Реакции азинов и их дигидропроизводных. Роль электронного переноса в процессах формирования и разрыва связей тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

л

на правах рукописи

003058иьэ

МАТЕРН Анатолий Иванович

Реакции азинов и их дигидропроизводных. Роль электронного переноса в процессах формирования и разрыва связей

02.00.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

ЕКАТЕРИНБУРГ 2007

Работа выполнена на химико - технологическом факультете Уральского государственного технического университета - УПИ

Научный консультант: академик РАН

Чупахин Олег Николаевич

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАН

Антипин Игорь Сергеевич

профессор, доктор химических наук Берберова Надежда Титовна

Профессор, доктор химических наук Салоутин Виктор Иванович

Ведущая организация: Институт органической химии

Уфимского научного центра РАН

Защита состоится «7» мая 2007 г. в «15—» часов на заседании диссертационного совета Д 285.212.08 в Уральском государственном техническом университете - УПИ по адресу: ул. Мира 28, третий учебный корпус УГТУ-УПИ, аудитория Х-420

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу:

620002, Екатеринбург, К-2, Уральский государственный технический университет, ученому секретарю совета университета, тел. (343) 37545-74

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета - УПИ

Автореферат разослан « А » апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат химических наук

^оос^ Т.А. Поспелова

Актуальность работы* Азины играют исключительную роль в механизмах наследственности, дыхания, энергообеспечения клетки, входят в состав ферментов, витаминов, антибиотиков, люминофоров, сенсоров и др

Азины, как объект исследования, обладают двойственной природой, проявляя сродство как к электрофильным, так и нуклеофильным реагентам Азагруппы как К-доноры обеспечивают сродство к эчектрофилу, способствуя образованию азиниевых структур и металлокочплексов Сегодня в комплексообразовании наиболее широкое применение находят производные пиридина, бипиридилы, фенантролины Использование новых азиновых лигандов с несколькими азагруппами в кольце долгое время сдерживалось в силу их синтетической недоступности, термической и фотохимической нестабильности

В то же время азагруппы как я-акцепторы придают электронодефицитный характер гетероароматической системе, обеспечивая азинам и особенно азиниевым катионам, в отличие от аренов реакции с нуклеофилами, возможность прямых замещений водорода под действием нуклеофильных частиц (Бы" реакции) Процессы протекают по схеме «присоединение-отщепление» с образованием промежуточных он-аддуктов — дигидропроизводных азинов

н к I?

О-"—О — и

с^-аддукт 8мН-продукт

Эти взаимодействия протекают далеко неоднозначно, необходим учет многих факторов, относительной активности гетероциклов, хемо- и региоселективности

До сих пор предметом активного обсуждения остается механизм окислительной ароматизации сн-адцуктов. имеющий прямое отношение к пониманию природы никотинамидных коферментов, молекулярных редокс-устройств и др Об актулыгости данной тематики говорит, например, тот факт, что лишь только одной исследовательской группой Фукуцуми (Япония) за последние 5-6 лет опубликовано свыше 50 работ, касающихся гидридных перемещений в рядах пиридина и акридина Характерно, что в качестве объектов используются, основном, дигидроазины, которые либо не содержат заместителя у 5р3-гибридизованного атома углерода, либо несут электронодонорный остаток В то же время, практически отсутствуют сведения о влиянии на гидридную подвижность электроноакцепторных группировок, находящихся в непосредственной близости от водорода, а это как показано в настоящей работе, весьма существенно влияет на процесс, вплоть до изменения механизма дегидрирования

Азины интересны, в том числе, для построения супрамолекулярных архитектур тем, что они относятся к довольно редким классам соединений, в которых наиболее ярко проявляются донорно-акцепторные взаимодействия Это касается не только широко распространенных межмолекулярных реакций, но и соотношений «катион-противоион» в азиниевых структурах Особое внимание вызывают случаи, когда трудно или порой невозможно провести границу между ионной и ковалентной связями Известно, что многие реакции азиновых систем имеют одноэлектронную природу, чувствительны к кислороду воздуха, ингибируются радикалами, инициируются фотохимически или электрохимически Такие факты, наряду со сравнительно легко регистрируемыми в азинах элементарными актами при образовании и разрыве связей представляются наиболее ценными, т к они проецируются на всегда актуальную, общехимическую,

* Выражаю искреннюю признательность академику РАН В Н Чарушину за постоянное внимание, консультации и помощь в работе

эволюционизирукмцую проблему описания связей в виде канонических ковалентных, ионных, диполярных, водородных и др

В связи с этим основная цель работы заключалась в выявлении элементарных актов одноэлектронного переноса, структурных влияний на эти акты, координационных и редокс-взаимодействий на примере реакций широкого круга незамещенных и замещенных азинов, их активированных зарядом форм, дигидроазинов в парах «донор-акцептор» азин-электрофил, азин (катион азиния) - нуклеофил, дигидроазин-окислитель, дигидроазин- катион азиния и др для уточнения, дополнения, детализации понимания явления химической связи В рамках этой доминирующей проблемы решались следующие задачи

1 Синтез, структурные влияния на свойства, относительную активность, региоселективность азиниевых катионов, роль электронного переноса при формировании связей в ан-аддуктах, возникающих в результате нуклеофильной атаки на незамещенный атом яр2-гибридюовашгого углерода гетерокольца

