Исследование водородных связей аминопиримидинов в комплексах различного состава с протоноакцепторами в растворах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

КРЕКОВ Сергей Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ АМИНОПИРИМИДИНОВ В КОМПЛЕКСАХ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА С ПРОТОНОАКЦЕПТОРАМИ В РАСТВОРАХ

Специальность: 02.00.04 — физическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Тюмень - 2004

Работа выполнена на кафедре химической физики Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный университет» Министерства образования и науки Российской Федерации

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор

Борисенко Валерий Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Бурейко Сергей Федорович

кандидат химических наук, доцент Жихарев Юрий Николаевич

Ведущая организация: Кемеровский государственный университет, физический факультет, 650043, Кемерово, ул. Красная 6

Защита состоится 25 декабря 2004 г. в_на заседании

диссертационного совета К212.2 74.04 при Тюменском государственном университете по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Перекопская 15-а, ауд. 118.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного университета.

Отзыв на автореферат присылать по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Семакова, 10, ТюмГУ, химический факультет.

Автореферат разослан "_"_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат химических наук

Т. П. Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Амино- и иминопиримидиновые формы широко распространены в природе и играют важную роль в биологических процессах, а так же в механизме действия лекарственных препаратов на живой организм. Они входят в состав многих биологически значимых соединений: молекул ДНК и РНК, витаминов группы В, антибиотиков, препаратов, стимулирующих метаболические процессы.

Механизмы взаимодействия биологически активных молекул с окружением во многом определяются водородными связями (Н-свя-зями), обеспечивающими гибкость, быстроту и разнообразие биохимических процессов. Наиболее распространенными являются водородные связи N-11-0,1Ч-Н-]Ч, энергия которых составляет величину 3-ь7 ккал/моль. Посредством таких связей, например, обеспечивается сцепление между комплиментарными парами азотистых оснований в спирали ДНК.

Однако, водородные связи аминопиримидинов, и тем более их замещенных, изучены недостаточно. Отсутствуют систематические исследования влияния гетероатомов и заместителей в ароматическом кольце на протонодонорные и протоноакцепторные способности аминопиримидинов в Н-связи. В связи с этим, представляется чрезвычайно актуальным проведение более детального изучения этих соединений и водородно-связанных комплексов с их участием.

Наиболее информативным методом в изучении водородных связей является метод ИК-спектроскопии. Он позволяет исследовать протонодонорные и протоноакцепторные свойства соединений, а так же динамическую, электрооптическую и энергетическую неэквивалентность NH-связей аминогруппы в комплексах с внутри- и межмолекулярной водородной связью, а так же в комплексах со-става1:1 и 1:2 с различными протоноакцепторами.

Роль заместителей в пиримидиновом цикле чрезвычайно высока. Реакционные свойства цикла существенно зависят от природы, положения и числа заместителей в ароматическом кольце. Этот и подобные факты привели к гипотезе об электронном механизме действия биологически активных веществ на живой организм. Эта гипотеза оказалась весьма плодотворной при обсужде-

Важным этапом в исследовании комплексов с водородными связями является количественное изучение процесса комплексо-образования, ставшее возможным в результате развития теории водородной связи, применения методов валентно-силового поля и квантовомеханических расчетов (полуэмпирических и ab initio).

Использование количественных методов при исследовании комплексов с водородными связями позволяет глубже понять механизм водородной связи и установить корреляции между физическими характеристиками молекул и их спектральными проявлениями.

Целью работы является изучение влияния гетерозамещения, а так же положения, числа и рода заместителей в пиримидино-вом цикле на спектральные, геометрические, динамические, электрооптические и энергетические характеристики аминогруппы свободных и связанных Н-связью (1:1 и 1:2) молекул аминопири-мидинов с различными протоноакцепторами в растворах; расчет свободных молекул и комплексов с водородными связями методами валентно-силового поля (ВСП) и квантовомеханическими методами ab initio; сравнительный анализ экспериментальных и расчетных данных; установление корреляций между спектральными, геометрическими, динамическими, электрооптическими и энергетическими характеристиками молекул.

Научная новизна. Проведено систематическое экспериментальное исследование параметров полос поглощения валентных и деформационных колебаний аминогруппы свободных и связанных Н-связью 2-аминопиримидина, 4-аминопиримидина, 5-ами-нопиримидина, 2-амино-4-хлор-б-метилпиримидина, 2-амино-4,6-дихлорпиримидина, 2-амино-4,б-диметоксипиримидина, 2-амино-5-нитропиримидина.

Определены термодинамические характеристики комплексов с Н-связью состава 1:1 и 1:2 аминопиримидинов и их замещенных с протоноакцепторами и исследована энергетическая неэквивалентность Н-связей в комплексах различного состава.

В приближении модели R-NH2 валентно-силового поля для свободных и связанных молекул аминопиримидинов и их замещенных решены колебательная и электрооптическая задачи. Установлены корреляции между спектральными, геометрическими, динамическими и электрооптическими характеристиками свободных и связанных молекул.

Произведен сравнительный анализ влияния положения, числа и рода заместителей на спектральные, геометрические, динамические, электрооптические и энергетические характеристики свободных и связанных молекул.

Для свободных и связанных Н-связью (1:1) с различными про-тоноакцепторами молекул аминопиримидинов и их замещенных в приближении DFT-B3LYP/6-31G** и ab initio MP2/6-31+G** решена квантовомеханическая задача. Исследовано распределение зарядов на атомах (по Малликену), определены дипольные моменты, спектральные характеристики и произведено сопоставление расчетных и экспериментальных величин. Найдено удовлетворительное согласие между ними.

Анализ экспериментальных данных и результатов квантовоме-ханических расчетов позволил высказать предположение о существенной роли в процессе комплексообразования аминопиримиди-нов с протоноакцепторами переноса заряда по водородному мостику.

Практическая значимость работы заключается в систематическом исследовании влияния положения атомов азота относительно аминогруппы в пиримидиновом кольце и влияния положения, числа и рода заместителя в пиримидиновом цикле на протонодонорную способность, спектральные характеристики и другие параметры аминогруппы свободных и связанных молекул. Результаты работы позволяют дать объективную оценку сопоставимости данных квантовомеханических расчетов и экспериментальных данных. Найденные в работе корреляционные соотношения для аминопиримидинов и их замещенных позволяют определять важные параметры молекул по измерениям характеристик полос поглощения аминогруппы в ИК-области спектра.

Результаты исследований водородных связей аминопиримиди-нов и их замещенных представляют интерес для исследователей, работающих в области физики, химии, биологии, медицины.

Достоверность результатов подтверждается многократным (не менее 5 раз) повторением эксперимента, воспроизводимостью результатов при варьировании содержания доноров и акцепторов протона в растворах, корректной оценкой погрешности эксперимента, сопоставлением экспериментальных данных с данными других авторов, использованием апробированной методики эксперимента и расчетной модели.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на восьмой и девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург, 2002 г и Красноярск, 2003 г), на XL-ой международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2002 г.), на международной конференции «Новые методы молекулярной спектроскопии» (Польша, Вроцлав, 2002 г.), а так же на международной конференции «Физико-химические методы в медицинских и биологических исследованиях» (Польша, Вроцлав, 2003 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 статья в международном журнале и 5 тезисов докладов на международных и российских конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации — 146 страниц, содержит 35 рисунков и 34 таблицы экспериментальных и расчетных данных. Список литературы содержит 147 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечается актуальность темы, сформулирована цель работы, обосновывается научная новизна и практическая значимость проведенных исследований.

Первая глава содержит литературный обзор, состоящий из трех частей.

В § 1. 1 сделан обзор спектроскопических исследований ами-нопиридинов, аминопиримидинов и близких к ним по структуре соединений. Приведены спектральные характеристики полос поглощения, динамические, электрооптические и другие параметры анализируемых соединений, полученные рядом авторов. Обсуждены спектральные изменения, наблюдаемые на полосах поглощения валентных и деформационных колебаний аминогруппы при образовании комплексов с Н-связью (1:1 и 1:2) первичными ароматическими и алифатическими аминами с протоноакцепторами. Рассмотрено влияние резонанса Ферми колебаний vc(NH) и 28(HNH) на структуру полос поглощения комплексов в Н-связью.

В § 1. 2 кратко описаны наиболее распространенные полуэмпирические методы расчетов молекул от самых ранних (CNDO (ППДП), метод полного пренебрежения дифференциальным перекрыванием) до поздних параметрических методов AMI и РМЗ. Здесь же даются необходимые сведения о неэмпирических (ab initio) методах расчета, их классификации и используемых в них приближениях.

§ 1. 3 посвящен анализу результатов исследований ароматических аминов различными квантовомеханическими методами. Обсуждаются некоторые особенности квановомеханических расчетов комплексов с водородными связями.

Во второй главе описаны техника и методика эксперимента. Спектры исследуемых соединений получены на инфракрасном модернизированном спектрофотометре SPECORD — 75 IR фирмы Carl Zeiss Jena в оптимальных условиях регистрации, при соответствующем выборе спектральной ширины щели, скорости сканирования и постоянной времени прибора. Оптимальная фотометрическая точность достигалась путем подбора толщины поглощающего слоя.

В качестве акцепторов протона использовались ацетонитрил (CH3CN), диоксан, тетрагидрофуран (ТГФ), диметилформамид (ДМФА), диметилсульфоксид (ДМСО) и гексометилфосфортриа-мид (ГМФА).

Для исследуемых полос поглощения валентных колебаний аминогруппы свободных и связанных Н-связью молекул амино-пиримидинов определялись: — нулевой спектральный момент (полная интегральная интенсивность полосы), — первый спектральный момент (центр тяжести полосы) и М(2) — второй центральный момент, связанный с «эффективной» полушириной соотношением

При описании спектральных характеристик полос поглощения свободных и связанных молекул использовались следующие обозначения:

— — полосы поглощения симметричного и антисимметричного валентных колебаний аминогруппы свободных молекул. Спектральные моменты и интегральная интенсивность этих полос не имеют нижних индексов

— — полосы поглощения комплексов состава 1:1. Полоса Vc(NH) соответствует колебанию связанной NH-^уп-

пы, полоса ^(КИ) — несвязанной («свободное» колеба-

ние). Спектральные моменты и интегральная интенсивность этих полос имеют нижний индекс (Мс(1), 2(Мс<г))1/г, Вс). Динамические постоянные K(NH) и электрооптические параметры д\а/дс{ связанной NH-группы имеют индекс 1, несвязанной — 2;

— V *(1Шг) и V И(1Ш2) — полосы поглощения симметричного и антисимметричного валентных колебаний аминогруппы в комплексах состава 1:2. Моменты и интенсивность этих полос также имеют нижний индекс

Полосы поглощения Ус(ЫН) (1:1) и уДЫН2) (1:2) комплексов с Н-связью наблюдались в виде дублета или триплета. Такая структура полос обусловлена резонансом Ферми валентного колебания Ус(1Ш) с обертоном деформационного колебания 25(HNH), a так же обертоном или составным колебанием ароматического кольца. В спектрах поглощения комплексов состава 1:1 производилось графическое разделение полос, при котором выделялись полосы а так же совокупные полосы и

ум(1Ш2) + У((ГШ). Интегральная интенсивность полос ^(ЫН) И находилась расчетным путем.

Описана методика определения термодинамических характеристик комплексов с Н-связью состава 1:1 на основании уравнения Вант-Гоффа:

1па:=-

| ду

ят к

и комплексов состава 1:2 на основании «правила интенсивностей» Иогансена:

п - коэффициент преломления среды.

