Исследование строения кетонов на основе феноксиуксусных и нафтеновых кислот продуктов нефтехимического синтеза ренгеноструктурным методом тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ



О*

ой'

АКАДЕМИЯ НАУК ТУРКМЕНИСТАНА

с. ^

л о *1 *"

и ИНСТИТУТ химии

На правах рукописи УДК 548,737:547.44

АТАБАЕВ ТАНРЫКУЛИ

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ КЕТОНОВ НА ОСНОВЕ ФЕНОКСИУКСУСНЫХ И НАФТЕНОВЫХ КИСЛОТ — ПРОДУКТОВ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫМ МЕТОДОМ

Специальность 02.00.04 — физическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Ашгабат

Работа выполнена в Физико-теяшческом институте' АН Туркменистана. • ■'■-'.

Научнце-руководители: к.ф.-м.н., ст.н.с. Н.В.ПОДБЕРЕЗСКАЯ, . к.х.н., доцент Х.АТЛЫЕВ

Офадкадьныз оппоненты: .доктор'химиче.ских наук, проф. Х-Т.ШАРИПОВ, кандидат физико-математических ваух Т.А.ИСКАВДЕРОВ.

Ведущая организация: Новосибирский институт органической химии СО РАН.

Защита состоится ЦМТНлЯ^ 1993 г. в № час.

00 мин, на заседании Специализированного Совета К 014.II.01 при Институте-химии АН Туркменистана по адресу: 744012. г.Аогабат, ул.Советских пограничников, 92.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии..

Автореферат разослан "л Ьъ» 1993 г.

Ъ

совета,

н.м.парфенова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСША РАБОТЫ

Актуальность постановки исследования. За по еле дна а время ■ значительно возросла интенсивность рентгечоструктурных исследований, в которых анализируется соотношение "структура-активность". Особенно актуальны в этом плане исследования биологически активных органических соединений с относительно несложным молекулярным строением, поскольку они легко поддаются синтезу и изучению влияния различных заместителей на их строение и свойства, что в своп очередь позволяет значительно ускорить потк наиболее подходящих производных и внедрить их в практику.

V. такта соединениям относятся фэкоксиуксусные и нафтеновые кислоты и их производные, которые до сих пор остаются одним из основных источников получения различных физиологически активных веществ и с успехом применяются в сельском хозяйстве в качества гербицвдов и. стимуляторов роста растений, а также в медицине как антибиотики и противовирусные средства.

Получено большое число соединений в ряду этих кислот, во карбонильные производные и кетоны на их основе остаются малоизученными, хотя имеющиеся данные указывают, что физико-химический . и биологические свойства этих соединений решающим'образом зависят от пространственного строения их молекул и заметно реагаруют на малейшие изменения в них. В этой связи особую актуальность приобретают исследования такого типа соединений методом ронтго-но-структурного анатаза (РСА) как наиболее точным и информативным из структурных методов.

Цель исследования. Определение методами РСА молекулярных и кристаллических структур шестнадцати кетонов на основе фекоксн-уксуснкх (1-Х) и нафтеновых Ц1-Ш) кислот, полные химические названия и брутто-формулы которых приведены ниже: I. 4-бромфеноксиацэтил-4-этилбензод, с1в'!15®"' °2'

П. 4-бромфеноксиацатил-4-пропилб0нзол, с1^1734 °2;

Ш. 4-хлорфеноксиац9тил-4-прошибензол,

1У. 4-хлорфеноксиацетил-4-матилбензол, с15н13с^ °2'

У. Ф9ноксиацэтил-4-штйлбензол, с15^14°2*

У1. 2-брсмфеноксЕацетил-4-этилбензол, . С1С}'[53" ^2*

УП. 2-бром$оноксиацетил-4-цропилбвнзм• 7®02'

УШ. 2-хлорфеноксиацетил-4-пропилбанзол,. . . С1?Н17С£ 02;

IX. 2-^юрфеноксиацетил-4-изопропилб0НЗол, с17н17сг °2;

■X. 3.-хлорф9НОКсиацетил-4-пропилбензол, С^НтгС£-

XI. 4-окси-3-штилфенйл-циклогексидкетон. с14н18°2'

ХП. 4-окси-5-штрофенил-циклогексилкетон, " с13н15^°4;

Ли. 2-окси--5-метилфенвл-пиклогексилк0тон, с14%8°2'

Х1У. 2-окси-3-мэтал-5-нстрофвнш1чдо«1огекоияквтон, С14Н17А/04;

ХУ. 2-окси-4-мвтил-б-НИтроф9НИл-циклогбксШ1Котон, С14Н^А/о4;

ХУТ. 2-окси-3-штро-5-М9ТИЛ$внил-циклогексш1квтон, С14Н17^04;

Основными задачам данной работы является:

- выявление общих кристаллохимических особенностей строения исследуемых кетонов;

- определение основных стереохимических характеристик их молекул;

- установление методом сравнительного конфоркационного ана-

. лиза 'характера и степени влияния основных отличительных структурных факторов молекул на строение и биологическую активность кетонов. ,

Научная новизна работы. Впервые определены методами РСА молекулярные и кристаллические структуры двух серий кетонов на основе феноксиуксусных и нафтеновых кислот, детально изучены индивидуальные особенности и общие закономерности молекулярного и кристаллического строения и выявлено влияние их на биологическую активность кетонов.