2 Выявление актов электронного переноса, закономерностей разрыва связей при окислительной ароматизации дигидроазинов Сопоставление структуры, свойств и гидридной подвижности а"-аддуктов, несущих группировки различной электронной природы, выявление их влияния на механизм гидридпого ощепления при химическом и электрохимическом окислении, электронном ударе

3 Поиск возможности координационной активации азинов в реакциях Эк11 Синтез новых комплексных соединений переходных металлов на базе азинов, содержащих одну или несколько азагрупп в кольце

4 Прикладные аспекты реакций 8цН и комплексообразования азинов в технологических окислительно-восстановительных и радикальных процессах (коррозия, полимеризация, редокс-осаждсние и др )

Научная новизна работы Получены новые доказательства роли электронного переноса в реакциях Бы" на основе сопоставления результатов химического эксперимента, данных ЯМР, ЭПР, масс-спектрометрии и электрохимических исследований как на стадиях присоединения, так и окислительной ароматизации продуктов взаимодействия азиниевых катионов с нуклеофилами Обнаружены новые данные о региоселективности нуклеофильного присоединения в ряду амбидентных гетероциклических катионов Обнаружен факт координационной активации азинов переходными металлами в реакциях вы", разработаны методики синтеза новых металлокомплексов на основе азиновых лигандов с несколькими азагруппами в кольце

Определены и сопоставлены электрохимические и спектральные характеристики серии азотсодержащих катионов и их дигидропроизводных с последовательно изменяющейся структурой Показано, что электроноакцепторные свойства азинового ядра отражаются на устойчивости и восстановительной (электроподонорной) способности ковалентных аддуктов Поэтому величины потенциалов полуволн восстановления катионов и окисления дигидроазинов могут использоваться в качестве критериев оценки реакционной способности сопряженных азиновых систем

Получены новые данные региоселективности катионов хинолиния в реакциях с заряженными нуклеофилами Впервые установлено, что в кинетически контролируемых условиях в классической реакции Кауфмана-Райссерта цианид-анион присоединяется по второму положению гетероядра с последующей изомеризацией а-аддукта при повышении температуры в термодинамически стабильный у-аддукт

На примере производных хинолина, несущих группировки донорного и акцепторного характера, показаны неизменность первичной атаки цианвд-иона и СН-активных соединений

Получены новые доводы в пользу одноэлектронного переноса в реакциях азиниевых катионов с цианид-анионом и борогидридом Впервые зарегистрирован ряд хинолинильных радикалов, полученных химическим и электрохимическим путями

Обнаружены факты обратимой димеризации цианоакридинильного радикала, участия йодидов акридиния в автокомплексообразовании

На основании данных ЭПР, спектрофотометрии, электрохимических и химических исследований получены новые доказательства того, что при формировании связи в реакциях азинов с нуклеофилами не существует четкой границы между ионными, радикальными и ковалентными ассоциатами В зависимости от реакционных условий и природы реактантов азиниевые катионы и нуклеофилы образуют так называемые «псевдосоли» («псевдооснования»), представляющие собой различные сочетания ионов, радикальных пар, ковалентных он-аддуктов и др

При использовании известных и новых неорганических и органических окислителей изучены закономерности окислительной ароматизации ряда ан-адцуктов Показано, что в зависимости от условий реакций и природы редокс-партнеров ароматизация дигидроаддуктов может идти с разрывом связи С-Н или С-С и др

Выявлена роль электронного переноса в реакциях окисления он-аддуктов В результате изучения гидридной активности соединений пиридинового ряда с лостедовательно изменяющейся структурой, содержащих в геминапьном узле нитрильный остаток, выявлено, что введение его способствует появлению у таких соединений наряду с гидридной подвижностью протонной активности Показано, что электрохимическое окисление подобных дигидросоединений представляет собой сложный процесс последовательного переноса электронов (Е) и протонов (Р) в различных комбинациях (ЕРЕ, ЕЕР, РЕЕ) в зависимости от реакционных условий и строения доноров гидрид-иона Механизм РЕЕ экспериментально обнаружен впервые

Впервые осуществлено сопоставление результатов масс-спектрометрии электронного удара и химического окисления дигидроазинов, показана прогностическая возможность масс-спектрометрии при определении направления окислительного разрыва связей

Показана возможность координационной активизации азинов при нуклеофилыгом замещении водорода ариламинами Исследована комплексообразующая способность ряда новых лигандов на основе азинов с нескочькими азагруппами к кольце

Практическая значимость Полученные в ходе работы данные позволили

разработать композиции азинов и азиниевых катионов в качестве а) ингибиторов коррозии черных и цветных металлов в кислых средах, б) ингибиторов коррозии магния и его сплавов в нейтральных солевых растворах в) регуляторов кислотного травления и подготовки поверхности меди и медных сплавов, г) ингибиторов процесса наводороживания металла при химическом осаждении меди

На основании результатов окислительной ароматизации и калориметрических исследований сн-адцуктов получить доказательства возможности применения цианодигидроазинов в качестве ингибиторов радикальной полимеризации метилметакрилата

Объяснить аномалии сорбции цианид-аниона ионитами марки АВХ с четвертичными хинолиниевыми группировками из промышленных растворов золотодобывающих предприятий Показать возможность использования катионов акридиния в качестве сенсоров цианид-аниона в водных растворах

Получить ион-радикальные соли на основе ахриданов и тс-кислот с электрохимическими характеристиками, представляющими интерес для создания фотоактивных устройств

Разработать удобные методы синтеза нового ряда комплексных соединений переходных металлов с азинами