Даны ссылки на работы, в которых в рамках модели R-NH2 валентно-силового поля рассмотрено решение колебательной и электрооптической задач для свободных и связанных Н-связью молекул первичных ароматических аминов.

В третьей главе изучено влияние положения аминогруппы в пиримидиновом цикле на характеристики аминогруппы амино-

пиримидинов. В § 3.1 дана краткая характеристика электронной структуры пиримидина. Распределение электронной плотности в пиримидине весьма неравномерно. Атомы азота в нем обладают электроноакцепторными свойствами и «стягивают» на себя электронную плотность цикла, способствуя, таким образом, стабилизации положительного заряда в положениях 2, 4 и 6. В общем плане в основном состоянии молекулы пиримидина электронные заряды распределены следующим образом, рис. 1.

Из рисунка видно, что положение 2 в кольце пиримидина наиболее чувствительно к нуклеофильной атаке. Более слабыми электрофильными реакционными центрами являются атомы 4 и 6, а атом 5 характеризуется очень слабыми нуклеофильными свойствами. Поведение заместителей в положениях 2, 4 и 6 в пирими-диновом кольце подобно их поведению в алифатических аминах, в то время как поведение заместителей в положении 5 аналогично их поведению в ароматических соединениях.

§ 3. 2 посвящен экспериментальному и теоретическому изучению различных характеристик аминогруппы свободных молекул аминопиримидинов. В области валентных и деформационных колебаний аминогруппы были получены инфракрасные спектры 2-и 4-аминопиримидина, рис. 2. Регистрация спектров производилась в температурном интервале 280-330 К.

Температурная зависимость спектральных характеристик полос поглощения у^МЦ и у™(1Шг) несвязанных молекул аппроксимируется линейной функцией вида В). Параметр а = дЧ/дГ характеризует скорость изменения соответствующей спектральной характеристики от температуры.

Спектральные характеристики полос поглощения валентных колебаний аминогруппы 2- и 4-аминопиримидинов, расчитаные по соответствующим уравнениям для температуры 298 К, а так же частоты полос поглощения деформационных колебаний 5(HNH) представлены в табл. 1. Для сравнения там же приведены аналогичные данные для анилина и аминопиридинов.

Рис. 1. Схема распределения электронной плотности в молекуле пиримидина.

(■) 3100 3300 3500 уш11 (Ь) 3100 3300 3300

(0 3100 3300 3500 ,>ст1 (Ь) 3100 3300 3500 ¥(ст'

Рис. 2. Зависимость контуров полос поглощения валентных колебаний аминогруппы 2-аминопиримидина (а) и 4-аминопиримидина (Ь) от температуры в СС14. (С - 0. 005 М / 0. 003 М) 1: 288 К; 2: 298 К; 3: 308 К; 4: 318 К; 5: 328 К

Из табл. 1 видно, что спектральные характеристики полос поглощения валентных и деформационных колебаний аминогруппы существенно зависят от положения и числа гетероатомов в ароматическом кольце анилина. В ряду: анилин, 2-аминопиридин, 2-аминопиримидин введение атомов азота в анилиновое кольцо в ортоположении относительно аминогруппы приводит к монотонному, в пределах ошибки эксперимента, повышению частот у'(КИ2) и у"(МИ2) валентных колебаний аминогруппы и увеличению интегральной интенсивности. По своим спектральным характеристикам 4-аминопиримидин находится между 2-аминопи-ридином и 2-аминопиримидином, что вполне согласуется с его молекулярной структурой. В ряду: анилин, 3-аминопиридин, 5-аминопиримидин, где атомы азота находятся в метаположении относительно аминогруппы, спектральные характеристики веществ меняются совсем незначительно. Эти результаты находятся в согласии с утверждением о том, что положение 5 в пири-мидиновом цикле обладает повышенной «ароматичностью».

Исследование спектров недейтерированных Я-КИ2 и частично дейтерированных (Я-КИБ, Я-КБ2) аминопиримидинов в СС14, рис. 3, показывает, что полосы поглощения у(КИ) и изотопических

молекул Я-КИБ 4-аминопиримидина имеют дублетную структуру. Это свидетельствует о том, что КИ-связи аминогруппы 4-аминопи-римидина неэквивалентны. Величина дублетного расщепления для полосы у(КИ) составляет 19 см-1, а для полосы у^Б) - порядка12 см-1.

Спектральные характеристики полос поглощения У*(Г>Ш2) и ¥"(КНг) аминогруппы анилина и его

гетерозамещенных в СС14 (Т=298 К).

Соединение v•(^IHJ) у(НЫН) (град) К(ЫН)х 10-« (см-=) Эц/Эч (оА1) д^дц' (О А») 6(НЫН) ("Г1)

М(1) С«*1) 2(М<»>)>Л (си-1) В10-3 Сдм'м1см^) МО) (си1) 2(МР))1Я (см-1) В 10-' 1 па2)

Анилин 3393 28 2 86 3476 38 2 91 106 0 11 026 1 04 0 15 1618

2 а мило-пиридин 3410 32 5 89 3509 39 5 11 109 7 11 1371 И 192/ 1 38 "1 1 60/ 0 341 0 32/ 1610

3 амино-пиридин 3394 31 4 04 3480 37 454 106 5 11 020 1 22 0 23 1616

4 амино-пиридин 3416 — б 10* 3508 — 5 54* 1078 11 182 1 52 0 29 1618

2 амино-пиримвдин 3430 31 8 92 3540 33 7 26 111 8 11 323 1 86 044 1601

4 амино-пиримидин 3422 33 734 3529 41 5 46 1107 11 2271 11 275/ 1 381 1 86 / 0 471 0 44/ 1610

5 амино-пиримндин 3399* — 4 22 3485* — 3 29* 106 0 11 052 1 22 0 25 —

* Рассчитаны по данным других авторов с учетом поправочных коэффициентов.

РИС. 3. Полосы поглощения аминопиримидинов, содержащих недейте-рированные и дейтерированные аминогруппы. (1,2) 2-аминопиримидин (С - 0. 005 М), (3,4) 4-аминопиримидин (С - 0. 004 М).

На основании шестикоординатной модели Я^И2, для свободных молекул аминопиримидинов в СС14 были решены колебательная и электрооптическая задачи. Расчет производился с привлечением частот валентных и деформационных колебаний аминогруппы в изотопических молекулах Я^И2, Я-КИБ, Для молекул 4-аминопиримидина задачи были решены с учетом динамической и электрооптической неэквивалентности КИ-свя-зей аминогруппы.

Для свободных молекул аминопиримидинов в СС14 получены следующие линейные зависимости:

Между спектральными моментами М5(1), Ма5(1) и параметром (К(1ЧН))У2:

М«> = 0.7413 (К(Ш))1'2 + 934.2 ; п = 3, г = 0.9963 (1) М (1> = 1.3112 (ЩШ))1/2 - 873.9 ; п = 3, г = 1.0000 (2)

Между спектральной разностью ДМШ = MJ1' - Ms(1) и величиной валентного угла y(HNH):

ДМ"» = 3.936 y(HNH) - 331.7 ; п = 3, г = 0.9961 (3)

Между электрооптическими параметрами аминогруппы и параметром (K(NH))1/2:

дц/Sq = 0.01481 (K(NH))1/2 - 48.0; n = 3, г = 0.9846 (4) qj,/dq' = 0.004915 (K(NH))1/2 - 16.1; n = 3, г = 0.9936 (5) Подобные корреляции были получены ранее для аминопи-ридинов. Сравнение аналогичных соотношений для аминопири-динов и аминопиримидинов показывает, что введение второго атома азота в ароматическое кольцо мало влияет на изменение параметров уравнений линейной регрессии (1-5).

Нами были проведены квантовомеханические расчеты распределения атомных зарядов на фрагменте C-NH, молекул аминопиримидинов. При расчетах использовались методы AMI, PM3, DFT-B3LYP/6-31G** и ab initio MP2/6-31+G**. Все методы, кроме РМЗ, предсказывают качественно схожее распределение зарядов на атомах фрагмента C-NH2 молекул аминопиримидинов.

Анализ зарядов на атомах Ht и Н2 аминогруппы в двух симметричных молекулах 2- и 5-аминопиримидинах показывает, что избыточный положительный заряд на атомах Н уменьшается при переходе от 2-аминопиримидина к 5-аминопиримидину. Атомы Hj и Н2 4-аминопиримидина имеют различный избыточный положительный заряд. Этот факт служит дополнительным аргументом в пользу неэквивалентности NH-связей аминогруппы в молекуле 4-аминопиримидина. Стоит заметить, что избыточный положительный заряд на атоме Н2 4-аминопиримидина выше, а на атоме Hj ниже, чем заряды на аналогичных атомах Н аминогруппы в 2- и 5-аминопиримидинах.

Из сказанного следует, что протонодонорная способность аминогруппы в комплексах состава 1:1 с межмолекулярной водородной связью с различными протоноакцепторами должна уменьшаться в ряду 4-, 2-, 5-аминопиримидин. Этот вывод, основанный на результатах квантовомеханических расчетов, подтверждается экспериментальным путем.

В § 3. 3 исследуются комплексы с Н-связью состава 1:1 и 1:2 аминопиримидинов с различными протоноакцепторами, рис. 4. Полосы поглощения vc(NH) комплексов состава 1:1 расположены

в спектре ниже 3400 см-1, и имеют сложную структуру из-за резонанса Ферми. В дальнейшем, для удобства, будем говорить о ферирезонансном дублете у,(КН) и 25(НЫН), учитывая, что влияние обертона кольца на перераспределение интенсивности полосы v (КН) значительно слабее.

(а) 3100 3300 3500 уст' <Ь) 3100 3300 3500 У-ст-1

Рис. 4. Полосы поглощения валентных колебаний 2-аминопирими-дина (а) и 4-аминопиримидина (Ь) в комплексах с Н-связью состава 1:1 с различными протоноакцепторами в СС14 (Сп = 0.015 М). 1: СС14; 2: СН3СК - 1. 00 М; 3: ТГФ - 0. 30 М; 4: ДМФА - 0. 25 М; 5: ДМСО - 0. 25 М;

6:ГМФА-0.06 М

Определены спектральные характеристики полос поглощения и У^МН) комплексов состава 1:1 аминопиримидинов с различными протоноакцепторами. По мере увеличения силы акцептора в ряду: диоксан, ТГФ, ДМФА, ДМСО, ГМФА полосы поглощения vc(NH) и уДИН) аминопиримидинов испытывают значительный низкочастотный сдвиг. Интегральная интенсивность полос ^(КН) увеличивается, причем, для 4-аминопиримидина она на 20-30 % выше, чем для 2-аминопиримидина. Изучено влияние температуры на контуры полос поглощения валентных колебаний аминогруппы молекул 2- и 4-аминопиримидинов, связанных Н-связью в комплексах состава 1:1 с протоноакцепторами.

В рамках модели Я-КН2 валентно-силового поля для комплексов состава 1:1 2- и 4-аминопиримидинов с протоноакцепторами решены колебательная и электрооптическая задачи. Оп-

ределены динамические постоянные К^ЫН), К2(ЫН) и электрооптические параметры дц,/^, ф,2/<^2, Зц/с^ (1, ] = 1, 2; 1 ^ ]).

Между спектральными, динамическими и электрооптическими характеристиками аминогруппы аминопиримидинов в комплексах состава 1:1 имеют место линейные корреляции:

Мс(1) (1:1) = 0.89703 (К^Ш))1'^ 432.3; п = 6, г = 0.9570 (6) гц/асц (1:1) =-0.00540 (К^ЫН))1'2 + 21.2; п = 6, г = 0.9312 (7)

Сравнение зависимостей (6,7) для аминопиримидинов и аналогичных корреляций для аминопиридинов показывает, что спектральные моменты Мс(1) (1:1) аминопиримидинов менее чувствительны к изменению динамической постоянной КДШ!), чем у аминопиридинов.

