PDF - Журнал Успехи в химии и химической технологии

Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXVIII. 2014. № 4
УДК 547
А. А. Сулейманов*, Д. С. Перекалин, А. Р. Кудинов
Институт элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН, Москва, Россия
119991, ул. Вавилова, 28
*e-mail: [email protected]
СИНТЕЗ НАФТАЛИНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ РУТЕНИЯ С ФУНКЦИОНАЛЬНОЗАМЕЩЕННЫМ ЦИКЛОПЕНТАДИЕНИЛЬНЫМ ЛИГАНДОМ.
Разработаны методики синтеза ранее неизвестных нафталиновых комплексов рутения с функциональнозамещенным циклопентадиенильным лигандом. Полученные соединения были охарактеризованы методами
ЯМР, элементного анализа и рентгеноструктурного анализа.
Ключевые слова: рутений; комплексы; нафталин; циклопентадиенильный лиганд; аминокислоты.
Комплексы
переходных
металлов
с
циклопентадиенильным
лигандом
(C5R5)
занимают важное место в современной
металлоорганической химии. Например, они
применяются
в
качестве
эффективных
катализаторов в промышленности (полимеризация
алкенов) и в лаборатории (циклотримеризация
алкинов). Особый интерес для исследователей
представляют сэндвичевые комплексы рутения с
циклопентадиенильным и ареновым лигандами,
по причине их высокой устойчивости. Такие
соединения могут применяться не только в
качестве реактивов или катализаторов, но также
для введения меток в различные биомолекулы и
создания
эффективных
противораковых
препаратов. [1]
Ранее было показано, что комплекс
[(С5Me5)Ru(нафталин)]+ эффективно замедляет
рост многих видов раковых клеток и при этом
имеет более низкую токсичность, чем широко
применяемый антираковый препарат цисплатин
(NH3)2PtCl2. Мы предположили, что модификация
циклопентадиенильного кольца в этом комплексе
позволит
увеличить
его
биологическую
активность, поэтому целью нашего исследования
стало получение нафталиновых комплексов
рутения
с
функционально-замещенным
циклопентадиенильным лигандом с общей
формулой [(C5Me4R)Ru(нафталин)]+.
В литературе описан синтез гидроксизамещенного
комплекса
[(C5Me4CH2OH)Ru(нафталин)]+ (1) из хлорида
рутения(III),
пентаметилциклопентадиена
и
нафталина в две стадии с общим выходом около
70% (схема 1). [2]
Схема 1
Получив данный комплекс по схеме 1, мы
решили
провести
его
окисление
в
соответствующее
карбокси-замещенное
соединение [(C5Me4CO2H)Ru(нафталин)]+ (2)
(схема 2). Эта реакция потребовала тщательного
подбора
окислительного
агента.
При
использовании раствора KMnO4 в нейтральной и
щелочной средах, выход необходимого продукта 2
не превышал 10-15%, даже при использовании
большого избытка окислителя. Попытка окислить
1 в 2 раствором KMnO4 в кислой среде, привела к
разрушению
нафталинового
лиганда
и
образованию комплекса 3, по-видимому, из-за
высокой окислительной способности KMnO4 в
кислой среде.
Нами
была
предпринята
попытка
постадийного окисления спирта 1 – сначала в
альдегид [(C5Me4CHO)Ru(нафталин)]+ (4), а затем
в кислоту 2. Альдегид 4 был получен с выходом
80% из 1 с помощью реагента Десса-Мартина
(DMP). Однако, дальнейшая реакция 4 с нитратом
серебра или йодом не приводила к его окислению
в 2.
Наконец, было обнаружено, что реакция 1 с
K2Cr2O7 в кислой среде гладко приводит к
образованию кислоты 2 с выходом 79%.
(Все полученные катионные комплексы были
выделены в виде солей с противоионом BF4-)
58
Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXVIII. 2014. № 4
Интересно, что полученные результаты хорошо
коррелируют с редокс потенциалом реагентов
E°298(Ox/Red) (таблица 1).