Практическая значимость. Полученные данные могут быть использованы в качестве справочного материала по молекулярному и кри-сталличе ско.му строению класса кетонов на основе феноксиуксусных и нафтеновых кислот, а также для объяснения и прогнозирования их физико-химических и биологических свойств.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на Ш-У Всесоюзных совещаниях-по органической кристаллохимии (Горький, 1981; Звенигород, 1984; Черноголовка, 1987) и на УП Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Ашхабад, 1984).

По результатам дассертационной работы опубликовано 9 статей в "Курнале структурной химии" и тезисы 4 докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитированной литературы (96 наименований) и приложения (таблицы координат атомов и их тепловых параметров). Диссертация изложена на 167 страницах, включая <13 рксункг.' и 22 таблицы.

• Основное содержание работы

Я,о вво№М'.н огюоноиана актуальность \ош работы, аргумента-

рован выбор класса кетонов на основе фэноксиуксусных и нафтеновых кислот в качестве обгектсЕ структурных исследований, с-аорг.^-лнрованы цели и задачи исследования и выделаш; новые результата, полученные автором.

Глав^ I носит обзорный характер и содержит основное свело- . ния об особенностях органического синтеза, молекулярного строения, определенного методам ЩРи Ж спектроскопия в о биологической активности исследованных наш кетонов, а также данные РСА для 60 схсдшх. по строению соединений.....

Главц Ц посвящена методике проведения РСА кетонов, включая спосоЛы выращивания можпфистаплов, пригодных'для исследования. . Для получения рентгеновского дифракционного эксперимента ислоль-зовались автоматические дифрактометры „ £УЯДР-НОШи.5'

(Институт металлографии РАН, г.Москва) л "йЦ/ТЕХР^" (НИСХ СЮ РАН, г.Новосибирск).

Программным обеспечением послужили стандартные рентгено-структурные комплексы программ "рентген-75п, "/}Я£У/-е5",',5Н£ХХп, "НИШ// Ш а также оригинальный комплекс программ "Совмзцэ-ние" для проведения сравнительного конформационного анализа соединений (ФТИ АНТ). Расчеты выполнялись на ЭВМ типа БЭСМ-6, ЕС-1045, Р Р-Н, СМ-4,/Л5КЬ.

Кристаллографические параметры и основные экспериментальные данные по структурам I-ХУГ приведены в таблЛ. .

Большинство структур решено лряшм методом я только в некоторых особо сложных случаях кетонов УП и X применялся комплексный подход, включающий в себя совместный анализ функции Патерсона и Е-синтезов. Все структуры уточнены ШК в анизотропном тепловой приближении. В структурах большинства- кетонов атомы водорода локализованы либо полностью, либо частично (исключение составляют соединения ХУ и ХУ1, в которых не удалось определить положения Н экспериментально).

Глава ш посвящена обсуждению фистаашшшических и других структурных особенностей строения кетонов 1-Х на основе фенокси-уксусных кислот. Яра обсуждения молекулярного строения учитывались как индивидуальные особенности, так и общие стереохшше-ские характеристики кетонов, для выявления которых эффективно использовалась процедура совмещения молекул по атомам их идентичных по строению фрагментов.

Таблица I

Экспериментальные кристаллографические данные кетонов (Г)-(ХЛ).

.кл 1 0 , „ 0 1 О 1 ! а Ш. ¡.&(А) • ] с (А) ; ! 1 ! ! сА (°) | г(0> 1 Пр. тр. 2 !<1выч!Анод!Чис-!1 ' /г„з! Гло ! 1-^кт