Апробация работы. Отдельные разделы работы обсуждались на Всесоюзном симпозиуме по химии гетероциклических соединений (Донецк, 1978), Всесоюзной конференции «Реакционная способность азинов» (Новосибирск, 1979), Всесоюзной конференции по

химии гетероциклических соединений (Рига, 1979), III Всесоюзном симпозиуме по органическому синтезу «Теоретические и прикладные аспекты химии ароматических соединений» (Москва, 1981), Уральской зональной конференции (Уфа, 1983), Всесоюзной конференции «Химия гетероциклических соединений» (Ростов на Дону, 1983), II Всесоюзном совещании по химии азинов (Свердловск, 1985), Всесоюзных конференциях (Черноголовка, 1988, Звенигород, 1991), XVII-th Europen Colloqwium on Heterocyclic Chemistry (Regensburg, Germany, 1996), XI-XVII Уральских конференциях по спектроскопии (Екатеринбург, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005), Всесоюзной конференции по экологии (Пенза, 1998), XII International Conference on Organic Synthesis (Venezia, Italy, 1998), Всероссийской конференции «Экоаналитика-98» (Краснодар, 1998), Всероссийской научно-практической конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетия» (Томск, 2000), VI Международном симпозиуме «Чистые воды России» (Екатеринбург, 2001), II International Symposium "Molecular Desmg and Synthesis of Supramolecular Architectures" (Kazan, Russia, 2002), Международной научно-технической конференции «Новейшие достижения в области импортозамещения в химической промышленности» (Минск, 2003), Всероссийская научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2003), Всероссийской конференции «Кластеры» (Иваново, 2004), Всероссийской конференции «Аналитика России» (Москва, 2004), Всероссийской школы-конференции по органической химии (Екатеринбург, 2004), Всероссийской конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 2004), Всероссийской конференции «Современные тенденции в органическом синтезе и проблема химического образования» (Санкт Петербург, 2005), Международной конференции по химии гетероциклических соединений посвященной 90-летию со дня рождения профессора АНКоста (Москва, 2005), Всероссийской конференции «Электроаналитика-2005 (Екатеринбург, 2005), International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry (Sudak, Crimea, 2006), Международной научной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006), IX Научная школа-конференция по органической химии (Москва, 2006)

Отдельные разделы работы финансировались в рамках грантов РФФИ № 05-03-32094, РФФИ «Урал» № 01-03-06 431, РФФИ «Урал» № 04-03-96143, Министерства образования РФ и CRDF - НОЦ «Перспективные материалы», Целевой программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Направленный синтез веществ с заданными свойствами и создание функциональных материалов на их основе»

Публикации По материалам диссертации опубликованы 52 работы (3 обзора, 29 статей, 4 авторских свидетельства и патента, 16 тезисов конференций)

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, посвященного методам исследования реакций азинов и их дигидропроизводных, обсуждения результатов, состоящего из 6 глав, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы

Основное содержание работы

Введение

Реакции гетероатомов азинов с электрофилами (протоны, ионы карбения, катионы металлов) способствуют образованию азиниевых структур и металлокомплексов (путь а, схема 1) Активированные зарядом азины взаимодействуют с нуклеофилами по незамещенному Зр2-гибридизованному атому углерода с образованием он-аддуктов (путь б, схема 1) Последующая окислительная ароматизация дигидропроизводных азинов

может протекать в зависимости от условий с разрывом как связей С-Н, так и С-С, С-И и др (путь в, схема 1)

Схема 1

1. Азиниевые катионы. Сиптез, строение, электроноакцепторные свойства

Важное значение в химии азинов имеют реакции, различающиеся природой и направлением атакующей частицы а) кватернизации, осуществляемые за счет донорно-акцепторного взаимодействия легкодоступной зр2-электронной пары азагруппы с электрофильным агентом (протон, ионы карбения, катионы металлов), б) нуклеофильного замещения водорода (§мН) у ^"-гибридизованного углерода гетерокольца, способствующие прямому введению широкого ряда нуклеофилов в гетероциклическое ядро с образованием новых С-С, С-Ы, С-О, С-Р, С-Б связей Перевод азинов в форму катионов за счет первой реакции значительно увеличивает их реакционную способность по отношению к нуклеофилам, поэтому основное внимание в работе было сосредоточено на изучении М-алкильных азиниевых солей с последовательно изменяющейся структурой за счет введения в пиридиновый цикл заместителей, азагруппы, аннелирования одного или двух бензольных колец

1.1. Особенности кватернизации азиновых оснований

Исследованные в работе четвертичные соли 1-28 получены известными методами -взаимодействием соответствующих азиновых оснований с традиционно используемыми для этой цели алкилгалогенидами (в основном йодиды) Соединения, трудно подвергающиеся алкилированию, обрабатывали активными алкилирующими агентами, такими как диметилсульфат, метиловый эфир иора-толуолсульфокислоты, борфторид триэтилоксония На легкость кватернизации азинов оказывают влияния электронные, стерические факторы заместителей, бензоаннечирование пиридинового кольца и др В отсутствие стерических помех, электронодонорные заместители облегчают, а электроноакцепторные затрудняют кватернизацию Хинолин и его метальные производные (2-метил-, 4-метил-, 2,4-диметилхинолин) легко алкилировались йодистым метилом (в ДМФА или бензоле) при комнатной температуре, тогда как реакцию с 5-нитрохинолином вели в течение нескольких часов при 60 °С 8-Нитрохинолин удалось кватернизовать только диметилсульфатом (в нитробензоле) при температуре 160 °С В отличие от акридина, легко превращающегося в катион 12, 9-цианоакридин не взаимодействует с йодистым метилом и метиловым эфиром иа/м-толуолсульфокислоты М-метил-9-цианоакридиний 16 был получен только при взаимодействии исходного основания с диметилсульфатом в жестких условиях (нитробензол, 160 °С)