Термодинамические характеристики — изменение энтальпии энтропии и константы равновесия для комплексов состава 1:1 анилина, аминопиридинов и аминопиримиди-нов с протоноакцепторами представлены в табл. 2.

Из таблицы видно, что увеличение числа атомов азота в ароматическом кольце приводит к увеличению энтальпии Н-связанных комплексов состава 1:1, т. е. энергия водородной связи в ряду: анилин, аминопиридин, аминопиримидин возрастает. При этом энтальпия комплексов состава 1:1 более чувствительна к положению аминогруппы в пиримидиновом кольце, чем в пиридиновом. Константы равновесия К2в5 для комплексов (1:1) аминопиримидинов с протоноакцепторами, напротив, по своим значениям ближе к анилинам, чем к аминопиридинам. Приведенные в табл. 2 данные количественно подтверждают вывод о том, что 4-аминопиримидин является более сильным донором протона, чем 2-аминопиримидин.

На рис. 5 представлены спектры аминопиримидинов в апро-тонных растворителях. В таких условиях образуются, как правило, комплексы состава 1:2. С увеличением силы Н-связи (1:2) в ряду протоноакцепторов: СИ3СК, диоксан, ТГФ, ДМФА, ДМСО, ГМФА наблюдается все большее перекрывание высокочастотной компоненты у['(МИ2) фермирезонансного дублета с полосой у["!(КИг) комплексов состава 1:2. Вследствие этого спектральные характеристики полос ус'(КИ2) и уДКИ2) для комплексов амино-пиримидинов с сильными протоноакцепторами не определялись.

Термодинамические характеристики комплексов с Н-связью состава 1:1 анилина, аминопиридинов и аминопиримидинов с различными про-тоноакцепторами в СС14

Соединение Протоноакцептор -AHi зкп (ккалМ"1) -AS (калМ"1 К'1) К298 (дм3М"')

Анилин ДМФА ДМСО ШФА 2.2 3.0 3.6 6.0 6.5 9.2 3.5 4.3 5.5

2-амино-пиридин ДМФА ДМСО ГМФА 3.0 3.2 3.9 6.2 7.4 6.9 6.5 7.1 21.6

З-аиино-пиридин ДМФА ДМСО ГМФА 3.1 3.5 4.1 6.3 7.1 7.4 8.5 9.4 25.1

2-амино-пиримидин Диоксан ТГФ ДМФА ДМСО ШФА 4.4 4.1 3.5 4.5 6.4 14.0 12.9 10.0 12.5 17.8 1.5 1.5 2.3 3.6 6.5

4-амиио-пиркыидин ДМФА ДМСО ГМФА 5.9 6.4 7.5 8.1 9.3 8.9 6.1 9.2 38.5

Для комплексов состава 1:2 аминопиримидинов с протоноак-цепторами так же решены колебательная и электрооптическая задачи. Определены валентные углы у(НШ1), динамические постоянные K(NH) и электрооптические параметры дц/д({ и дц/д^ комплексов.

Как и в случае свободных молекул, для комплексов состава 1:2 имеют место линейные корреляции между спектральными, геометрическими, динамическими и электрооптическими характеристиками:

М8(1>(1:2) = 1.0651 (К(ЫН))1/2 - 169.3; Ми<»(1:2) = 1.0347 (К(Ш))1/2 + 73.0; ДМ(1» (1:2) = 2.509 у(НШ) - 194.8; дц/дц (1:2) = -0.01146 (К(ЫН))'/24-41.6; д\ц/дсЦ1:2) = -0.00739 (К(Ш))1'2 + 26.1; Установленные корреляционные соотношения имеют практическое значение, поскольку позволяют находить важные характеристики молекул на основе доступных измерений в ИК-области спектра.

п = 9, г = 0.9970 (8)

п = 9, г = 0.9969 (9)

п = 9, г = 0.9334 (10)

п = 9, г = 0.8323 (И)

п = 9, г = 0.7531 (12)

5100 5500 5500 у ОТ1 5100 5500 5500

(•) ' (Ь)

Рис. 5. Полосы поглощения валентных колебаний аминогруппы 2-аминопиримидина (а) и 4-аминопиримидина (Ь) в комплексах с Н-связью состава 12 с различными протоноакцепторами. 1: СС14 (0. 015 М); 2: СЫ3СК

(0.25 М/0.20 М) 3: ТГФ (0.25 М /0.20 М); 4: Диоксан (0.25 М/0. 20 М);

5: ДМФА (0.35 М); 6: ДМСО (0.35 М); 7: ГМФА (0. 50 М). Т = 298 К

В четвертой главе изучено влияние хлорзаместителей на про-тонодонорную способность в Н-связи и характеристики аминогруппы аминопиримидинов. Объектами исследования были 2-амино-4-хлор-6-метилпиримидин и 2-амино-4,6-дихлорпиримидин.

§ 4. 1 посвящен изучению свободных молекул хлорзамещен-ных аминопиримидинов. На рис. 6 представлена зависимость от концентрации контуров полос поглощения валентных колебаний аминогруппы 2-амино-4-хлор-6-метилпиримидина в СС14. Как видно из рисунка, с увеличением концентрации вещества в растворе интенсивность полос ус(МЫ) и уг(ЫЫ) заметно возрастает. К сожалению, из-за ограничения по растворимости хлорзаме-щенных аминопиримидинов в СС14, не удалось исследовать комплексы (1:1) самоассоциатов этих соединений. Однако, учитывая, что спектральная разность для самоассоциатов

по своей величине близка к аналогичному параметру для комплексов (1:1) с ТГФ и ДМФА, можно предположить, что по своим протоноакцепторным свойствам хлорзамещенные 2-амино-пиримидины близки к ТГФ и ДМФА.

Рис. 6. Зависимость контуров полос поглощения валентных колебаний аминогруппы 2-амино-4-хлор-6-метилпиримидина от концентрации вещества в СС14(Т - 298 К). 1: С 0.005 М; 2: С = 0. 010 М; 3: С - 0. 015 М.;

Установлено, что при концентрации раствора порядка 10-3 М хлорзамещенные аминопиримидины практически не подвержены самоассоциации, поэтому изучение зависимости контуров полос поглощения от температуры и исследование спектров дейтероа-налогов производилось при этой концентрации.

В § 4. 2 исследованы комплексы состава 1:1 и 1:2 хлорзаме-щенных 2-аминопиримидинов с протоноакцепторами. Были определены спектральные характеристики полос поглощения комплексов с Н-связью (1:1), табл. 3, а так же исследована их зависимость от температуры.

Как правило, при ассоциации анилинов с различными протоноакцепторами в ряду: СИ3СК, диоксан, ТГФ, ДМФА, ДМСО, ГМФА диоксан и ТГФ проявляют себя как слабые протоноак-цепторы. Однако, при ассоциации аминопиримидинов и хлорза-мещенных аминопиримидинов с ТГФ положение первого спектрального момента Мс(1) и интегральная интенсивность полос ус(КИ) комплексов близки по значению с аналогичными величинами для комплексов с ДМФА или ДМСО, табл. 3. Энтальпия водородной связи -ДН1 в комплексах состава 1:1 2-аминопиримидинов с ТГФ так же, как правило, выше энтальпии процесса образования комплексов с ДМФА, табл. 4. Эти факты, а так же анализ полученных динамических и электрооптических параметров комплексов

Спектральные характеристики полос поглощения валентных колебаний аминогруппы комплексов состава 1:1 хлорзамещенных 2-аминопиримидинов с различными протоноакцепторами в СС14 (Т =298).

- отмечены величины, для которых ошибка превышает среднюю при определении аналогичных величин для других

комплексов

с Н-связью подтверждает предположение о том, что при ассоциации хлорзамещенных 2-аминопиримидинов с ТГФ заметный вклад в механизм образования комплексов вносит перенос заряда по водородному мостику от одной молекулы к другой.

Таблица 4.

Термодинамические характеристики комплексов с Н-связью состава 1:1 и 1:2 хлорзамещенных 2-аминопиридинов с различными протоноакцепторами в СС14.

Соединение Протоно-акцептор а -Дй =<хДВ"2 (ккалМ") -ДНьк» (ккалМ") -ДБ (калМ^К'1) К». <ДиМ"') -ДН2 (ккалМГ)

2-амино-пиримидин Диоксан ТГФ ДМФА ДМСО ГМФА 5.0 3.6 4.0 4.7 5.2 5.7 4.4 4.1 3.5 4.5 6.4 14.0 12.9 10.0 12.5 17.8 1.51 1.52 2.31 3.55 6.53 2.8 2.8 2.3 2.5

2-амино-4-хлор-6-мегил-пиримидош Диоксан ТГФ ДМФА ДМСО ГМФА 2.5 3.0 3.2 3.0 3.4 3.6 2.5 3.3 3.0 3.4 4.1 8.8 10.4 7.7 7.3 8.2 0.86 1.48 3.46 7.63 16.07 1.0 1.6 1.9

2-аиино-4,6-дихлор-пириицдин Диоксан ТГФ ДМФА ДМСО ГМФА 2.1 3.3 3.4 3.7 4.0 4.1 2.6 2.5 3.5 4.3 4.9 8.5 11.3 8.7 8.9 8.9 1.13 1.33 4.63 15.26 42.11 1.0

Для проверки этого предположения нами были произведены квантовомеханические исследования параметров свободных молекул и комплексов с Н-связью состава 1:1 2-аминопиримидина с протоноакцепторами в приближении DFT - B3LYP/6-31G**. Как показал расчет распределения зарядов, на свободных и связанных Н-связью молекулах 2-аминопиримидина и протоноак-цепторов в комплексах состава 1:1 действительно имеет место перенос заряда от одной молекулы к другой, табл. 5.

В области 3600-3100 см-1 были исследованы спектры полос поглощения комплексов состава 1:2 хлорзамещенных 2-аминопи-римидинов с различными протоноакцепторами. Установленные нами корреляции между спектральными, геометрическими, динамическими и электрооптическими характеристиками аминогруппы в комплексах состава 1:2 имеют вид:

М5(1> (!гее,1:2) = 1.1325 (КДОН))1/2 - 384.7; п = 8, г = 0.9995 (13) м[5(1)(Ь"ее,1:2) = 0.9470 (К(Ш))"! + 355.2; п = 8, г = 0.9997 (14) АМ(1,(&ееД:2) = 3.0332 у (НШ) - 229.6; п = 8, г = 0.9980 (15) ф/Зц (1:2) = -0.0196 (К(Ш))1'2 + 68.3; п = 6, г = 0.9535 (16) дц/дс((1:2) = -0.0061 (К(Ш))'/г + 21.7; п = 6, г = 0.8692 (17)

Таблица 5.