I* 8,498(1) 13,595(2) 5,999(1) 89,93(1) 97,03(1) 90,83(1) р! 2 1,53 Мо 2015 3,7

• п 35,165(6) 8,005(2) 10,968(2) Р£еа 8 1,44 Мо 1383 4,7

а 8,47(1) 14,53(2): 6,00(1) 86,8(3) 96,5(3) 93,3(3) Р1 2 1,30 Си. 1402 8,8

.17 11,770(6)5,186(2) 21,466(3) реа^ 4 1,32 Мо .1115 5,4

у 7,492(2) 15,171(9) 10,854(2) рсаЙ! 4 1,22 Мо 649 5,3

у1 13,348(3) 7,944(2) 13,603(4) 97,56(2) 4 1,49 Мо 1319 6,5

УП 10,559(3) 30,315(9) 9,868(4)' 92,83(3) Р21/& 8 1,40 Мо 1780 5,2

УШ 14,201(2) ¿0,045(1) 10,931(1) 105,03(1) 4 1,28 Си, 1672 5.8

IX 13,.403(1) 10,159(2) 11,208(1) 105,48(1) 4 1,30 Си, 1873 6,2

X 17,968(3) 9,434(2) 9,508(4) 102,33(1) 4 1,21 Мо 1190 5,3

XI 11,877(2) 8:616(2) 24,518(3) Р£ас. 8 1,13 Мо 1661 5,0

хп 5,944(3.) 9,730(6) 21,255(9) 99,77(4) Р21/Й- 4 1,37 Мо 1580 8,0

хш 6,120(2} 12,203(3) 32,826(5) « Р£са 8 1,18 Мо 1300 7,8

Х1У 37,60(1) 12,492(5) 5,999(3) 111,60(2) В2Ц- 8 1,33 Мо 692 6,2

ХУ 13,243(5) "6,900(2) 7,577(3) 107,37(3) P2i 2 1,32 Мо 710 12,9

хл 7,176(2) .8,589(2) 11,663(3) 109,17(3) 93,46(3) 97,00(4) Р 1 2 1,31 Мо 1373 10,8

х Порошкообразные, образцы кетонов любезно предоставлены академиком А.Н.Ниязовым (Институт химии АНГ).

Общие черты конформаций молекул кетонов 1-Х в удобных для изображения проекциях и стандартные обозначения неводородкых атомов показаны на рис.1-3.

Главной целью проведенного совмещения и общего сравнительного конфирмационного анализа являлось определение степени и характера влияния основных отличительных структурных факторов --га геометрию валентных связей, конформацио и упаковку молекул, в кристаллах и установление корреляции между строением и биологической активностью кетонов. К этим факторам относились тип к место замещештя атома галопзна (брода и хлора) яри одном фошиьно.м кольце и форма п размер алифатической цепочки при другом Сильном кольце.

Совмещение молекул проводилось в несколько этапов. На пор-вом этапе з качестве общего фрагмента для совмещения всех десяти кетонов послужил феноксифрагмент, состоящий из шести атомов углерода Рп,-кольца и связанного с шда атома кислорода' охсигруппы. Этот этап позволил распределить кетоны на две основные группы, в первую из которых вошли незамеченный и все. 4-галогензаме-данные кетоны (1-У), молекулы которых по' конформации очень близки между собой, но в то же время очень заметно отличаются от молекул 2-3-галогензамещекшх кетонов (У1-Х), образующих вторую группу.

Наглядное представление о структурных различиях этих груш катодов дает рис.4а, где в совмещенном по фенокси-фрагконту влдэ показаны молекула 4-бромфеноксиацетпл-4-зткдбекзола (I), представляющая па рву о группу, и молекулы 2-бромфеноксиацетил-4-про-шибензола (УПа) и З-хлорфенонспацетил-4-прошибензола (X),представляющие вторую группу кетонов.

В дальнейшем, совмеизение молекул проводилось ужа в рамках ввделанных групп.

В группе кетонов 1-У совмещение проведено сочти по всем неводородным атомам молекул, за исклшениам атомов галогена и алифатической цепочки, что отражено на рис.4<5, из которого видно, что катонн 1-У практически сливаются в одну молекулу.

Совмещение в группе 2- и З-галогензамещеннш: кетонов УТ-Х, выполненное по фрагменту состоящее из неводородных атомов РК-кольца А и цектрапьной части молекулы, включая атом Сд второго Р^-кольца Б (см.рис.4в), показало, что различия в конформациях кетонов У1-Х более значительны, чем в кетонах 1-У. Несмотря на это, кетоны У1-Х: также можно считать группой подобных друг другу кетонов.

«í

Ï ¿T д 1

ft -

V» .

5

l.

-/л 74*

us V àj? * i

/

us fe

УПа.

Рис. 2. Строения молэкул катонов У-УП.

10 ой

Uo.

V »»-_

V 1704 i

УШ

123,1®

IS

©

лтг *

«Т * g

во'

Рис.3. Строение молекул, кетонов УШ-Х.

Peo.4. Совмещение молекул котонов 1-Х.

Вцовлешдо путам совмещения молокул общие конформационные различия определятся в основном отличиями в значениях валент-' них и торсионных углов в центральной части мояекул, сведены в табд.2 п 3 соответственно.