Реакция кватернизации очень чувствительна к стерическим помехам заместителей в основаниях Эти помехи могут перекрывать или усиливать электронные влияния, что проявилось, например, в затруднениях кватернизации хинальдина и 8-нитрохинолина Четвертичные соли 8-нитрохинальдина и 8-нитролепидина получить не удалось

Влияние бензоаннелирования в азинах сказывается двояко С одной стороны, реакция изохинолина с йодистым метилом в бензоле идет настолько энергично, что требуется охлаждение реакционной смеси, тогда как фенантридин и акридин алкилируют уже при 60 °С в течение нескольких часов Бензо[Ъ]хинолин удалось кватернизовать только диметилсульфатом (в растворе нитробензола, при 160 0 С) Затруднение реакции кватернизации в этих случаях можно объяснить пространственным экранированием гетероатома орто-конденсированным бензядром 1.2. Спектры ЯМР'Н

Известно, что в случае гетероциклов с близкой структурой и, что главное, с одинаковым числом и типом гетероатомов величины химических сдвигов протонов могут быть использованы для характеристики относительной ароматичности и, как следствие, элекгрофильности При сравнении химических сдвигов протонов реакционных центров азиниевых катионов (табл 1) следует, что с уменьшением ароматичности (увеличением электрофильности) происходит смещение сигнала протона в слабое поле в рядах пиридин - хинолин - акридин или пиридин - изохинолин - фенантридин Электронодонорные заместители вызывают резонанс протонов в более сильном поле по сравнению с незамещенными катионами, в то время как электроноакцепторные заместители, аннелирование бензольных ядер, азагруппировки способствуют химическому сдвигу в слабое поле

Таблица 1. Характеристики спектров ЯМР азиниевых катионов

Соединение Химические сдвиги, 5, м д Соединение Химические сдвиги, 5, м д

1 8 90 (Н-2), 8 02 (Н-4) 9 10 15 (Н-2), 9 85 (Н-4)

2 9 20 (Н-2), 8 41 (Н-4) 10 9 70 (Н-2), 9 49 (Н-4)

4 9 72 (Н-2), 9 45 (Н-4) 11 9 84 (Н-2)

5 9 38 (Н-4) 12 10 50 (Н-9)

6 9 58 (Н-2) 17 9 87 (Н-1)

8 10 21 (Н-2), 9 82 (Н-4) 19 10 31 (Н-6)

Важно отметить, что протоны в положении 2 пиридиниевых и хинолиниевых катионов дают сигналы в более слабом поле, чем протоны в положении 4 Данный факт может говорить в пользу большей реакционной способности положения 2 Эта особенность сохраняется для всех катионов хинолиния и пиридиния независимо от заместителей (как и для а- и Р-положений катионов пиразиния и хиноксалиния) 1.3. Электроноакцепторная способность азиниевых катионов

Наряду с ароматичностью и эффективными л-зарядами на атомах способность отдавать или принимать электроны относят к фундаментальным свойствам гетероароматических систем Установлено, что многие органические реакции протекают через стадию одноэлектронного переноса В настоящее время, пожалуй, одним из основных методов количественной оценки электроноакцепторных свойств гетероциклических соединений остается вольтамперометрия Тем более, что особенности электрохимического восстановления азинов и их катионов, как правило, одинаковы и могут быть полезны для относительной оценки реакционной способности 1.3.1. Потенциалы полярографического восстановления

Восстановительная полярография остается одним из основных методов количественной оценки электроноакцепторных свойств гетероциклических соединений Особенности электрохимического восстановления азинов и их катионов, как правило, одинаковы и могут быть полезны для относительной оценки реакционной способности Поскольку электрохимическое восстановление катионов моделирует первую стадию их взаимодействия с нуклеофильными реагентами, величины Ет могут использоваться для первичной оценки реакционной способности катионов азиния

Для получения количественных характеристик, отражающих склонность азиниевых катионов к взаимодействию с нуклеофилами, в работе изучено полярографическое восстановление М-алкильных четвертичных солей Значения потенциалов восстановления катионов приведены в табл 2

Таблица 2 Потенциалы полярографического восстановления метилазиниевых солей 1-28 на ртутном капельном электроде в ДМФА на фоне 0 1 н ВщКОС^ относительно н к э

Соединение К-метилазиниевый катион -Е,/2, В Соединение М-метилазшшевый катион -Е./2, В