Распределение зарядов (в ед. заряда электрона е) на фрагментах свободных и связанных Н-связью (1:1) молекул 2-аминопиримидина (2-apmd) с различными протоноакцепторами и дипольные моменты комплексов

Комплексы с Н-связью состава 1:1 2-аминопиримидин Акцептор протона Н«(Р)

-С4Н3К2 -Ш2

2-артс1 -0.085551 0.085551 — цо = 0.577

2-арт<1 - Диоксан -0.076783 0.099047 -0.022324 4.621

2-арт<1 - ТГФ -0.127416 0.107763 0.019654 2.396

2-аршЦ - ДМФА -0.089840 0.078002 0.011838 4.702

2-арта-ДМСО -0.142515 0.113432 0.029082 4.692

2-арт<1 - ГМФА -0.137775 0.129073 0.008702 4.666

Сравнивая приведенные соотношения с аналогичными для незамещенного 2-аминопиримидина (8-12), можно отметить, что угол наклона прямых Ms(1) (1:2), (1:2) и ДМ(1) (1:2) хлорза-

мещенных аминопиримидинов несколько больше, чем для незамещенного 2-аминопиримидина, то есть параметры М(1), более чувствительны к изменению динамической постоянной K(NH), а величина АМ(1)— к изменению валентного угла у(НЫН).

В пятой главе рассматривалось влияние метокси- и нитро-замещения на параметры аминогруппы свободных (§ 5. 1) и связанных Н-связью в комплексах различного состава (§ 5. 2) молекул 2-аминопиримидина. В качестве объектов для исследования были выбраны 2-амино-4,6-диметоксипиримидин и 2-амино-5-нитропиримидин.

В табл. 6 приведены спектральные характеристики полос поглощения У^^) и vas(NH2) исследуемых соединений и некоторых других ароматических аминов в СС14. Их сравнение позволяет судить о влиянии заместителей в ароматическом кольце на спектральные характеристики полос поглощения валентных колебаний аминогруппы.

Спектральные характеристики полос поглощения валентных колебаний У*(\Нг) и аминогруппы диметокси- и нитрозамещенных анилинов, аминопиридинов и аминопиримидинов в СС1( (Т=298 К).

Соединение у"(МН2)

М>*), (см"') 2(М<У2, (ДдаЛ (см 1 в.ю"5, (дм'М"1 см'1) (ем ) 2(М<Т, (см1) В.Ю'3, (дм'М"1 см"2)

Анилин 3393 28 2.86 3476 38 2.91

4-нитроанилин (3416) (22) 8.81 (3511) (32) 3.96

3-мстоксианилин 3394 (3396) 34 (26) 3.23 3480 (3482) 47 (37) 3.31

2-аиинопиридин 3410 32 5.89 3509 39 5.11

2-аинно-5-нитропиридин 3421 (3425) 33 (20) 12.00 3528 (3538) 41 (31) 6.18

2-аминопиримидин 3430 (3432) 31 (20) 8.92 3540 (3544) 38 (30) 7.26

2-аиино-5-нитро-пиримидин 3430 (3435) 27 (16) 16.75 3549 (3553) 25 (18) 8.14

2-аиино-4,6- диметокси- гашимилин 3434 (3436) 30 (21) 8.42 3544 (3547) 37 (30) 7.39

* - в скобках указаны частоты и полуширины, определенные непосредственно со спектра.

Как видно из таблицы, при увеличении числа гетероатомов в фенильном радикале анилина чувствительность частот валентных колебаний к нитрозамещению в параположении относительно аминогруппы значительно снижается. В то же время, интегральная интенсивность полос поглощения v s(NH2) и v as(NH2) в ряду: 4-нитроанилин, 2-амино-5-нитропиридин, 2-амино-5-нит-ропиримидин сильно возрастает.

На примере приведенных в табл. 6 соединений можно сказать, что метоксизаместители в метаположении относительно аминогруппы в исследованных ароматических аминах очень слабо влияют как на частоты колебаний, так и на интегральные интенсивности полос поглощения аминогруппы.

Исследование комплексов состава 1:1 замещенных аминопи-римидинов показало, что интегральная интенсивность полос поглощения комплексов с ТГФ и диоксаном выше, чем комплексов

с ДМФА. Как и в случае хлорзамещенных аминопиримидинов, здесь, на наш взгляд, существенную роль играет вклад в механизм образования комплексов переноса заряда по водородному мостику от одной молекулы к другой.

Таблица 7.

Распределение зарядов на фрагментах Я-]ЧН2 свободных и связанных Н-связью (1:1) с различными протоноакцепторами молекул 2-амино-4,6 -диметоксипиримидина (2 A-4,6dMO-pmd).

Донор протона Акцептор протона

состава 1:1 Ч(К) 6ч№ Ч

2А-4,баМО-рт<1 в СС14 0.079710 — -0.079710 — —

Диоксан ТГФ ДМФА ДМСО 0.062548 0.022403 0.034336 0.041 »14 -0.017162 -0.057307 -0.045374 -0.037896 -0.080820 -0.048550 -0.072878 -0.064059 -0.001110 0.031160 0.006832 0.015651 0.018272 0.026147 0.038542 0.022215

Квантовомеханические расчеты свободных и связанных Н-свя-зью (1:1) молекул замещенных аминопиримидинов в приближении DFT-B3LYP/6-31G** подтвердили это предположение. В табл. 7 приведено распределение электронной плотности (в ед. заряда электрона) на фрагменте R-NH2 комплексов 2-амино-4,6-диметок-сипиримидина с протоноакцепторами. Согласно приведенным расчетам на молекулах — акцепторах протона появляется избыточный положительный заряд, что свидетельствует в пользу предположения об определенном вкладе в процесс комплексооб-разования переноса заряда по водородному мостику от молекулы - акцептора к молекуле — донору протона. При этом изменения зарядов на фрагментах R и NH2 протонодонора зависят от свойств протоноакцептора. Наибольшие изменения зарядов наблюдаются при ассоциации с ТГФ.

Решение колебательной и электрооптической задач для комплексов состава 1:2 исследуемых соединений с протоноакцепто-рами позволило установить следующие соотношения:

М5<" (£гее,1:2) = 1.1368 (К(ЫН))1/2 - 400.7; п = 9, г = 0.9994 (18) М (1)^гее,1:2) = 0.9416 (ЩШ))1'2 + 374.6; п = 9, г = 0.9992 (19)

ДМ<" (^ее,1:2) = 2.9952 у(НЫН) - 224.7; ф/Э^гее,1:2) =-0.0187 (К(ЫН))1/2 + 65.3; ф/&1'(1гее,1:2) =-0.0092 (К(Ш))1/г + 31.9;

п = 9, г = 0.9970 (20) п = 9, г = 0.9406 (21) п = 9, г = 0.8108 (22)

При сравнении приведенных выше соотношений с аналогичными (8-12) для аминопиримидинов и (13-17) для хлорзамещен-ных аминопиримидинов видно, что корреляции М5(1), Ма5(1) и ДМ(1) довольно схожи для всех замещенных 2-аминопирими-динов, тогда как выражения для и дц/д^ заметно отли-

чаются, что подтверждает большую чувствительность электрооптических параметров аминогруппы к структурным изменениям в молекулах по сравнению со спектральными характеристиками свободных молекул и комплексов с водородными связями состава 1:2.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Изучены спектральные проявления водородной связи в комплексах состава 1:1 и 1:2 на полосах поглощения валентных и деформационных колебаний аминогруппы семи аминопиримидинов при ассоциации с различными протоноакцепторами, определены спектральные моменты полос поглощения свободных и связанных Н-связью молекул.

2. В интервале 280-330 К исследована температурная зависимость спектральных характеристик мономерных молекул и комплексов с Н-связью состава 1:1 с различными протоноакцепторами. Определены параметры уравнений линейной регрессии У = аТ + Ь (У = М<°>, М(1>, 2(М(2))1/2).

3. Для комплексов состава 1:1 исследована температурная зависимость константы равновесия процесса комплексообразования и на основании уравнения Вант-Гоффа вычислены термодинамические характеристики комплексов состава 1:1 аминопиримидинов и их замещенных с различными протоноакцепторами в СС14. Для комплексов состава 1:2 энтальпия Н-связи определялась по «правилу интенсивностей» А. В. Иогансена.

4. В рамках шестикоординатной модели Я-КИ2 для свободных и связанных Н-связью (1:1 и 1:2) молекул решены колебательная и электрооптическая задачи. Определены валентные углы у(НЫН), динамические постоянные К(№И), электрооптические параметры

ф/dq (производная дипольного момента по длине связи) и ф/dq' (производная дипольного момента по длине соседней связи).

5. Между спектральными, геометрическими, динамическими, электрооптическими и энергетическими характеристиками аминогруппы свободных и связанных Н-связью (1:1 и 1:2) молекул установлены корреляционные соотношения, позволяющие определять важные параметры молекул по исследованиям полос поглощения валентных колебаний аминогруппы в ИК-области спектра. Показано, что некоторые из корреляционных соотношений имеют общий характер, тогда как другие зависят от положения, числа и рода заместителей в пиримидиновом цикле.

6. В приближении DFT-B3LYP/6-31G** и ab initio MP2/6-31+G** для свободных молекул и комплексов с Н-связью (1:1) исследуемых соединений с протоноакцепторами решена квантовомехани-ческая задача. Определены: геометрия молекул, спектральные характеристики аминогруппы (положение полос и интегральные интенсивности), дипольные моменты мономеров и комплексов, распределение зарядов на свободных и связанных молекулах доноров и акцепторов протона. Анализ результатов квантовомеха-нических расчетов позволил высказать предположение о существенной роли в процессе комплексообразования переноса заряда по водородному мостику.

7. Произведен сравнительный анализ экспериментальных данных и результатов расчета в рамках модели ВСП с одной стороны, с аналогичными данными, полученными в приближении DFT-B3LYP/6-31G** и ab initio MP2/6-31+G**. Установлено, что квантовомеханические методы правильно отражают тенденцию в изменении спектральных, геометрических и динамических характеристик аминогруппы в зависимости от положения, числа и рода заместителей. Показано, что современные квантовоме-ханические методы могут успешно использоваться при исследовании комплексов с водородными связями.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Креков С. А., Борисенко В. Е. Влияние характера и положения заместителя в ароматическом кольце 2-аминопиримидина на спектральные, геометрические, динамические и электрооптические характеристики аминогруппы / Тез. докл. Восьмая Всеросс. науч. конф. студентов-физиков и молодых ученых. Екатеринбург, 2002. С. 592-593.

2. Креков С. А., Борисенко В. Е. Исследование влияния гетерозаме-щения в ароматическом кольце аминопиримидинов на геометрические, динамические, электрооптические и энергетические характеристики аминогруппы свободных и связанных водородной связью молекул / Мат. XL междунар. науч. студ. конф. «Студент и научно-технический прогресс». Новосибирск, 2002. С. 70.

3. Borisenko V. Е., Krekov S. A., Guzemin A. G. Hetero-substitution influence in aromatic ring of aniline of amino group characteristics in free and H-bonded molecules / Тез. докл. на междунар. конф. «Nowe metody w spektroskopii molekularnej». Польша, Вроцлав, 2002. P2.

4. Креков С. А., Борисенко В. Е. Влияние заместителей в ароматическом кольце 2-аминопиримидина на протонодоную способность в комплексах с Н-связью 1:1 и 12 / Тез. докл. Девятая Всеросс. науч. конф. студентов-физиков и молодых ученых. Красноярск, 2003. С. 536-537.

5. Borisenko V. Е., Krekov S. A., Guzemin A. G., Koll A. The influence of hetero-substitution in the aromatic ring of amino pyrimidine on amino group characteristics in free and H-bonded molecules // J. Mol. Struct. 2003. Vol. 646. P. 125-140.

6. Borisenko V. E., Krekov S. A., Fomenko M. Y. Methoxy- and nitro substitution of 2-aminopyrimidine in H-bonded 1:1 and 1:2 complexes with varous proton acceptors in solutions / Тез. докл. на междунар. конф. «Metody fizykochemiczene badania oddzialywan miedzyczasteczkowych w ukladach biologicznych». Польша, Вроцлав, 2003. P. 38-39.