Среднее значение валентного угла CjOjC? в кетонах У1-Х на 3° больше, чем в 1-У, что свидетельствует об увеличении сопряжения- кеподелеяных электронных , пар атома От с ST - электронной плотностью Ph.-кольца А а (как следствие) о более компланарном взаимном расположила шоскостей фенила'и оксигруппы в У 1-Х по сравнению с 1-У. Это пэдгверадазтея также отрешением торсион-.. ных углов вокруг связи Cj-Oj к значениям 180° и 0° и удлинением (ослаблением) связи 0j-C7, равной в среднем 1,432(8) А к У1-Х и 1,4Гб(7) А в 1-У. С другой стороны, удлинение атой "центральной" связи приводит к значительному ослаблению, электронного сопряжения между окси (СрОрС^)- и кето (С7,Сд,02,Сд) - группами и, как следствие, А увеличению соцряжения между кетогруппой и РК-кодьцом Б в У1-Х, о чем свидетельствуют значений торсионных углов-вокруг связи Gj-C7 и Cg-Cg (см.табл.3). Удлинение связи О-¡--Су и связанное с этим увеличение ее "ротационных" возможно. стей фактически расчленяет молекулы У1-Х на две половины, имеющие свои сяабозависимые друг от друга сопряженные электронные системы« что и обуславливает наблюдаемое разнмбразие' конформа-ций 71-Х, и наоборот, жесткий характер .относительно укороченной связи 0j-C7 обу.словливает единообразие конформаций 1-У, каждая молекула в которых представляет собой, единую, сопряженную -элект-. ровную систе:.^.

Результаты проведенного сравнительного конформациоиного анализа показали, что основным фактором, влияющим на строение кето-нов на основе феноксиуксусных кислот, является положение замещения атомом галогена атома водорода в Рк-кольце А и определяемая этим степень электронного взаимодействия атома галогена с • центральной областью молекул, что собственно и объясняет наблюдаемо систему молекулярно-структурных. различий катонов. Скаль-ко-:гаоудь заметную зависимость конфоркации молекул кетонов от типа заместителя-атома галогена (брома иди хлора) или же от фор-га и размеров алифатической попочки определенно обнаружить не удалось. Следует только откатать, что геометрия алифатических цегкнэк значительно ис&ажана, что, по^видиыо-яг, объясняется либо искдючитс.'иноГ; подаижносиью их атомов, либо присутствием в яссаадовашшх о%аз;;пх 'молекул и новлсшюяншш сдокшя типа С=С.

Валентные углы (в градусах) в молекулах кетснов X—л

Таблица 2

Угол . ! 4-галогзнзаыещонные кетоны

.'Среднее

г 1 ! I; ! i" 1ш ! f ГУ ! 1 У 1-У {- » i У1 J ! ! УПа ; i ' 1 УПб 5 ■ IX f ! X ¡ У1-Х

^сарсар 119 ; и? . ПБ 118 _ 118(1/ 116 . 120 120 120 IIS 117 шел

^ "арсар 120 123 П9 122 121(2) 119 118 117 119 119 120 119(1)

с1с1с2 115 114 ' m 114 m 114(0) ' 133 £16 117 ■116 116 116 117(1)

OjCjCg 125 : 127 124 127 126 126(1) * 121 125 124 126 i 25 125 125(1)

CÏ°IC7 118 115 П6 117 116 115(1) : 121 118 119 120 120 119 IIS(I)

огс7с8 108 НО : 109 109 108 109(1) .114 109 III III IIO 112 III(I)

°7°8°2 121 120 ' 121 121 122 121(1) : ' П9 122 122 120 121 120 12Г(1)

°2С8С9 121 121 122 122 121 121(1) ■ : 123 121 ÏI9 122 122 122 121(1)

с7с8с9 па И9 П7 118 117 118(1) 118 118 119 117 117 118 118(1)

С8С9С10 124 122 125 122 123 123(1) 122 122 I2J 123 Î23 121 122(1)

сесус14 118 119 118 121 119 119(1) 121 ÏI8 ЦБ 119 119 119 119(1)

со

I

Среднее 71-Х

о ь ф к ф а

И

1 § ; & 1 к Г '

: а с ! 8 т

' 1 „

\ 1 к

! и *"'■"' 1 1

1 — К. :

1 Ж 1 —*■ 1 1 • I

§ о * 1

й о ' >»

н ш к ш § &

Я 81-

<в § р) К э

В о § е

р 1 м

8 н л,

N Ю 00 — 1-1 ю

со

м см

00

н м

о

а> ю (-1 ы

сч со н

N

со

М 1П

с-

см м

3

<о £

м м со

со

<7> ^

00 о

1-1 м

см

ст> ю м м

00

ЬЧ ю

см со

М 00

. о

оо

о 00

ч н

со

С--

см м

а

ю м

со м

со 00

о> м

1> • Е а;

ю м

СО

00 СП

ы н

¡> м

от

М 00

со

со

со м

£ ы

о со

— со со м

ю со

со и

со

•з1 от

СО

со

^Г- 1—I

со

1-1 . со м

о со о> со со имя

н со 00 со

НИН

Р

Н 1—I -

о

СП

Ы 1>

СП

^ со со о»