превышал 30%, даже при варьировании
соотношений реагентов, времени проведения
реакции
и
добавлении
дополнительных
активаторов, таких, как диметиламинопиридин
(DMAP) и гидроксибензотриазол (HOBt). По
данным 1H ЯМР было установлено, что продукт
представляет собой трудноразделяемую смесь
сложного эфира кислоты с DCC 6 и небольшого
количества амида 5. Такой результат можно
объяснить
высокой
термодинамической
устойчивостью промежуточного комплекса 6 и
стерической затрудненностью нуклеофильной
атаки аминогруппы по карбонильному атому
углерода.
В литературе описан метод синтеза амидов,
заключающийся в связывании кислоты Nгидроксисукцинимидом
и
предварительном
выделении активированного соединения, которое
в дальнейшем используется для прямого
получения амидов. [3]
Мы решили пойти тем же путем и
синтезировали
производное
7
c
Nгидроксисукцинимидом с высоким выходом 83%.
Дальнейшая реакция 7 с фенилаланином при
нагревании до 55°С позволило получить амид 5 с
выходом 80%.
Схема 2
Схема 3
Таблица 1
Ox/Red
E°298, В
I2/I-
0.54
MnO4-/MnO2
0.56
Ag+/Ag
0.79
Cr2O7-/Cr3+
1.33
MnO4-/Mn2+
1.51
Таким образом, нами были разработаны удобные
методы синтеза комплексов 2,4,5 и 7, содержащих
функциональные
группы
в
циклопентадиенильном лиганде. Полученные
соединения были охарактеризованы методами 1H,
13C ЯМР и элементного анализа. Строение
соединений 2 и 5 было подтверждено
рентгеноструктурным анализом.
Следующим этапом нашей работы стал синтез
амида 5 из полученной кислоты 2 с природной
аминокислотой фенилаланином (схему 3). В
первую очередь, нами была предпринята попытка
синтеза амида классическим методом, с
использованием
активирующего
агента
ди(циклогексил)-карбодиимида (DCC). Однако
реакция протекала медленно и выход продукта не
Сулейманов Абдусалом Алишерович студент 2-го курса РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Перекалин Дмитрий Сергеевич к.х.н., с.н.с. ИНЭОС РАН, Россия, Москва
Кудинов Александр Рудольфович д.х.н., зав. лаб. ИНЭОС РАН, Россия, Москва
59
Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXVIII. 2014. № 4
Литература
1. (а) D. Leone-Stumpf, T. Lindel // Eur. J. Org. Chem. – 2003. – P. 1853-1858
(б) R. M. Fairchild, K. T. Holman // J. Am. Chem. Soc. – 2005. Vol. 127. – P. 16364-16365.
(в) B. T. Loughrey, B. V. Cunning, P. C. Healy, C. L. Brown, P. G. Parsons, M. L. Williams // Chem.
Asian J. – 2012. Vol. 7. – P. 112.
(г) D.S. Perekalin, A.P. Molotkov, Y.V. Nelyubina, N.Y. Anisimova, A.R. Kudinov // Inorg. Chim.
Acta. – 2014. Vol. 409. – P. 390-393
2. (а) T. D. Tilley, R. H. Grubbs, J. E. Bercaw // Organometallics. – 1984. Vol. 3. – P. 274−278.
(б) R. M. Fairchild, K. T. Holman // Organometallics. – 2008. Vol. 27. – P. 1823.
3. H. Bregman, E. Meggers // Org. Lett. – 2006. Vol. 8 № 24. – P. 5465-5468.
Suleymanov Abdusalom Alisherovich*, Perekalin Dmitry Sergeevich, Kudinov Alexander Rudolfovich
A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia.
*e-mail: [email protected]
SYNTHESIS
OF
RUTHENIUM
NAPHTHALENE
COMPLEXES
FUNCTIONALLY SUBSTITUTED CYCLOPENTADIENYL LIGAND
WITH
Abstract
New methods for synthesis of ruthenium naphthalene complexes with functionally substituted cyclopentadienyl ligand
are described. The compounds obtained were characterized by NMR spectroscopy, elemental analysis and X-ray
analysis.
Key words: ruthenium; complexes; cyclopentadienyl ligands; aminoacids; anti-cancer activity
60