Подписано в печать 22.11.04. Тираж 100 экз. Объем 1,0 уч.-изд. л. Формат 60x84/16. Заказ 742.

Издательство Тюменского государственного университета 625000, г. Тюмень, ул. Семакова, 10 Тел./факс (3452) 46-27-32 E-mail: izdatelstvo@utmn.ru

24695

ВВЕДЕНИЕ 2

Актуальность темы 2

Цели работы 3

Научная новизна 4

Практическая значимость 5

На защиту выносятся 6

Апробация работы 6

Публикации 7

Структура и объем диссертации 7

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

§1.1 Спектроскопические исследования ароматических первичных аминов.

§1.2 Краткий обзор полуэмпирических и неэмпирических (ab initio) квантовомеханических методов расчета молекул.

§1.3 Квантовомеханические исследования сложных молекул и комплексов с Н-связью. 22

ГЛАВА 2. ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ АМИНОГРУППЫ В ПИРИМИДИНОВОМ КОЛЬЦЕ НА ПРОТОНОДОНОРНУЮ СПОСОБНОСТЬ В Н-СВЯЗИ И

ПАРАМЕТРЫ АМИНОГРУППЫ АМИНОПИРИМИДИНОВ. 37

§ 1.1 Электронная структура пиримидина.

§ 3.2 Спектральные, геометрические, динамические и электрооптические характеристики аминогруппы в свободных молекулах аминопиримидинов.

§ 3.3 Спектральные, геометрические, динамические и электрооптические характеристики аминогруппы 2- и 4-аминопиримидинов в комплексах состава 1:1 и 1:2 с различными протоноакцепторами. 51

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХЛОРЗАМЕЩЕНИЯ В 2-АМИНОПИРИМИДИНАХ НА ПАРАМЕТРЫ АМИНОГРУППЫ СВОБОДНЫХ И СВЯЗАННЫХ Н-СВЯЗЬЮ МОЛЕКУЛ. 66

§ 4.1 Исследование свободных молекул хлорзамещенных 2-аминопиримидинов. 66

§ 4.2 Исследование влияния хлорзамещения на спектральные, геометрические, динамические, электрооптические и энергетические характеристики аминогруппы 2-аминопиримидинов в комплексах состава 1:1 и 1:2 с различными протоноакцепторами. 75

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ДИМЕТОКСИ- И НИТРОЗАМЕЩЕНИЯ НА ПРОТОНОДОНОРНУЮ СПОСОБНОСТЬ И ХАРАКТЕРИСТИКИ АМИНОГРУППЫ 2-АМИНОПИРИМИДИНА.

§ 5.1 Исследование параметров аминогруппы свободных молекул диметокси- и нитрозамещенных 2-аминопиримидинов.

§ 5.2 Исследование влияния метокси- и нитрозамещения в пиримидиновом цикле на характеристики и протонодонорную способность аминогруппы 2-аминопиримидина в комплексах состава 1:1 и 1:2 с различными протоноакцепторами. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ БИБЛИОГРАФИЯ СОДЕРЖАНИЕ 145

Актуальность темы.

Амино- и иминопиримидиновые формы широко распространены в природе и играют важную роль в биологических процессах, а так же в механизме действия лекарственных препаратов на живой организм. Они входят в состав многих биологически значимых соединений: молекул ДНК и РНК, витаминов группы В, антибиотиков, препаратов, стимулирующих метаболические процессы.

Механизм взаимодействия биологически активных молекул с окружением во многом определяются водородными связями (Н-связями), обеспечивающими гибкость, быстроту и разнообразие биохимических процессов. Наиболее распространенными являются водородные связи 1М-Н—О, М-Н—И, энергия которых составляет величину 3-^7 ккал/моль. Посредством таких связей, например, обеспечивается сцепление между комплиментарными парами азотистых оснований в спирали ДНК.

Гетероциклические амины, к которым относятся и аминопиримидины, обладают большой полярностью, характеризуются наличием неподеленных электронных пар и ИН-групп, способны выступать в водородной связи в качестве доноров и акцепторов протона. Однако, водородные связи аминопиримидинов, и тем более их замещенных, изучены недостаточно. Отсутствуют систематические исследования влияния гетероатомов и заместителей в ароматическом кольце на протонодонорные и прото-ноакцепторные способности аминопиримидинов в Н-связи. В связи с этим нам представляется чрезвычайно актуальным проведение более детального изучения этих соединений и водородно-связанных комплексов с их участием.

Роль заместителей в пиримидиновом цикле чрезвычайно высока. Реакционные свойства цикла существенно зависят от природы, положения и числа заместителей в ароматическом кольце. Например, замечено, что такие основания, как цитозин (2-окси-4-аминопиримидин) и тимин (5-метил-2,4-диоксипиримидин), стимулируют рост клеток. Однако, введение в организм цитозина, несущего на себе электроноак-цепторную группу (5-нитроцитозина или 5-сульфоцитозина) приводит к торможению роста и развития клеток, оказывает цитологическое действие на опухолевые клетки.

Подобные факты привели к гипотезе об электронном механизме действия биологически активных веществ на живой организм. Эта гипотеза оказалась весьма плодотворной при обсуждении лечебного эффекта многих фармакологических препаратов.

Наиболее информативным методом в изучении водородных связей является ii метод ИК-спектроскопии. Метод ИК-спектроскопии не только дает решающий критерий для обнаружения Н-связи, но и позволяет получить количественную характеристику физических и химических свойств системы с водородными связями. Метод позволяет исследовать динамическую, электрооптическую и энергетическую неэквивалентность NH-связей аминогруппы в комплексах с внутри- и межмолекулярной водородной связью, а так же в комплексах состава 1:1 и 1:2 с различными протоноакцеп-торами.

Важным этапом в исследовании комплексов с водородными связями является количественное изучение процесса комплексообразования, ставшее возможным в ре* зультате развития теории водородной связи, применения методов валентно-силового поля и квантовомеханических расчетов (полуэмпирических и ab initio).

Использование количественных методов при исследовании комплексов с водородными связями позволяет глубже понять механизм водородной связи и установить корреляции между физическими характеристиками молекул и их спектральными проявлениями.

Целью работы является:

- исследование влияния температуры на спектральные характеристики свободных и связанных Н-связью молекул аминопиримидинов и их замещенных в растворах;

- определение термодинамических характеристик комплексов состава 1:1 и 1:2 аминопиримидинов и их замещенных с протоноакцепторами;

О' - изучение влияния положения аминогруппы в пиримидиновом кольце на спектральные, геометрические, динамические, электрооптические и энергетические характеристики свободных и связанных Н-связью (1:1 и 1:2) молекул аминопиримидинов с различными протоноакцепторами в растворах;

- исследование влияния хлор-, метокси- и нитрозамещения в пиримидиновом цикле на протонодонорную способность в Н-связи и параметры аминогруппы в свободных и связанных Н-связью (1:1 и 1:2) молекул 2-аминопиримидина;

- расчет свободных молекул и комплексов с водородными связями методами валентно-силового поля (ВСП) и квантовомеханическими методами ab initio, сравнительный анализ экспериментальных и расчетных данных;

- установление корреляций между спектральными, геометрическими, динамическими, электрооптическими характеристиками молекул.

Научная новизна:

1. В области валентных и деформационных колебаний аминогруппы изучены ИК-спектры свободных и связанных Н-связью с различными протоноакцепторами (1:1 и 1:2) молекул 2-аминопиримидина, 4-аминопиримидина, 5-амино-пиримидина, 2-амино-4-хлор-6-метилпиримидина, 2-амино-4,6-дихлорпирими-дина, 2-амино-4,6-диметоксипиримидина, 2-амино-5-нитропиримидина и определены параметры полос поглощения: положение первого спектрального момента эффективная полуширина 2(М(2))1/2, и интегральная интенсивность М(0).

2. Определены термодинамические характеристики комплексов с Н-связью состава 1:1 и 1:2 аминопиримидинов и их замещенных с протоноакцепторами и исследована энергетическая неэквивалентность Н-связей в комплексах различного состава.

3. В приближении модели валентно-силового поля для свободных и связанных молекул аминопиримидинов и их замещенных решены колебательная и электрооптическая задачи. Определены валентные углы у(Н1ЧН), динамические постоянные К(ЫН), электрооптические параметры д\1/д(\ (производная диполь-ного момента по длине связи) и д\х!дс( (производная дипольного момента по длине соседней связи).

4. Произведен сравнительный анализ влияния положения, числа и рода заместителей на спектральные характеристики свободных и связанных молекул.

5. Установлены корреляции между спектральными, геометрическими, динамическими и электрооптическими характеристиками свободных и связанных молекул.

6. Для свободных и связанных Н-связью (1:1) с различными протоноакцепторами молекул аминопиримидинов и их замещенных в приближении DFT-B3LYP/6-31G** и ab initio MP2/6-31+G** решена квантовомеханическая задача. Исследовано распределение зарядов на атомах (по Малликену), определены дипольные моменты, спектральные характеристики и произведено сопоставление расчетных и экспериментальных величин. Найдено удовлетворительное согласие между ними.

7. Исследовано влияние переноса заряда по водородному мостику на процесс комплексообразования аминопиримидинов с протоноакцепторами.

Практическая значимость.

Практическая значимость работы заключается в систематическом исследовании влияния положения атомов азота относительно аминогруппы в аминопиримиди-нах и влияния положения, числа и рода заместителя в пиримидиновом цикле на про-тонодонорную способность, спектральные характеристики и параметры аминогруппы свободных и связанных молекул.

Результаты работы наглядно демонстрируют влияние указанных факторов на характеристики свободных и связанных молекул и дают объективную оценку сопоставимости результатов квантовомеханических расчетов и экспериментальных данных.

Найденные в работе корреляционные соотношения для аминопиримидинов и их замещенных позволяют определять важные параметры молекул по измерениям характеристик полос поглощения аминогруппы в ИК-области спектра.

Достоверность результатов подтверждается многократным (не менее 3-5 раз) повторением эксперимента, воспроизводимостью результатов при варьировании содержания доноров и акцепторов протона в растворах, корректной оценкой погрешности эксперимента, сопоставлением экспериментальных данных с данными других авторов, использованием апробированной методики эксперимента и расчетной модели.

Результаты исследований водородных связей аминопиримидинов и их замещенных представляют интерес для исследователей, работающих в области физики, химии, биологии, медицины.

На защиту выносятся:

- результаты исследований влияния температуры на спектральные характеристики полос поглощения валентных колебаний аминогруппы свободных и связанных Н-связью (1:1) с различными протоноакцепторами молекул аминопиримидинов и их замещенных;

- приоритетные результаты исследований геометрических, динамических, электрооптических и энергетических характеристик свободных и связанных Н-связью (1:1 и 1:2) молекул аминопиримидинов и их замещенных в растворах;

- сопоставление результатов квантовомеханических расчетов спектральных характеристик и параметров аминогруппы аминопиримидинов и их замещенных в свободных молекулах и комплексах с водородной связью состава 1:1.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались:

- на восьмой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург, 2002г);

- на ХЬ-ой международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2002г);

- на международной конференции «Новые методы молекулярной спектроскопии» (Польша, Вроцлав, 2002г);

- на девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Красноярск, 2003г);

- на международной конференции «Физико-химические методы в медицинских и биологических исследованиях» (Польша, Вроцлав, 2003г).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 статьи в международных журналах и 5 тезисов докладов на международных и российских конференциях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации - 146 страниц, содержит 35 рисунков и 34 таблицы экспериментальных и расчетных данных. Список литературы содержит 147 наименований.