М 1-1

о СО

О 1-1

¡х<

о со

ю

54 О см см

со 0< со Р-М СО и

а

со со ы

см со

£

0> Л СМ

— СО ^

■М — Й

а> СМ с-

05 1-1

I- со н С|| н

О

СП £>

ьч а> м

со сп

В Й н

см

со

0~> Г- М 00

со со 00 !> о> м н со м м

о> и м1 со н С- « СО СОГ- .СПМ"О рОС~СО

м-О М 1-1 н СМ СМ см см . ы ы

го

М М н я о О О С^з VI«

О -Ф

С4- [> со см сг> н м

о о сз о о о о " н Н •>' 00 СО СП СП

о о с? о о г> о _ _ _ I—1 М _НН Ъ > Ю И 01 00 № Л

о, о о о о о о о о о о

СМ (ОЬЧ(-НМС-С-СМОЛСООО

О О О О . О О о о о о о

с?1 о/

Результаты биологических испытаний в отношении клслородо-упоринх бактерий и патогенных хрийков свидетельствуют о том, что наибольшую бакториостатическую и фунгаотатичоскую активность проявляют KSTomi, имеющие атом галогена в пара-пол ожонии, а наименьшую активность - кетоны с атомом 1алсгена в орто-поло-яонии замещения в Рь-колъцс А, т.о. смешение атог.п галогена из пара-положения в орто-пслсжэкке приводы1 к угнетению биологической активности кетона. Проведенный нами обдай сравнительный конформационный анализ кетонов 1-Х позволяет сделать ряд предположений для объяснения вышеуказанных различий в биологической активности, связав их с различиями в молекулярном строении кето-нов. Дело, по-видимому, заключается в том, что молекулы незамещенного и 4-галогекзамеавнных кзтонов 1-У обладают уплещэкной вытянутой конвертацией, в которой ее наиболее актызныз окон- и кетотрулпы открыты и поэтому наиболее доступны для рецепторов живой клетки. В то в ре мя как молех^улц 2- и З-галоганзамоценных кетонов в силу взаимодействия атома галогена с центральной частью молекулы обладает боле а замкнутой, свернутой конформаци-ей, значительно ограничивающей доступ рецепторов к активному центру кетока, некоторая доля активности которого к то;/у se отвлечена на взаимодействие с атомом галогена.

В диссертации анализируются упаковки молекул в кристаллах 1-Х. Дискретные молекулы улокзкн в слои шг.раллольпые плоскостям (ОН) (I и Ш), (002) (П и У) и (200) (1У). Общими заяономерко-сткми упаковок относительно'плоских молекул в :<риоталлах 1-У служат как плотная укладка молекул внутри слоя, при которой атом галогена контактирует с атомами-алифатической цепочки, так к наиболее плотная укладка слоев з кристалле, при которой атом галогена контактирует либо с атомами карбонильной группы, либо атомами алифатических цепочек молекул соседних слоев. Для тплоа-ких, "свернутых" молекул 2- и З-галогензамещенных котснов У1-Х характерен совершенно -другой способ укладки молекул в кристалле, при котором слоистость упаковок проявляется не в отношении всей молекулы, а в отногонии ее отдельных фрагментов. Например, структуры кетонов УП-1Х характеризуются наличием трех различных по содержанию слоев, параллельных плоскостям (010) или (100). Первый слой состоит из атсмоь гелогока, второй - из бензольных колец, третий - из алифатических цепочек. Причем последний слой оашй рыхлый, ere атомы наиболее подвижны. Структуры этих ?<етонов ют одну и ту же пространственную грушу симмьтрпи P2i/£ , по

полностью да из о структурны, а только кристаллоструктурно подобны. Если, несмотря на некоторые различия в параметрах элементарных ячеек и строении алифатичэских цепочек, структурное подобие хлорзамещэнных кетоноз'УШ-1Х не вызывает сомнений, то в отлошз-кии их подобия структуре бромзамощеиного кетона УП существует ряд очень оущэстьенных замечаний связанных о тем, что в структурах УШ и IX с одной кристаллографиче ски независимой молекулой в упаковке молекул« связаны кристаллографической шюскосты симметрии & , то в структуре кетона УП аналогичным образом обе кристаллографически независимые молекулы связываются псевдоплос-коотьы симметрии с . Это говорит о том, что псевдоэлементы симметрии молекулярных кристаллов можно рассматривать как не реали-зованныо по тег-' аии'млки причинам возможные кристаллографические элементы симметрии. Б нашем случае решающим явился, по-видимому, фактор объема галогенного атома, во не строение алифатической цепочки. Наличием рыхлого црошиового слоя можно объяснить достаточно легкое расслоение кристаллов У1-Х, и свойство механического дво^ликования кристаллов УП, возникающее при приложении, к ниц скалывающего напряжения в направлении £0101. Вероятно, это связано с поворотом метальных группировок цродиловых цепочек а не значительными конформациокннми изменениями остальной части независимых молекул бимолекулярной. структуры УП, достаточными для взаимопревращений молекул относительно плоскости двойникования, протодящв к образовать двойника, состоящего из двух зеркально-аинетржчяых кристаллов.

