., Енантіосепарація внутрішньо хіральних калікс[4]аренфосфорних кислот // XIX Українська конференція з органічної хімії.- Львів.- 2001.- С. 52.
12. Tairov M.O., Kalchenko O.I., Slowikowska J., Lipkowski J., Kalchenko V.I., Topologically chiral water-soluble calix[4]arene phosphorus asids // VIII International seminar on inclusion compounds.- Warsaw.- 2001.- P. T3-03.
АНОТАЦІЇ
Таіров М.О. Фосфоротропна міграція в синтезі внутрішньо хіральних каліксаренів.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.03 – органічна хімія. Інститут органічної хімії Національної Академії наук України, Київ, 2002.
Дисертація присвячена розробці зручних методів синтезу внутрішньо хіральних калікс[4]аренів, що базуються на фосфоротропних перетвореннях симетричних 1-алкіл-3-фосфорилкалікс[4]аренів в асиметричні 1,2-ізомери, синтезу внутрішньо хіральних каліксаренів з асиметричним розташуванням замісників на верхньому чи нижньому вінці макроциклу, а також з асиметричною суперпозицією замісників на нижньому та верхньому вінці макроциклу.
Розроблено метод розділення рацемічних сумішей внутрішньо хіральних каліксаренів на оптичні антиподи методом ОФ ВЕРХ, що грунтується на синтезі діастереомерних похідних внутрішньо хіральних каліксаренів.
Ключові слова: каліксарени, фосфоротропна ізомеризація, внутрішньо хіральні, оптичні антиподи.
Таиров М.А. Фосфоротропная миграция в синтезе внутренне хиральных каликсаренов.- Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03 – органическая химия. Институт органической химии Национальной Академии наук Украины, Киев, 2002.
Диссертация посвящена разработке методов синтеза новых типов внутренне хиральных каликс[4]аренов с асимметрическим размещением заместителей на нижнем или верхнем ободе макроцикла, а также с асимметрической суперпозицией заместителей верхнего и нижнего обода макроцикла. Разработанный метод основан на индуцируемой основаниями фосфоротропной изомеризации симметричных 1-алкил-3-фосфорилкаликс[4]аренов в асимметричные 1,2-региоизомеры, протекающей через стадию образования фосфоранов, реализующихся в результате внутримолекулярной атаки фенолят-аниона на атом фосфора. В отличие от фосфорилкаликсаренов, их ацильные и сульфонильные аналоги в аналогичных условиях не подвергаются подобным изомеризациям.
Показано, что ацилирование 1-этил-2-диэтоксифосфорилкаликс[4]арена проходит региоселективно и приводит к замещению атома водорода гидроксильной группы, находящейся в проксимальном положении к диэтоксифосфорильному заместителю.
Региоселективным бромированием верхнего обода макроцикла с последующим гидролитическим удалением фосфорильных и ацильных групп нижнего обода замещенных каликс[4]аренов получены новые внутренне хиральные производные с асимметрической суперпозицией заместителей на нижнем и верхнем ободе макроцикла. Показано, что 5,11-дибром-25-этилкаликс[4]арен, имеющий реакционноспособные пара-положения верхнего обода и гидроксигруппы нижнего обода, является удобным синтоном для получения внутренне хиральных производных с асимметрическим замещением верхнего обода макроцикла.
Синтезированные внутренне хиральные каликс[4]арены существуют в виде рацемической смеси двух энантиомерных форм состава 1:1. Рацемическая природа полученных соединений подтверждается удвоением сигналов атомов фосфора в спектрах ЯМР 31Р и сигналов всех функциональных групп в спектрах ЯМР 1Н, снятых в присутствии хирального сдвигающего реагента Пиркле.
Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что 5,11-дибром-25-этил-26-диэтоксифосфорилкаликс[4]арен при кристаллизации из насыщенного раствора в ацетонитриле образует димерный ассоциат, состоящий из двух различных энантиомерных форм. При кристаллизации этого же соединения из разбавленного раствора в ацетонитриле образуется полимерный ассоциат, представляющий собой нанотрубку, полую внутри.
Амидированием внутренне хирального 5,11-дибром-25-этил-27-метоксикарбонил-метоксикаликс[4]арена L-фенилэтиламином, а также фосфоротропной изомеризацией симметричного 25-ментилкарбонилметокси-27-диэтоксифосфорилкаликс[4]арена получены диастереомерные производные внутренне хиральных каликс[4]аренов, содержащие на нижнем ободе макроцикла фрагменты оптически активного L-ментола или L-фенилэтиламина.
Показано, что фосфоротропная изомеризация, протекающая в каликс[4]арене, содержащем на нижнем ободе фрагмент оптически активного L-ментола, проходит не стереоселективно и приводит к образованию двух диастереомерных форм состава 1:1.
Последовательным взаимодействием соответствующих диэтоксифосфорильных производных с триметилбромсиланом и метанолом синтезированы водорастворимые внутренне хиральные дигидроксифосфорилкаликс[4]арены. Взаимодействием дигидроксифосфорильных производных внутренне хиральных каликс[4]аренов с оптически активными аминами получены соответствующие диастереомерные соли.
Полученные диастереомерные производные внутренне хиральных каликс[4]аренов разделены на оптические антиподы методом ОФ ВЭЖХ на ахиральных неподвижных фазах. Полученные хроматографические характеристики свидетельствуют о возможности препаративного разделения рацемических смесей внутренне хиральных каликсаренов.
Методами рентгеноструктурного анализа, ЯМР 1Н и 31Р спектроскопии изучена структура и конформационные свойства полученных соединений. Показано, что в процессе фосфоротропной миграции не нарушается стереохимическая конформация конус макроциклического остова молекулы каликсарена.
Ключевые слова: каликсарены, фосфоротропная изомеризация, внутренне хиральные, оптические антиподы.
Tairov M.O. Phosphorotropic rearrangement in synthesis of inherently chiral calixarenes.- Manuscript.
Thesis of Candidate of Science's dissertation (eq. PhD) in speciality 02.00.03 – organic chemistry. Institute of Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2002.
The dissertation is devoted to the synthesis, investigation and enantioseparation of new type of the inherently chiral calix[4]arenes.
Inherently chiral calix[4]arenes with asymmetrical placement of substituents at the macrocyclic lower rim or upper rim as well as with asymmetrical superposition of substituents at the upper rim and at the lower rim have been synthesized. The key steps of the synthesis are O,O-phosphorotropic rearrangements of 1,3-distally disubstituted calix[4]arenes into 1,2-proximal isomers induced by strong bases.
The diastereomeric salts of the inherently chiral calixarene phosphoric acids with chiral amines and the diastereomeric derivatives of inherently chiral calixarenes are separated into optical antipodes by the RP HPLC method on achiral columns Separon SGX C18 or Partisil 5 ODS 3.
Key words: calixarenes, phosphorotropic rearrangements, inherently chiral, optical antipodes.