1 Пиридин 1 27 17 Изохинолин 0 89

2 3-карбамидо- 1 10 18 1-циано- 0 61

3 З-карбамидо-4-циано- 0 60 19 Фенантридин 0 42

4 Хинолин 0 84 20 5-циано- 0 03

5 2-метил- 0 90 21 Пиридазии 0 69

б 4-метил- 091 22 Пиримидин 0 98

7 2,4-диметил- 0 92 23 Пиразин 0 76

8 5-нитро- 0 41 24 Фталазин 0 87

9 8-нитро- 0 43 25 Циннолин 0 62

10 7,8-бензо- 0 46 26 Хиназолин 0 36

11 4-циано- 031 27 Хиноксалин 0 38

12 Акридин 0 34 28 3-фенил- 0 39

13 9-метил- 0 42

14 9-этил- 0 43

15 9-фенил- 0 41

16 9-циано- -0 04

Как видно из полученных данных, на электроноакцепторные свойства

гетероароматических систем влияют структурные и электронные факторы, вносимые заместителями Введение электроноакцепторных группировок повышает электрофильность азинов, тогда как электронодонорные заместители, например алкильные остатки (см хинолиниевые и акридиниевые катионы), снижают ее Повышающее действие оказывает и азагруппировка Подобный эффект дает и аннелирование бензольных ядер Таким образом, если попытаться количественно оценить возрастание реакционной способности азиниевых катионов при бензаннелировании и азаактивации, используя для этой цели электрохимическое восстановление как простейшую модель нуклеофильной атаки, то аза-эффект составляет величину порядка 0 5 В (сдвиг в область положительных значений потенциалов), а аннелирование бензольного кольца - 0 2-0 5 В Влияние электроноакцепторных группировок для приведенного ряда четвертичных солей составляет величины 0 3-0 6 В

Ряд изменения потенциалов восстановления практически совпадает с приведенным в литературе рядом уменьшения ароматичности Ы-алкилазиниевых катионов пиридиний>пиримидиний>хинолиний>фталазиний>пиридазиний>пиразиний>хиноксали-ний>акридиний В этом же ряду растет и активность гетероциклов по отношению к нуклеофилу

Величина потенциала полуволны восстановления катиона может быть полезна при оценке стабильности сопряженного продукта присоединения, т к известно, что существует взаимосвязь между Е]я и рКр>+, другой количественной характеристикой, отражающей не только активность катионов азиния в реакциях с нуклеофилами, но и позволяющей судить об устойчивости образующихся аддуктов, так называемых псевдооснований (в случае гидроксил-иона) или псевдосолей (для анионных нуклеофилов)

1.3.2. Характеристика нейтральных азинильных радикалов

Электрохимическое восстановление катионов азиния 1-28 идет с обратимым присоединением одного электрона до соответствующих нейтральных азинильных радикалов

Возможность делокализации неспаренного электрона, наличие электроноакцепторных группировок способствуют стабилизации радикалов, которые являются сопряженными системами по отношепию к азиниевым катионам Е1/2 восстановления катиона может выступать количественной мерой стабильности свободного радикала Некоторые из исследованных соединений достаточно стабильны Впервые удалось зарегистрировать 4-цианохинолинильный радикал Время жизни 9-цианоакридинильного радикала в растворе ДМФА более 5 ч

1.3.3. Димеризация нейтральных радикалов

При исследовании электрохимического восстановления катионов Ы-метил-4-цианохинолиния 11 и 1Ч-метил-9-цианоакридиния 16 методом циклической вольтамперометрии установлено, что они обратимо восстанавливаются до сравнительно стабильных нейтральных радикалов Восстановление цианоакридиниевого катиона 16 в ацетонитриле в электрохимической ячейке, помещенной в резонатор спектрометра ЭПР, позволило зафиксировать спектр, принадлежащий 9-цианоакридинильному радикалу16р При понижении температуры от комнатной до -30 °С интенсивность сигнала ЭПР снижается за счет образования димерных продуктов и возвращается в исходное состояние при повышении температуры до прежнего уровня

Таким образом, димеризация радикала является обратимой, и при комнатной температуре равновесие смещено в сторону радикального мономера Наличие цианогруппы в положении-9 акридина способствует повышению стабильности радикала за счет делокализации зарядовой и спиновой плотности Нитрильная группа, вероятно, непосредственно участвует в процессе димеризации По аналогии с поведением трифенилметильного радикала Гомберга, дающего несимметричный димер, можно предположить образование двух типов продуктов димеризации, а именно, соединений 29

+ -Я + е

К

Я- + Я

Я-Я

и 30.

N

II

С

С

сн,

Существование равновесия «димер- мономер» для 9-цианоакридинильного радикала 16р может означать наличие такого равновесия и для других производных акридиния Имеющиеся литературные данные позволяют предположить сдвиг в сторону димеров при снижении стерических ограничений и электроноакцепторных свойств заместителей в положении 9 акридинильного радикала

1.3.4. Молекулярные автокомплексы

Способность азиниевых катионов образовывать к-комплексы с различными п-донорами может также служить косвенным методом оценки сродства к электрону Полагают, что подобные взаимодействия играют важную роль в биологических системах с участием катиона пиридиния (НАД+-кофермент) и пуриновых и пиричидиновых оснований белков и нуклеиновых кислот Разновидностью молекулярных автокомплексов в какой-то степени являются йодиды азиниевых катионов

При исследовании йодидов катиона К-метил-9-цианоакридиния 16 темно-красного цвета в растворе был зафиксирован факт уширения сигналов ароматических протонов в спектре ЯМР Н в области 8 2 - 9 3 м д Сигнала, отвечающего резонансу протонов Тч!-метильной группы, не обнаружили Восстановлением этого катиона борогидридом натрия получили цианоакридан 33 с хорошо выраженными сигналами геминального водорода и Х-метильной группы В растворе трифторуксусной кислоты потучен спектр цианоакридиниевого катиона без уширений, с сигналом Ы-метильной группы при 4 63 м д Оставалось предположить, что уширение линий в спектре ЯМР 'н катиона объясняется примесью радикальных частиц Действительно, ЭПР спектры цианоакридиниевых солей (йодид, трийодид) в растворе ДМФА и в кристаллах подтвердили наличие парамагнитных частиц Характерная окраска йодидов возникает, вероятно, вследствие переноса заряда с аниона йода на нижнюю л-разрыхляющую молекулярную орбиталь катиона с образованием л-комштекса и последующим обратимым переносом электрона