Основные результаты и выводы:

1. Изучены спектральные проявления водородной связи в комплексах состава 1:1 и 1:2 на полосах поглощения валентных и деформационных колебаний аминогруппы семи аминопиримидинов при ассоциации с ацетонитрилом (CH3CN), диокса-ном, тетрагидрофураном (ТГФ), диметилформамидом (ДМФА), диметилсульфок-сидом (ДМСО) и гексометилфосфортриамидом (ГМФА). Определены спектральные моменты полос поглощения свободных и связанных Н-связью молекул: нулевой спектральный момент (полная интегральная интенсивность полосы),

- первый спектральный момент (центр тяжести полосы) и М(2) - второй центральный момент, который связан с «эффективной» полушириной соотношением (Ду1/2)эфф = 2(М(2)),/2.

2. В интервале 280 - 330 К исследована температурная зависимость спектральных характеристик М(0), М(1) и 2(М(2)),/2 мономерных молекул и комплексов с Н-связью состава 1:1 с различными протоноакцепторами. Определены параметры уравнений линейной регрессии Y = аТ + b (Y = М(0), М(1), 2(М(2))1/2).

3. Для комплексов состава 1:1 исследована температурная зависимость константы равновесия процесса комплексообразования и на основании уравнения Вант-Гоффа вычислены термодинамические характеристики комплексов состава 1:1 аминопиримидинов и их замещенных с различными протоноакцепторами в CCI4. Для комплексов состава 1:2 энтальпия Н-связи определялась по «правилу интен-сивностей» A.B. Иогансена.

4. В рамках шестикоординатной модели R-NH2 для свободных и связанных Н-связью (1:1 и 1:2) молекул решены колебательная и электрооптическая задачи. Определены валентные углы y(HNH), динамические постоянные K(NH), и электрооптические параметры cji/cq (производная дипольного момента по длине связи) и ß|o/c?q' (производная дипольного момента по длине соседней связи).

5. Исследовано влияние положения, числа и рода заместителей в пиримидиновом цикле на спектральные, геометрические, динамические, электрооптические и энергетические характеристики аминогруппы.

6. Изучена динамическая, электрооптическая и энергетическая неэквивалентность NH-связей аминогруппы в комплексах (1:1 и 1:2) исследуемых аминопиримидинов с протоноакцепторами. Большая прочность Н-связи в комплексах состава 1:1 по сравнению с комплексами состава 1:2 независимо подтверждается так же соотношением динамических постоянных K(NH) в комплексах различного состава.

7. Между спектральными, геометрическими, динамическими, электрооптическими и энергетическими характеристиками аминогруппы свободных и связанных Н-связью (1:1 и 1:2) молекул установлены корреляционные соотношения, позволяющие определять важные параметры молекул по исследованиям полос поглощения валентных колебаний аминогруппы в ИК-области спектра. Показано, что некоторые из корреляционных соотношений имеют общий характер, тогда как другие зависят от положения, числа и рода заместителей в пиримидиновом цикле.

8. В приближении DFT-B3LYP/6-31G** и ab initio МР2/6-31+G** для свободных молекул и комплексов с Н-связью (1:1) исследуемых соединений с протоноакцепторами решена квантовомеханическая задача. Определены: геометрия молекул, спектральные характеристики аминогруппы (положение полос и интегральные интенсивности), дипольные моменты мономеров и комплексов, распределение зарядов на свободных и связанных молекулах доноров и акцепторов протона. Анализ результатов квантовомеханических расчетов позволил высказать предположение о существенной роли в процессе комплексообразования переноса заряда по водородному мостику.

9. Произведен сравнительный анализ экспериментальных данных и результатов расчета в рамках модели В СП с одной стороны, с аналогичными данными, полученными в приближении DFT-B3LYP/6-31G** и ab initio MP2/6-31+G**. Установлено, что квантовомеханические методы правильно отражают тенденцию в изменении спектральных, геометрических и динамических характеристик аминогруппы в зависимости от положения, числа и рода заместителей. Показано, что современные квантовомеханические методы могут успешно использоваться при исследовании комплексов с водородными связями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Отличительной особенностью представленной работы является количественное изучение процессов комплексообразования аминопиримидинов с протоноакцеп-торами, что существенно повышает значимость полученных результатов и позволяет глубже понять влияние различных факторов на процесс комплексообразования.

Существенную роль в изучении комплексов с Н-связью играет моделирование внутри- и межмолекулярных взаимодействий на ЭВМ, что позволило исследовать динамику геометрических, динамических, электрооптических и энергетических характеристик свободных и связанных молекул в зависимости от положения аминогруппы, числа и рода заместителей в пиримидиновом цикле аминопиримидинов. Используемая в исследованиях свободных и связанных молекул шестикоординатная модель R-NH2 валентно-силового поля оказалась вполне оптимальной: она не требует привлечения к расчетам характеристик большого числа спектральных полос и, вместе с тем, достаточно объективно описывает колебательный спектр аминогруппы.

Весьма важным в комплексном исследовании свободных и связанных Н-связью молекул являются современные квантовомеханические методы расчета DFT и ab initio, в большинстве случаев правильно отражающие динамику изменения геометрических, динамических, спектральных характеристик молекул, что позволяет в ряде случаев получать информацию, которую невозможно получить другими методами. Вместе с тем, абсолютное, не критическое восприятие результатов, полученных на основе квантовомеханических расчетов не приемлемо при решении .многих спектральных задач, поскольку может быть источником ошибок при анализе экспериментальных данных.

В работе установлены корреляционные соотношения между спектральными, геометрическими, динамическими, электрооптическими и энергетическими характеристиками молекул в зависимости от положения, числа и рода заместителей в пиримидиновом цикле. Показано, что некоторые из этих корреляций имеют общий характер, тогда как другие зависят от характера заместителя в пиримидиновом кольце. Установленные в работе корреляционные соотношения имеют практическое значение, поскольку позволяют находить важные характеристики молекул на основе доступных измерений в ИК-области спектра.

Полученные в работе данные о протонодонорной способности в Н-связи ами-нопиримидинов и их замещенных, фрагментарно входящих в состав биологически активных молекул и лекарственных препаратов, могут быть весьма полезными для исследователей, работающих в области химии, медицины и биологии.

1. 1.oh Т. Molecular structure of methylamine // Ibid. - 1956. - Vol.11. - P. 264-271.

2. Nishikawa T. Microwave studies of the internal motion and structure of methylamine // Ibid. 1957. - Vol.12. - P. 668-680.

3. Lide D.RJr. Structure of the methylamine molecules. I. Microwave spectrum of CD3ND2 // J. Chem. Phys. 1957. - Vol.27. - P. 343-352.

4. Kurland R.J., Wilson E.B.Jr. Microwave spectrum, structure dipole moment, and quadrupole coupling constants of formamide // J. Chem. Phys. 1957. - Vol.27. - P. 585-590.

5. Evans J.C. The vibrational assignments and configuration of aniline, aniline-NHD and ani!ine-ND2 // Spectrochim. Acta. 1960. - Vol.16. - P. 428-442.

6. Gray A.P., Lord R.C. Rotation-vibration spectra of methylamine and its deuterium derivatives // J. Chem. Phys. 1957. - Vol.26. - P. 690-705.

7. Evans J.C. Infrared spectrum and thermodynamic function of formamide // J. Chem. Phys. 1954. - Vol.22. - P. 1228-1234.

8. Tsudoi M. 15N isotope effects on the vibrational frequencies of aniline and assignments of the frequencies its NH2 group // Spectrochim. Acta. 1960. - Vol.16. - P. 505-512.

9. Lister D.G., Tyler J.K., Hog J.H., Larsen N.W. The microwave spectrum, structure and dipole moment of aniline // J. Mol. Struct. 1974. - Vol.23. - P. 253-264.

10. Беллами JI. Инфракрасные спектры сложных молекул. М.: ИИЛ, 1963. - С. 289-317.

11. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Мир, 1976. - 542 с.

12. L. J. Bellamy, R. L. Williams. The NH stretching frequencies of primary amines // Spectrochim. Acta. 1957. - Vol.9. - P. 341-345.

13. Moritz A.G. Intramolecular hydrogen bonds formed by primary aromatic amines. The N-H and N-O stretching frequencies of mono- and di-deuterated amines // Spectrochim. Acta. 1962. - Vol.18. - P. 671-679.

14. Mason S.F. The frequencies and intensities of the N-H stretching vibrations in primary amines // J. Chem. Soc. 1958. - P. 3619-3627.

15. Spinner E. The vibrational spectra and structures of the hydrochlorides of aminopyri-dines // J. Chem. Soc. A. 1962. - P. 3119-3126.

16. Rarniah К. Y., Puranik P.G. Infrared spectroscopic studies of the association of ami-nopyridines I I J. Mol. Spectroc. 1961. - Vol.7. - P. 89-104.

17. LinnettJ.W. The force constants of some CH, NH, and related bonds // Trans. Faraday Soc.- 1945.-Vol.41.-P. 223-232.

18. Березин В.И., Элъкин М.Д. Колебательные спектры и геометрическая структура анилина и а, р, у-аминопиридинов // Опт. и спектр. 1974. - Т.36. - С. 905-910.

19. Ягудаев М.Р., Попов Е.М., Яковлев И.П., Шейнкер Ю.Н. Частоты и интенсивности инфракрасных полос поглощения валентных и деформационных колебаний группы NH2 в первичных аминах // Изв. АН СССР, химия. 1964. №7. - С. 1189-1196.

20. Goel R.K., Sharma S.D., Kansal К.Р., Sharma S.N. Infrared absorption spectra of 2-amino-3-methyl- and 6-amino-2-methyl-pyridine I I Indian J. Pure Appl. Phys. 1980. -Vol. 18.-P. 48-52.

21. Cumper C.W.N., Ginman R.F.A., Redford D.G., Vogel A.I. Physical properties and chemical constitution. Part XXXVIII. The electric dipole moments of aminopyridines and aminoquinolines // J. Chem. Soc. 1963. - P. 1731-1735.

22. Cumper C. W.N., Singleton A. The electric dipole moments of aniline, aminopyridines and their N-methyl derivatives in benzene and 1,4-dioxane solution // J. Chem. Soc. В. 1967.-P. 1096-1099.

23. Favini G., Gamba A., Bellobono I.R. Ultra-violet absorption of substituted pyridines. I. Amino- and nitropyridines // Spectrochim. Acta 23A. 1967. - P. 89-108.

24. Dega-Szafran Z, Kania A., Nowak-Wydra В., Szafran M. UV, *H, 13C NMR spectra and AMI studies of protonation of aminopyridines // J. Mol. Struct. 1994. -Vol.322. - P. 223-232.

25. Kryl I., RospenkM., SobczykL. On the association of aminopyridines // J. Mol. Struct. 2000. - Vol.522/1-3. - P. 213-221.

26. Lumbroso H., Curé J., Konakahara Т., Takagi Y. A dipole-moment study of substituted pyrazines and quinoxalines // J. Mol. Struct. 1980. - Vol.68. - P. 293-305.

27. Kydd R.A. The amino inversion vibration and planarity of 2-aminopyrimidine // Chem. Phys. Lett. 1979. - Vol.61.-P. 183-186.

28. Masayoshi M., Sekiichiro N. Yoshinori N. Hiroko S., Ryoichi S. Polarized Raman and infrared spectra of 2-amino- and 2-amino-d2-pyrimidines // Bull. Chem. Soc. Jpn.- 1987. Vol.60. №8 - P. 2769-2774.