По сравнению о. жетонами 1-У упаковка молекул в щшсталлах У1-Х содержит относительно небольшое число коротких (до 3,6 А) ван-дер-ваальсовых контактов. Например, в структуре УП самыми близкими являются контакта Во...^ и В*...С6 (3,40 я 3,45$) маэду мшвкулат, связанными осью 2|. Длины этих контактов меньше сумм« ван-дер-ваальоовых радиусов атомов В» и С (3,65 А), что подтверждает факт сального электронного взаимодействия атома брома с центральной частью молекулы.

Глава ТУ посвявдка обсуждению результатов рентгеноструктур-ного исследования орто- в лара-оксиарядкетонав (XI, ХШ) и их мононитро-цроизводных (ХП.Х1У-Ш), синтезированных на основе нафтеновых кислот. ,

Общие черты конформаций молекул кетонов в удобних для изображения проекций* и стандартные обозначения атомов показаны.на . ■ рис.5,5.

Pfc.5. Строение молекул кетонгв ЛУ-ХУ.

Х1У

in (Ff-« S

л5?..*®

Îiï®

ttg

.Йас.б. Строение молекул кегонов ХГУ-ХУ1.

Основными отличительными молекулярно-структурными факторами .сэтоьоз Х1-ХУ1 является положение окси- и ыотил-закеститзлей прч фажльном кольце и наличие или отсутствие нитра-закостптсля и ем положение.

При проведении общего сравнительного конфоршционного анализа кетонов Х1-ХУ1 также, как для кетонов 1-Х, использовалась процедура совмещения молекул по фрагменту, состоящему из атомов углерода С^-Сб РЬ. кольца и связанных с ним атомов С8 и 02 карйо-нильной группы. Результаты совмещения иллюстрируется на рис.7.

Совместный анализ результатов совмещения и значений торсионных углов позволил выявить две основные, свойственные для всех молекул, вращательные степени свободы вокруг ординарных углеродных связей С^-Сц (в меньшей степени) и С8-Сд (з больший й-опени). Торсионный угол С2С1С8°2' пастеризующий перву:з степень свободы, изменяется в пределах от -7,7° (Х1У) до 10,9° (XI), в остальных ке тонах этот угол близок к 0°. Угол С^СдСдСдо, характеризующий вторую степень свободы изменяется в пределах от 67,6° (XI) до 111,8° (ХУ), в'остальных кзтонах этот угол близок к 90°. Наблюдаемая в кетонах ХП,ХШ,ХУ и ХУ1 примерная компланарность фатального (С^-С^) и карбонильного (СрСд.Сд.С^) фрагаентов стабилизируется внутримолекулярными водородными связями (ВБС) типа 0-К.. .0 мезду атомами кислорода окси-, нптро- и карбонильной групп. Сами по себе эти группы и РК. -кольцо плоскио в пределах стандартных отклонений. Сравнение конфортации кетонов XI и Х1У ■ показало, что перенесение ОН-группы из пара- в орто-полояение фенильного кольца приводит к образованию сильной ВВС 0у-Н...0? (Х1У). Вызванное ею удлинение двойной связи 02-Сд (ХШ, равной 1,258 X и укорочение ординарной связи равной 11349

(длины этих связей XI равны соответственно 1,229 А и 1,360 А), вероятно, связано со смещением 5Г-электронной плотности связи

3 СТ0Р0НУ атома кислорода и,- как следствие, с образованием, значительного подочитадыюго заряда на. атоме углерода С8. Смещение протона группы ОН э сторону атома 02 приводит к возникновению избыточного отрицательного заряда на атоме кислорода Ор который, в свою очередь, взаимодействуя о обобщенной -электронной плотностью фенильного кольца, вызывает укорочение связи О-^-С^. Аналогичная тенденция характерна и для кетонов ХШ..ХУ и ХУ1, в которых также присутствует ВВС такого типа. Расстояния 0р..02 в ХШ-ХУ1 равны соответственно 2,53; 2,54; 2,55 к 2,46 X.

рис.?. Совмещение молекул катонов XI-X7I.

ВВС другого типа между атомами кислорода нитро- п ОН-груих в катонах Ш и ХУ1 с одной стороны, стабилизируют компланарность нитрогруппн с РЬ-кольцом, а с другой стороны увеличивают сопряженность электронных систем карбонильной группы и РК-кольца. Расстояние водородной связи 0^...Од в Ш я ХУ1 равно соответственно 2,59 и 2,64 1.

Таким образом, рассмотренные ВВС типа 0-Н...0 способствуют увеличению степени сопряженности электронных систем РК.-:<оль-ца и карбонильной группы. В молекуле XI ВВС отсутствует и, поэтому, торсионные углы вокруг связи С^-Сд и двугранны!! угол <лоя-ду средшша шшсдастями ^-кольца и карбонильной группы здас!. плюют наибольшие значения (до 13,2°). Присутствие нитрогруппы независимо от положения замощения в РК—кольце увеличиваем компланарность фенильного и карбонильного фрагментов молекулы кзтона.