На основании спектров ЭПР трудно, конечно, сделать вывод о глубине взаимодействия аниона и катиона Сравнение спектров ЭПР йодидов акридиния, цианоакридиния и цианохинолиния говорит о том, что акцепторная нитрильная группа и бензоаннелирование пиридинового ядра способствуют росту концентрации радикальных частиц

Таким образом, электрофильным азиниевым катионам, акцепторам электронных пар нуклеофилов, свойственна способность к захвату одного электрона Следовательно, появляется возможность реализации ступенчатого механизма взаимодействия с потенциальными донорами электрона в ряду азиниевых электрофилов

2. Особенности образования ковалентных адцуктов. Обратимость реакций и стабильность сн-аддуктов

Ы-алкилазиниевые катионы легко вступают в реакцию с заряженными нуклеофилами, образуя промежуточные нейтральные ан-адцукгы - дигидроазины, устойчивость которых в зависимости от структурных и электронных влияний заместителей колеблется в довольно широкой шкале от крайне неустойчивых до вполне стабильных В результате

х I

этих взаимодействий, а также восстановления замещенных 1>1-метилазиниевых катионов борогидридом натрия получен ряд дигидропроизводных, содержащих в геминальном узле различные группировки

Н N11

сн3 сн.

2.1. Факторы, влияющие на обратимость реакций нуклеофильного присоединения и стабильность о"-аддуктов

Известно, что в реакциях азиниевых катионов с нуклеофилами, приводящих к образованию о"-аддуктов, так называемых псевдооснований (в случае гидроксил-иона) или псевдосолей (для анионных нуклеофилов), существует равновесие, положение которого определяется свойствами свойствами гетероароматического субстрата и нуклеофнла, условиями осуществления процесса. Стабильность продуктов присоединения оценивали по величинам их окислительных потенциалов Еш, а также по Еш восстановления и рКя+ сопряженных катионов

2.1.1. Бензоаннелированис гетероцикла

Аннелирование бензольных циклов к пиридиновому ядру способствует сдвигу равновесия в сторону образования дигидроадцуктов, устойчивость которых повышается при наращивании конденсированных бензольных ядер

н см Х/СОМН

(X

2

31 1н>0 65>

Активность катионов и, как следствие, стабильность а -аддуктов возрастает в рядах пиридин, хинолин, акридин или пиридин, изохинолин, фепантридин Так, если в реакции №-метилпиридиниевого катиона 1 с цианид-ионом продукт присоединения 31 не выделен (в реакции существует очень быстрое обратимое равновесие), то в реакциях с бензопиридиниевыми аналогами соответствующие аддукты (хинолина 32, акридина 33, изохинолина 34, фенантридина 35, фталазина 36, хиноксалина 37) нами получены и исследованы Причем, дигидроакридин 33 устойчивее дигидрохинолина 32, а дигидрофенантридин 35 - дигидроизохинолина 34 2.1.2. Влияние заместителей в азиниевых катионах.

Электроноакцепторные заместители, увеличивающие активность азиниевых катионов, также способствуют сдвигу равновесия в сторону продуктов реакции О равновесии судили по УФ-спектрам, позволяющим различать катионы и дигидропроизводные Так, например, введение в пиридиновое ядро карбамидной группы позволило выделить и исследовать сравнительно стабильный 1-метил-4-циано-1,4-дигидроникотинамид 38 -модель НАДН с акцепторным заместителем в геминальном узле Введение в бензольное

ядро хинолина акцепторных нитрогрупп сдвигает равновесие в сторону дигидроаддуктов в реакции с цианид-ионом и СН-акгивными соединениями, в то время как донорные метальные группировки в хинолинах (хиналъдин, лепидин) производят обратный эффект

2.1 3. Влияние растворителя

Протонные растворители, кислая среда способствуют диссоциации сн-аддуктов, степень которой также определяется структурными и электронными факторами Так, цианодигидропроизводные пиридина 38 и изохинолина 34 в присутствии воды или спирта склонны к образованию исходных катионов, о чем удобно следить по изменению электронных спектров В апротонных растворителях дигидроаддукты более устойчивы, поэтому экстракция продуктов присоединения нуклеофилов к азиниевым катионам из водных растворов неполярными растворителями - удобный метод получения многих лабильных о"-аддуктов

ЯМР-исследования поведения цианодигвдроазинов 32-38 в уксусной кислоте показали, что многие он-аддукты диссоциируют с отщеплением заместителя из геминального узла Высокая активность катиона М-метилакридиния 16 и устойчивость его дигидропроизводных к внешним условиям являются отличительным признаком этого дибензопиридина

214 Природа нуклеофила

Способность вытеснения нуклеофилом заместителя в геминальном узле 0Н-адцукта также говорит об обратимости нуклеофильного присоединения При добавлении метанола к аддукту 39 реакции пиперидина и йодметилата акридина происходит полное вытеснение пиперидинового остатка спиртовым с образованием метоксильного аддукта 40 Пиперидиповая группа в акриданс также легко замещается С-нуклеофилами Такой обмен протекает при добавлении ацетилацетона (аддукт 41) в хлороформе и метаноле Аддукт 41 в свою очередь замещается цианидом или гидроксидом (аддукт 42)