29. Kalkar A.K., Ars C.C. Vibrational Spectrum of 2-Aminopyrazine // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1986. - Vol.59. - P. 3223-3228.

30. Leronx N., Goethals M., Zeegers-Huyskens Th. Infrared study of the hydrogen bonding ability of 3-aminoquinoline and 8-aminoquinoline // Vibrational Specroscopy. -1995.-Vol.9.-P. 235-243.

31. Sheina G.G., Stepanian S.G., Radchenko E.D., Blagoi Yu.P. IR spectra of guanine and hypoxanthine isolated molecules // J. Mol. Struct. 1987. - Vol. 158. - P. 275-292.

32. Pivovarov V.B., Stepanian S.G., Reva I.D., Sheina G.G., Blagoi Yu.P. Infrared spectra and the structure of 1-methyladenine in an argon matrix and solutions // Spectrochim. Acta, Part A. 1995. - Vol.51. - P. 843-854.

33. Луцкий A.E., Гончарова Е.И. Группа NH как донор и акцептор протона в водородной связи.I. Автоассоциация вторичных аминов // ЖФХ. 1966. - Т.40. №11.- С. 2735-2742.

34. Луцкий А.Е., Гончарова Е.И. Об образовании водородной связи первичными аминами // В кн.: Оптика и спектроскопия. Л.: Наука, 1967. Т.З. - С. 198-204.

35. Луцкий А.Е., Гончарова Е.И. Группа NH как донор и акцептор протона в водородной связи. И. Гетероассоциация вторичных аминов // ЖФХ. 1967. - Т.41. №3. - С. 538-544.

36. Arnaudov М., Dinkov Sh. IR-LD-spectral study on the self-association effects of 2-aminopyridine // J. Mol. Struct. 1999. - Vol.476. - P. 235-242.

37. Жукова Е.Л., Шманько И.И. Влияние водородной связи на колебания группы NH2. I.Частоты валентных колебаний // Опт. и спектр. 1968. - Т.25. №4. - С. 500-505.

38. Жукова E.JI., Шманъко И.И. Влияние водородной связи на колебания группы NH2. II. Интенсивности полос валентных колебаний // Опт. и спектр. 1969. -Т.26.№4.-С. 532-536.

39. Жукова E.JJ., Шманъко И.И. Влияние водородной связи на колебания группы NH2. III. Внутренние деформационные колебания // Опт. и спектр. 1972. -Т.32. №3. - С.514-517.

40. Шманъко ИИ. Влияние водородной связи на колебания группы NH2 первичных аминов: Автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук. Киев, 1971. 16 с.

41. Гинзбург И.М., Бессонова H.H. Водородные связи амидов. I. Отнесение полос v(NH2) в ИК-спектрах комплексов амидов с основаниями // ЖОХ. 1974. - Т.44. -Вып. 2.-С. 378-383.

42. Гинзбург И.М., Бессонова H.H. Водородные связи амидов. II. Влияние внутримолекулярной Н-связи на инфракрасные полосы v(NH2) // ЖОХ. 1974. - Т.44. -Вып. 2.-С. 384-386.

43. Гинзбург И.М., Бессонова H.H. Водородные связи амидов. III. ИК-спектры тио-амидов с основаниями // ЖОХ. 1975. - Т.45. - Вып. 3. - С. 622-625.

44. Гинзбург И.М., Тарасов Б.П. Водородные связи амидов. IV. Конформация и электродонорная способность N-метилхлорацетамида // ЖОХ. 1975. - Т.45. -Вып. 10.-С. 2269-2275.

45. Гинзбург И.М., Дашкевич Л.Б., Кузнецов П.В., Тарасов Б.П. Водородные связи амидов. VI. ИК-спектры и конформация вторичных малонамидов и их тиоана-логов // ЖОХ. 1975. - Т.45. - Вып. 12. - С.2705-2708.

46. Гинзбург И.М., Тарасов Б.П. Водородные связи амидов. VII. Ацетамид и его хлорзамещенные как доноры протона // ЖОХ. 1976. - Т.46. - Вып. 6. - С. 13491355.

47. Гинзбург И.М., Тарасов Б.П. Водородные связи амидов. VIII. Электронодонор-ная способность ацетамида и его хлорзамещенных. // ЖОХ. 1977. - Т.47. -Вып. 8.-С. 1882-1886.

48. Гинзбург ИМ., Стребулова Г.Ю. Водородные связи амидов. IX. Ацетамид и тиоацетамид как доноры и акцепторы протона // ЖОХ. 1977. - Т.47. - Вып. 12. - С. 2784-2787.

49. Гинзбург И.М., Смолянский А.ЛСтребулова Г.Ю. Водородные связи амидов. X. Взаимодействие с трифторуксусной кислотой и ассоциация малондиамидов // ЖОХ. 1979. -Т.49. - Вып. 9. - С. 1866-1872.

50. Гинзбург И.М. Водородная связь и влияние заместителя в конформационно не-^ однородных молекулах: Автореф. дис. . доктора хим. наук. М., 1987. 38 с.

51. Борисенко В.Е., Дмитриева И.Г., Сухнат Ю.В. Проявление водородной связи на полосах поглощения vNh некоторых первичных аминов // В кн.: Молекулярная спектроскопия. Вып. 6. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. С.185-199.

52. Lauransan J., Pineau P., Josien M.L. Infrared spectroscopy study of molecular associations of p-bromaniline and various solvents // Ann. Chim. 1964. - Vol.9. №5-6, P. 213-227.

53. Farmer V.C., Thomson R.H. Inter- and intra-molecular hydrogen bonding in amines // Spectrochim. Acta. 1960. - Vol.16. №5. - P. 559-561.

54. Wolff H., Hagedorn W. Hydrogen bonded and Fermi resonance of mixed adducts ofaniline. The behavior of NH2 deformation vibrations // J. Phys. Chem. 1980. -Vol.84. №18.-P. 2335-2337.

55. Wolff H., Muller H. Substructure of the NH stretching vibrational band of imidazole // J. Chem. Phys. 1974. - Vol.60. №7. - P. 2938-2939.

56. Wolff H., Mathias D. Hydrogen bonded and Fermi resonance of aniline // J. Phys. Chem. 1973. - Vol.77. №17. - P. 2081-2084.

57. Яковлев И.П., Шейнкер Ю.Н., Попов E.M. IIВ кн.: Материалы XV Совещания по спектроскопии. Минск, 5-11 июля 1963, т.З, С. 10-18.

58. Ягудаев М.Р., Шейнкер Ю.Н., Попов Е.М. Труды комиссии по спектроскопии АН СССР. // ВИНИТИ, 1965. Т. 1. - С. 426-435.

59. Титов Е.В., Литвиненко JT.M., Щавинская М.В., Чешко Р.С. Труды комиссии по спектроскопии АН СССР. // ВИНИТИ, 1965. Т.1. - С. 426.

60. Elliot J.J., Mason S.F. The frequencies and intensities of the N-H stretching vibrations in primary amines. Part II. Polycyclic aromatic amines // J. Chem. Soc. 1959.1. P. 1275-1280.

61. Луцкий A.E., Шереметьева Г.И. Молекулярные взаимодействия с участием л-электронов II Опт. и спектр. 1967. №3. - С.20-24.

62. Денисов Г.С, Кузина Л.А., Смолянский А.Л., Фурин Г.Г. Энергетическая неадце-тивность водородных связей фторзамещенных ароматических аминов с акцепторами протона // ЖПС. 1989. - Т.52. №3. - С. 476-482.

63. Денисов Г.С, Кузина JI.A. Неаддетивность свойств водородных связей в комплексах сложного состава // Сб. статей «Молекулярная спектроскопия». изд-во Ленингр. ун-та, 1990, - Вып. 8. - С. 127-160.

64. Денисов Г.С, Кузина Л.А., Смолянский А.Л. ИК-спектры и энергетика комплексов нонафтортретбутиламина с акцепторами протона // ЖПС. 1988. — Т.48. №3. - С. 409-414.

65. Borisenko V.E., Morev A.V. Dynamic and electrooptical non-equivalency of NH bonds in aminogroups of aniline, aminotoluenes and monohalogensubstituted anilines in their H-bonded 1:1 and 1:2 complexes // J. Mol. Struct. 1994. - Vol.322. - P. 309-320.a)

66. Borisenko V.E., Morev A. V., Koll A. Dynamic and electrooptical non-equivalency of amino group NH bonds of anisidines in H-bonded 1:1 and 1:2 complexes with proton acceptors // J. Mol. Struct. 1998. - Vol.444. - P. 183-198.

67. Flett M.St.C. Characteristic infrared frequencies and chemical properties of molecules // Trans. Faraday Soc. 1948. - Vol.44. - P. 767-774.

68. Bailey C.R., Gordon R.R., Hale J.В., Herzfeld N., Ingold C.K., Poole H.G. Structure of benzene. Part XX. The Raman and infrared spectra of monodeuterobenzene: descriptions and analysis // J. Chem. Soc. 1946. - P. 299-316.

69. Smith D.C., Ferguson E.E., Hudson R.L., Nielson J.R. Vibrational spectra of fluorinated aromatics. VI. Fluorobenzene // J. Chem. Phys. 1953. - Vol.21. №9. - P. 1475-1479.

70. Whiffen D.H. Vibrational frequencies and thermodynamics properties of fluoro-, chloro-, bromo- and iodo-benzene // J. Chem. Soc. 1956. - P. 1350-1356.

71. Borisenko V.E., Morev A.V., Faizullin I., Koll A. Dynamic, electrooptical and energetic nonequivalency of NH bonds in 1:1 and 1:2 complexes of aminopyrimidins with proton acceptor//J. Mol. Struct. -2001. Vol.560. - P. 121-136.

72. Borisenko V.E., Krekov S.A., Guzemin A.G, Koll A. The influence of heterosubstitution in the aromatic ring of amino pyrimidine on amino group characteristics in free and H-bonded molecules // J. Mol. Struct. 2003. - Vol.646. - P. 125-140.

73. Mollindal H. Resent studies of internal hydrogen bonding of alcohols, amines and thiols // J. Mol. Struct. 1983. - Vol.97. - P. 303-310.

74. Pople J.A., Beveridge D.L. Approximate molecular orbital theory. N.Y.: Mc Graw-Hill Book Co., 1970.

75. Дъюар М. Теория молекулярных орбиталей в органической химии. М.: Мир, 1972.

76. Bingham R.C., Dewar M.J.S., Lo D.H. Ground states of molecules. XXV. MINDO/3. An improved version of the MINDO semiempirical SCF-MO method // J. Am. Chem. Soc. 1975. - Vol.97. №6. - P. 1285-1293.

77. Bingham R.C., Dewar M.J.S., Lo D.H. Ground states of molecules. XXVI. MINDO/3. Calculations for hydrocarbons // J. Am. Chem. Soc. 1975. - Vol.97. №6. - P. 12941301.

78. Bingham R.C., Dewar M.J.S., Lo D.H. Ground states of molecules. XXVII. MINDO/3. Calculations for CHON species // J. Am. Chem. Soc. 1975. - Vol.97. №6.-P. 1302-1306.

79. Bingham R.C., Dewar M.J.S., Lo D.H. Ground states of molecules. XXVIII. MINDO/3. Calculations for compounds containing carbon, hydrogen, fluorine and chlorine // J. Am. Chem. Soc. 1975. - Vol.97. №6. - P. 1307-1310.

80. Dewar M.J.S., Lo D.H., Ramsden C.A. Ground states of molecules. XXIX. MINDO/3. Calculations for compounds containing Si, P, Sb // J. Am. Chem. Soc. 1975. -Vol.97. №6. - P. 1311-1318.