Более'.значительные различая в разворотах Н-кольца вокруг связи Сд-Сд в кетонах, по-видимому, связаны-о требованиям! плот-найаей упаковки молекул в кристаллах, большинство ко тонов (ХП-Х1У, ХУ1) имеют сходную конформацию и только две' молекулы кетонов XI и ХУ резко отличаются от остальных. (см.рис.7); это в частности отражается в значениях тсрспотюго угла 02СаСдСТ4, который составляет 13,1° (XI) и 46,3° (ХУ), в остальных кетонах равен 22,9-32,6°.

Во всох кетонах Н-кольцо имеет конфигурацию-"кресла" с ке--тогруппой в экваториальном положении■( см.рис.76). В среднем длины С-С связей равны 1,53 1, валентные углы ПО,6°, а торсионные углы 56,8°.

В кетонах XI и Х1У соседние гадроксальная и метальная группы стерически взаимодействуют друг с другом. При этсм один из атомов Н Ма-группч располагается в плоскости фчнила, два других образуют "рогатку", в которую вклинивается моы кислорода С| Он-группы. В котонэ ХУ сгорзчо исие взаимодействия Мо-трушт с нитрогрушой вынуждают последнюю развернуться на значительный (до 36,8°) угол относительно плоскости Р^-кольца; при этом значительно удлиняется связь АГ -0^.(1,48 X) по. оравнанию с като-ном Х1У (1,44 Я), где гатрохруппа почти компланарна Рк-кольцу (5,5 ). Аналогична« тенденция к удшюгого связи АГ-Сар наблюдается и в кетонв ХУ1 (1,43 А), вде нитрохтзуш» иозерьута относительно фетиш на угол 21-8°, в кетове ХП этот угол составляет 2,3° при даияв связи лГ-с^ 1,46 8. Длины овяри Сш-Сар во всех кетонах изменяется в предела* 1,50-1,51°.

Вопреки предоставленным нам предварительным результатам исследования методами ПМР- и Ж-спектроскопии кетона Ш о на-ходцении нитро группы в положении 3 Рл-кольца нами по результатам РСА установлено, что эта группа находится в положении 5 и исследуемоо ссхэдкнение является не 4-окси-З-нитрофвнил-цикло-гексилкетоном как предполагалось, а 4-окси-5-нитрофенил-цикло-гексилкетоном.

Анализ упаковок молекул в кристаллах кетонов показал,только в соединении XI присутствует, меямодекулярная водородная связь (МВС) 0-Н.. .0 причем мекду атомами кислорода и 02 окск-и кетогрупп кристаллографически связанных плоскостями скольжения а молекул. Молекулы образует бесконечные цепочки в направлении [100] ; при этом расстояние О^.. .02 = 2,70 Я. Это подтверждает устаноменнцй наш факт, что наличие ВВС исключает возможность образования МВС в структурах' кетонов ХП-ХУ1. Мезшо-лекулярные контакты в этих кристаллах' обуславливаются исключительно зан-дер-вааяьсовыми силами, определявшую роль в которых игракгг ориентацконше взаимодействия мевду слабозаряженными положительно-карбонильным атомам С8*и отрицательно-активной нитрогруппой контактирующих молекул; контакты /Г...02 и О нитро...Сд наиболее короткие.

В кристаллах ХП и ХУ1 молекулы образуют центросиммэтричнда дамеры, в остальных кристаллах - плоские слои (004)(ХШ), (001) (Х1У) и (020)(ХУ).

Аномально короткие, меэшолекулярнке ван-дер-ваальсовые контакты в кристаллах не обнаруаены.

Проведенный анализ всех типов водородных связей в кетонах Х1-ХУ1 позволяет сделать прсдполоквние, что более значительная биологическая активность лара-оксиарилкетонов по сравнении с орто-оксиарилкотонами обуславливается большей вероятностью для первых образовать МВС с моле^лами-рецепторами штнх организмов.

. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. .Проанализирована литература по органическому синтезу, молекулярному строению, оцределенноыу методами ПМР.и ИК спектроскопии,, и биологической активности исследованных кетонов на основе фенокспуксусных и нафтеновых кислот, "а такге по кристаллическому и монетарному строенив'и биологической активности около 60 соединений, близких к исследуемым кетонам.

2. Прямыми и патерсоновсктаи -методами по рентгеновским

дифракционным данным, полученным на автоматических дифракт о метрах Синтекс Р21 и опредолены и уточнены по программам комплексов рентгеноструктурных расчетов РЕНТ1ЕН-75, 5НЕЛХ , МаШ^ХГА и ДВЕ/"/ -85 атомные структуры 10 кетоноз на основе феноксиуксусных и 6 кетоков на основе нафтеновых кислот. Рассчи-тащ основные геометрические характеристики строения и проводен общий сравнительный анализ конформаций.кетонов с использованном процедуры наиболее тесного (по критериям ШО совмещения молекул.