СН3 39 снз

№ ОСН/«), СН(СОСН3)2(41), ОН(42 ), СЫ(33)

Таким образом, такие факторы как электрофильность катионов, нуклеофильные свойства анионов, среда определяют равновесие в реакции и устойчивость дигидроазинов Введение электроакцепторных групп в гетероядро, бензоаннелирование гетероцикла не только повышают электрофильность (электроноакцепторность) катионов азиния, но и оказывают стабилизирующие влияние на устойчивость их дигидропроизводных

2.2. Электронный перенос при нуклеофильном присоединении цианцд-иона и восстановлении борогидридом натрия

При исследовании взаимодействия цианохинолиния 11 и нианоакридипия 16 с цианид-анионом в ДМФА в токе аргона зафиксировали спектры ЭПР, сверхтонкая структура которых отвечает соответствующим нейтральным радикалам Электрохимическое восстановление катионов показало, что в первом акте происходит одноэлектронное восстановление до радикалов, спектры которых идентичны радикалам, полученным химическим путем Методом циклической вольтамперометрии оценена стабильность продуктов восстановления Полученные данные дают основания предположить, что взаимодействие азиниевых катионов с цианид-ионом может протекать с промежуточным образованием радикальных частиц

Реакция восстановления ненасыщенных соединений комплексными металлогвдридами, широко используемая в органическом синтезе, традиционно рассматривалась как прямой перенос гидридного иона Появились сообщения об обнаружении БЕТ-механизма при взаимодействии алюмо- и боргидридов с гетероциклическими основаниями, спиртами, ароматическими кетонами, арил- и алкилгалогенидами В данной работе исследована реакция боргидрида натрия с 9-циано-10-метилакридинием 16 Реакцию проводили при комнатной температуре в среде диметилформамида Осаждением водой из реакционного раствора выделен бесцветный продукт гидрирования — 9-циано-10-метил-9,10-дигидроакридин 33, идентичный продукту присоединения цианистого калия к незамещенному катиону Ы-метилакридинию 12

Для выяснения возможности одноэлектронного переноса при гидрировании борогидридом натрия было предпринято исследование данной реакции методом ЭПР При изучении реакционной смеси в ячейке спектрометра (эквимолярное соотношение реагентов, растворитель — диметилформамид, атмосфера азота) удалось наблюдать образование интенсивного, хорошо разрешенного сигнала, принадлежащего 9-циано-акридинильному радикалу 16р. Точно такой же спектр был зарегистрирован в условиях, соответствующих электрохимическому одноэлектронному восстановлению катиона 16 в диметилформамиде Аналогичный спектр имеет также смесь цианоакридиниевого катиона 16 с триэтиламином, донором электрона, не способным к отдаче водорода С целью электрохимического моделирования реакции с борогидридом натрия было изучено его поведение при окислении на золотом амальгамированном электроде Электрохимическое окисление проходит в одну одноэлектронную стадию (потенциал полуволны, Е|/г -0,19 В) и необратимо Следовательно, в электрохимической реакции борогидрид натрия может быть донором электрона

Отмеченные выше факты обратимости нуклеофильного присоединения, диссоциации он-аддуктов в протонных растворителях, данные ЯМР, ЭПР, спектрофотометрии, электрохимических и химических исследований дают новые доказательства того, что при формировании связей в реакциях азинов с нуклеофилами не существует четкой границы между ионными и ковалентными структурами В зависимости от реакционных условий и природы реактантов азиниевые катионы и нуклеофилы образуют так называемые «псевдо- или криптосоли» («псевдооснования»),

представляющие собой динамически равновесные сочетания аддуктов

межмолекулярпой, ионной, радикальной, ковалентной природы

+

н Ни

11 11

СН, сн3 сн3 сн3

ионная пара я-аддукт радикальная пара ан-аддукт

3. Исследование реакций азиниевых катионов с нуклеофилами

3 1. Обнаружение продукта кинетического контроля в реакции катиона хинолиния с цианид-ионом

Одним из давних вопросов, которые в химии гетероароматических катионов называют классическими, является вопрос о месте атаки цианид-аниона в его реакции с амбидентным катионом М-алкилхинолиния 4 Известно, что большинство нуклеофильных частиц ОН", О Я', N112", БЯ" и т п, присоединяется по второму положению Г>Г-алкилхинолиниевого иона В то же время СМ" присоединяется в четвертое положение, образуя исключительно 1-алкил-4-циано-1,4-дигидрохинолин, хотя в аналогичной реакции с Ы-ацилхинолиниевыми солями образуются лишь продукты 2-присоединения (реакции Кауфмана-Райссерта)

СО:

N I

СОРЬ

соединение Кауфмана соединение Райссерта

Авторы ряда учебников и монографий (Ингольд, Эльдерфильд, Джоуль и Смит и др) выражали недоумение по этому поводу Эти реакции приводились как пример сложного поведения амбидентных систем и специфики цианид-иона - мягкого нуклеофила в шкале ЖМКО Зафиксированные в работе различия протонных химических сдвигов для реакционных второго и четвертого положений хинолиниевых катионов говорили о повышенной ^-дефицитности углерода Сг и возможности позиционной селективности при взаимодействии с нуклеофилом С учетом амбидентности цианид-иона не исключалась возможность образования не только нитрилов, но и изонитрилов

В настоящей работе методом 'Н ЯМР проведено исследование реакции катиона хинолиния 4 с цианид-ионом (в качестве источника СМ~ использовался цианистый тетраэтиламмоний) в растворе (ДМФА-П^—СОзОО—Э20-6 3 1) при различных температурах Установлено, что при низких температурах от -70 до -30° С образуется лишь продукт 2-присоединения (32а) - 1-метил-2-циано-1,2-дигидрохинолин

+ CN

N

I

сн.