81. Dewar M.J.S., Thiel W. Ground states of molecules. 38. The MNDO method. Approximations and parameters // J. Am. Chem. Soc. 1977. - Vol.99. №15. - P. 48994906.

82. Thiel W. MNDO/C: Correlated semi-empirical calculations with geometry optimization. // Quant. Chem. Prog. Exch., Prog.438. 1982.

83. Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев P.M. Теория строения молекул. М.: Высшая школа, 1979. - 407 с.

84. Dewar M.J.S., Thiel W. Ground states of molecules. 39. MNDO results for molecules containing hydrogen, carbon, nitrogen and oxygen // J. Am. Chem. Soc. 1977. -Vol.99. №15. - P. 4907-4917.

85. Dewar M.J.S., McKee M.L. Ground states of molecules. 41. MNDO results for molecules containing boron // J. Am. Chem. Soc. 1977. - Vol.99. №16. - P. 5231-5241.

86. Dewar M.J.S., Rzepa H.S. Ground states of molecules. 45. MNDO results for molecules containing beryllium // J. Am. Chem. Soc. 1978. - Vol.100. №3. - P. 777-784.

87. Davis L.P., Guidry R.M., Williams J.R., Dewar M.J.S., Rzepa H.S. MNDO calculations for compounds containing aluminium and boron // J. Comput. Chem. 1981. -Vol.2. №4.-P. 433-445.

88. Dewar M.J.S., McKee M.L., Rzepa H.S. MNDO parameters for third period elements //J.Am. Chem. Soc. 1978.- Vol.100. №11.-P. 3607.

89. Dewar M.J.S., Healy E.F. Ground states of molecules. 64. MNDO calculations for compounds containing bromine // J. Comput. Chem. 1983. - Vol.4. №4. - P. 542551.

90. Dewar M.J.S., Healy E.F., Steward J.J.P. Ground states of molecules. 67. MNDO calculations for compounds containing iodine // J. Comput. Chem. 1984. - Vol.5. №4. - P. 358-362.

91. Zielinski T.J., Breen D.L., Rein R.A. MINDO/3 study of some hydrogen-bonded systems // J. Am. Chem. Soc. 1978. - Vol.100. №19. - P. 6266-6267.

92. Klopman G., Andreozzi P., Hopfinger A.J., Kikuchi O., Dewar M.J.S. Hydrogen bonding in the MINDO/3 approximation // J. Am. Chem. Soc. 1978. - Vol.100. №19.-P. 6267-6268.

93. Mohammad S.N., Hopfinger A J. Treatment of hydrogen bonding within CNDO/2 and ^ MINDO/3: CND0/2H and MINDO/3H // Int. J. Quant. Chem. 1982. - Vol.22. №6.-P. 1189-1207.

94. Burstein K. Ya., Isaev A.N. MNDO calculations on hydrogen bonds. Modified function for core-core repulsion // Theor. Chim. Acta. 1984. - Vol.64. №5. - P. 397-401.

95. Pople J.A., BinkleyJ.S., Seeger R. Theoretical models incorporating electron correlation // Int. J. Quant. Chem. 1976. - Vol.10. - P. 1-19.

96. Pople J.A., Seeger R., Krishnan R. Variational configuration interaction methods and comparison with perturbation theory // Ibid. 1977. - Vol.11. - P. 149-163.

97. Krishnan R., Pople J.A. Approximate fourth-order perturbation theory of the electron correlation energy // Ibid. 1978. - Vol.14. №1. - P. 91-100.

98. Moller C., Plesset M.S. Note on the approximation treatment for many-electron systems // Phys. Rev. 1934. - Vol.46. - P. 618-622.

99. Hehre W.J., Radom L., Schleyer P. V.R., Pople J.A. Ab initio molecular orbital theory. * -N.Y.: Willey-Interscience, 1985.

100. Fulara J., Nowak M.J., Lapinski L., Les A., Adamowicz L. Theoretical and matrixisolation experimental study of the infrared spectra of 5-azauracil and 6-azauracil // Spectrochim. Acta, Part A. 1991. - Vol.47. - P. 595-613.

101. Nowak M. J., Lapinski L., Les A., Adamowicz L. The infrared spectra of matrix isolated uracil and thymine: an assignment based on new theoretical calculations // Spectrochim. Acta, Part A. 1992. - Vol.48. №10. - P. 1385-1395.

102. Gould I.R., Vinsent M.A., Hillier I.H., Lapinski L., Nowak M.J. A new theoretical prediction of the infrared spectra of cytosine tautomers // Spectrochim. Acta, Part A. -1992. Vol.48. №6. - P. 811-818.

103. McCarthy W.J., Lapinski L., Nowak M. J., Adamowicz L. Anharmonic contributions to the inversion vibration in 2-aminopyrimidinee // J. Chem. Phys. 1995. - Vol.103. №2. - P. 656-662.

104. McCarthy W.J., Lapinski L., Nowak M.J., Adamowicz L. Out-of-plane vibrations of NH2 in 2-aminopyrimidine and formamide // J. Chem. Phys. 1998. - Vol.108. №24. -P. 10116-10128.

105. XlA.Neu Z., Dunn KM., Boggs J.E. Theoretical prediction of vibrational spectra. III. The harmonic force field and vibrational spectra of aniline, aniline-NHD, aniline-ND2 // Mol. Phys. 1985. - Vol.55. №2. - P. 421-432.

106. Civcir P.U. A theoretical study of tautomerism of cytosine, thymine, uracil and their 1-methyl analogues in the gas and aqueous phases using AMI and PM3 // J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 2000. - Vol.532. - P. 157-169.

107. Oretir C., Yaman M. AMI, PM3 and MNDO study of the tautomeric equilibria of 2-, 4- or 5-hydroxypyrimidin derivatives and their azo- and thio- analogs // J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 1999. - Vol.458. - P. 217-226.

108. Kwiatkowski J.S., Leszczynski J. An ab initio quantum-mechanical study of tautomerism of purine, adenine and guanine // J. Mol. Struct. 1990. - Vol.208. - P. 35-44.

109. Inuzuka K, Fujimoto A. Hydrogen bond energies of 2-aminopyridine dimer and 2-aminopyridine-2-pyridone complex formation // Spectrochim. Acta, Part A. 1984. -Vol.40. №7. - P. 623-628.

110. Dill J.D., Allen L.C., Topp W.C., Pople J.A. A systematic study of the nine hydrogen-bonded dimers involving NH3, OH2 and HF // J. Am. Chem. Soc. 1975. - Vol.97. -№25. - P. 7220-7226.

111. Slanina Z., Le A., Adamowicz L. Complexes of 4-aminopyrimidine and 4-hydroxy-pyrimidine with water: computed relative thermodynamic stabilities // Thermochimica Acta. 1994.-Vol.231.-P. 61-68.

112. YlX.Sponer J., Hobza P. MP2 and CCSD(T) study on hydrogen bonding, aromatic stacking and nonaromatic stacking // Chem. Phys. Lett. 1997. - Vol.267. - P. 263-270.

113. Sokolov N.D., Savel'ev V.A. Dynamics of the hydrogen bond: two-dimensional model and isotopic effects // Chem. Phys. 1997. - Vol.22. №3. - P. 383-399.

114. Соколов Н.Д., Савельев В.А. Динамика двумерной модели водородной связи и взаимосвязанность между частотой колебаний v(AH) и равновесными межатомными расстояниями А-Н и А-В // ТЭХ. 1977. - Т.13. №3. - С.291-302.

115. Соколов Н.Д., Савельев В.А. Влияние дейтерирования на длины связей и частоту колебаний v(AH) водородной связи // ТЭХ. 1977. - Т.13. №3. - С.303-315.

116. Водородная связь./ Соколов Н.Д. Динамика водородной связи./ Под ред. Н.Д. Соколова. М.:Наука, 1981. - С.63-88.

117. Mueller A., Talbot F., Leutwyler S. Hydrogen bond vibrations of 2-aminopyridine-2-pyridone, a Watson-Crick analogue of adenine-uracil // J. Am. Chem. Soc. 2002. -Vol.124. №48. - P. 14486 - 14494.

118. Щепкин Д.Н. Ангармонические эффекты в спектрах комплексов с Н-связью. // Л.: Ленинградский ун-т, Деп. ВИНИТИ №7511-И87, 1987. 86 с.

119. Меликова С.М., Щепкин Д.Н. Модель функции дипольного момента комплекса с Н-связью Н Опт. и спектр. 1998. - Т.84. №2. - С. 211-216.

120. Mareshal У., Witkowski A. Infrared spectra of Y-bonded systems // J. Chem. Phys. -1968. Vol.48. №8. - P. 3697-3705.

121. Воробьев В.Г., Никитин В.А. Таблицы волновых чисел и спектры для градуировки спектрофотометров в области 4000-200СМ"1 // ОМП. 1974. №5. - С.60-79.

122. Borisenko V.E., Filarovski A.I. The electrooptical parameters of aniline and its halogeno derivatives in hydrogen bonded complex // J. Mol. Struct. 1989. - Vol.196. -P. 353-370.

123. Водородная связь/ Иогансен А.В./ Под ред. Н.Д. Соколова. М.: Наука, 1981, -С. 112-155.

124. Борисенко В.Е., Чеховский А.В. Компьютерное моделирование внутри- и межмолекулярных взаимодействий анилинов с протоноакцепторами. // Сб. ст.: Математическое и информационное моделирование. Тюмень: изд-во ТюмГУ. -1997. С.45-60.

125. ХЪб.Иванский В.И. Химия гетероциклических соединений. М.: Высшая школа, 1978.

126. Shishkin О. V., Pichugin К. Yu., Gorb L., Leszczynski J. Structural non-rigidity of six-membered aromatic rings // J. Mol. Struct. 2002. - Vol.616. - P. 159-166.

127. Shishkin О. V., Gorb L., Leszczynski J. Conformational flexibility of pyrimidine ring in adenine and related compounds // Chem. Phys. Lett. 2000. - Vol.330. - P. 603611.

128. Politzer P., Kirschenheuter G.P., Miller R.S. Computational Study of 2-amino-pyrimidine, 2-Amino-5-nitropyrimidine, and the Corresponding S,S-Dimethyl-N-sulfilimines // J. Phys. Chem. 1988. - Vol.92. - P. 1436-1440.

129. Borisenko V.E., Kuzmin D.S., Morev A.V., Koll A. Thermodynamics of the formation of complexes between aniline derivatives and proton acceptors in solution // J. Mol. Liquids. 2000. - Vol.88. - P. 259-276.

130. McClellan A.L. Tables of experimental dipole moments. Vol. 3 // Rahara Interprises 8636 Don Carol Drive El Cerrito, CA 94530, 1989.

131. Fraile Dotes M.V., Siguenza C., Gonzales-Diaz P.F. Vibrational study of solid 3,4-and 2,6-dichloroanilines // Spectrochim. Acta, Part A. 1986. - Vol.42. №9. - P. 1029-1034.

132. Badger R.M., Bauer S.H. Spectroscopic study of the H-bond. II. The shift of the OH vibrational in the formation OH the hydrogen bond // J. Chem. Phys. 1937. - Vol.5. -P. 839-851.

133. Борисенко B.E., Поспелова И.Н., Фурин Г.Г. Инфракрасные спектры и электрооптические параметры замещенных анилина в комплексах с водородной связью. 2,3,5,6-тетрафторанилин, 4-нитро-тетрафторанилин // Хим. физика. Т. 12. №7.- 1993.-С. 957-965.