3. Установлено, что молекулы группы незамещашшх и 4-гало-гензамещенных кетонов имеют угшопрнную вытянутую конформацию, а молекулы группы 2- и 3-галогэнзамещеннцх кетонов в силу взаимодействия атома галогена с центральной окси-карбонильной частью молекулы итоет более замкнутую, свернутую конформацию. Сделано предположение, что фактор положения атома галогена при РК-кольце и связанные с этим существенные конформационные различия обуславливают преимущество кетонов первой группы.над второй в отношении бактериостатической и фунгистатичэской активности.

4. Выявлен наиболее вероятный механизм двойниковапия бимолекулярного кристала 2-бромфеноксиацетил-4-пропилбензола. Это свойство объясняется исключительной подвижностью пропиловых цепочек молекул и связанными с этим конфигурационными взаимопревращениями кристаллографически независимых молекул в структуре. Объяснена также псевдоромбичность и псевдопериодичность этого кристалла.

5. Сколько-нибудь заметную зависимость конформации молекул кетонов 1-Х от формы и размеров алифатической цепочки обнаружить не удалось.

6. В структурах кетонов Х1-ХУ1 на основе нафтеновых кислот выявлены и проанализированы ВВС и МВС типа О'-Н...0. Присутствие сильной ВВС как между окси- и кетогруппами увеличивает степень общей сопряженности электронной системы молекулы катона и способствует компланарности ее плоских фенильного и кето- и нитро-фрагментов.

7. Присутствие ВВС в структуре кетонов ХП-ХУ1 исключает установление МВС имеющей место только в структуре кэтона XI. Молекулы в кристаллах ХП-ХУ1 связаны ван-дер-ваальсовцми силами,значительную роль в которых играет ориентационные взаимодействия между слабозаряженнымя атомными группировками.

8. Выявлена значительная степень свободы вращения Н-ксльца вокруг его углеродной связи о кетогрушой, Свобода врапрния во-

круг углеродной связи кетогруплы с РЬ-кольцом мраничена благодаря ВВС. Н-кольцо в кетонах Х1-Ш имеет конфигурацию "кресла" с кетогрушой в экваториальном положении,

9. Вопреки предварительным данным ПМР и Ж спектроскопии о нахождении нетрэгруппы в положении 3 замещения атома водорода в РК-кольце кет она ХП наш установлена, что она находится в положения 5,

1С. Сделано предположение, что более заметная биологическая активность лара-оксиарклкетонов по сравнению о орто-оксиарилке-тонами объясняется большей вероятностью установления (ЛВС с молекулами-рецепторами жзвых организмов у первой группы котонов,чем у второй.

основнье результаты дизсергащи опубликованы в сщдгащ работах:

1. Атабаев Т., Подберезская Н.В., 1Ътилов Ю.В. и др. Кристаллическая структура фэноксиацетил-4-метилбензола С^К^О^/ Ж. отруктури.химии.- 1982. Т.23, № 2.- С.166-168.

2. Атабаев Т., Гатилов Ю.В., Подберезская Н.В. и др. Рентгено-структурное исследование 2-окси-4-иетил-5-нитрофенилциклопзк-силкетона/Д.структурн.химии.- 1982.- Т.23, № 4.- С.166-168.

3. Атабаев Т., Гатилов Ю.В., Подберезская Н.В. и др. Кристаллическая структура 4-хлорфеноксиацетил-4-метилбензола/Д. структурн.химии.- 1982. Т.23, А 5.- С.179-181..

4. Атабаев Т., Караев К.Ш., Лширов А., Атлиав X. Кристаллическая и молекулярная структура 4-окси-З-метилфенилциклогексилкето-на// Ж.структурн.химии,- 1984. Т.25, № 6.- С.144-146.

5. Атабаев Т., Караев К.Ы.,: Подберезская Н.В. и др. Рентгено-струотурное исследование двух хлорфеноксиацетидпрошибензо-лов// Я. структуре.хтт,- 1985. Т.26, й 5.- С.188-191.'

6. Атабаев Т., Караев К.Ш., Аширов А., Казаков А. Кристаллическая и молекулярная структура 2ч}ром$еяоксяацетил-4-етилбен-зола/Д.структда.хишет.- 1987. Т.28, Я 5.-С.Г81-183.

7. Атабаев Т., Караев К.Ш., Аширов А., Азяыэв X. О кристаллической и молекулярной структуре 4-окси-5-штрофеюи1-с?пслогек-силкетона//К.структурк.химии.-1990. Т.31,й I.- С.195-198.

8. Атабаев Т., Караев К.И., Подберезская Н.Вг и др. Кристаллическая п молекулярная структура г-окси-б-штшгфоши-српио-гексилкетона. // Ж. структрн. химии. - 12Э0. Т.31, Й 5. - С. 152155.

9. Атабаев Т., Рехлова О.Ю., Андрианов В.И. и др. о кристаллической и молекулярной структуре 2-хлорфеноксиацетил-4-изо-

пропилбензола.// К. структуры, химии.- 1390. Т.31, № 3. -С.156-159.