н

CN

32а

СН3

СМ

Г

сн3

326 32в СН,

При температурах выше -30° С его концентрация начинает убывать, а при 20° С продукт 32а исчезает полностью и в растворе присутствует только 1-метил-4-циано-1,4-дигидрохинолин 326 (рис 1) Таким образом, в условиях кинетического контроля образуется продукт 2-присоединения 32а, диссоциирующий до исходных соединений при нагревании При повышенных температурах в результате конкурирующей реакции возникает термодинамически более устойчивое соединение 326

са

ХкА^АХ

Н 1 I 1Н-'

N Н(1

} Г,-в

Рис 1 ЯМР 1Н спектр эквимолярной смеси цианистого тетраэтиламмония и М-метилхинолиниевого катиона (4) в ДМФ А^-СОз О О

Существование постулированного Ингольдом таутомера 1-метил-4-циано-1,2-дигидрохинолина 32в, в котором был бы выигрыш в энергии за счет сопряжения двойной связи с бензольным кольцом, не подтвердилось Исследования ЯМР 'Н реакционных смесей показали, что ни для 1 -метил-4-циано-1,4-дигидрохинолина 326, ни для 1-метил-2-циано-1,2-дигидрохинолина 32а соответствующих таутомерных форм не наблюдается

Ориентация цианид-аниона во второе положение хиполиниевого катиона вызывает недоумение с точки зрения принципа ЖМКО, согласно которому С>Г, являясь мягким нуклеофилом, должен присоединяться по более мягкому, чем второе, четвертому положению В связи с этим работе исследовался также вопрос, не имеют ли продукты 2-присоединия строение изонитрилов Это отвечало бы концепции ЖМКО амбидентный цианид-ион присоединяется своим жестким реакционным центром — атомом азота — к жесткому положению-2, а мягким центром — атомом углерода — к мягкому положению-4 хинолина Исследование спектров |3С ЯМР показало, что и 2- и 4-аддукты содержат только нитрильную группу химические сдвиги атомов углерода группы СМ, например для М-метил-2-циано-1,2-дигидрохинолина 32а и М-метил-4-циапо-1,4-дигидрохинолина 326, имеют значения 1172и118м д соответственно, что типично для нитрилов, для изонитрилов поглощение наблюдается при 156-160 мд В ИК спектрах устойчивых 2-циано- и 4-цианодигидрохинолинов 43а, 436, 46а-49а найдены полосы нитрильной группы при 2220-2240 см"1, поглощение изонитрильной группировки не обнаружено Таким образом, полученные результаты могут поставить под сомнение общепринятое отнесение цианид-иона к мягким нуклеофилам, по крайней мере, в реакции с хинолиниевым катионом

3.2. Влияние электронных и стерических факторов в реакции катиона хинолиния с цианид-ионом

Термодинамическая стабильность продуктов первичной атаки цианид-аниона - 2-циано-1,2-дигидрохинолинов, очевидно, зависит от электрофильности взятого хинолиниевого катиона и стерических эффектов, вносимых заместителями Для исследования влияний заместителей в гетероциклическом катионе на закономерности протекания реакции использовали ряд производных хинолина с электроподонорными и электроноакцепторными группировками 4-11

Стабильность 2 - изомеров в первом приближении можно оценить по температуре перехода 2-изомеров в 4- изомеры Введение метальной группы в положение-2 катиона 5 создает пространственное затруднение для атаки цианид-иона. Это приводит, во-первых к снижению выхода 2-цианопроизводного 44а до 50%, во-вторых, к понижению температуры перехода в 4-цианопроизводное 446 до -20°С Метальная группа в положении-4 катиона 6, напротив, затрудняет образование 4-циано-1,4-дигидрохинолина 436 Выход 2-циано-4-метил-1,2-дигидрохинолина 43а (70%) выше, чем для 2-метильного производного 44а, и температура перехода одного изомера в другой повышается до +20° С 2,4-диметилхинолиновое производное 7 занимает межуточное положение между двумя рассмотренными выше монометяльными производными, но по отношению к незамещенному аддукту 32а стабильность 2-цианоизомера 45а понижается (табл 3)

Электроноакцепторные заместители в дигидросоединениях, такие как группы N02 (46а, 47а), СМ (48а) конденсированное бензольное ядро (49а), повышают стабильность 2-аддуктов настолько, что изомеризация не наблюдается вплоть до 50— 60 °С При дальнейшем повышении температуры протекает побочное окисление Приведенные в химической литературе данные, в которых продуктам взаимодействия 5-нитро- и 8-нитрохинолиниевых катионов с цианид-ионом приписывалось строение 1-метил-4-циано-5(8)-нитро-1,4-дигидрохинолинов (466 и 476), оказались ошибочными параметры !Н ЯМР спектров соединений, приведенные в таблице, указывают на то, что нитрильная группа находится в положении 2

Таблица 3 Спектры ПМР дигидрохинолинов

№ Химические сдвиги, 8, м д J, Гц Темп

соед Н2 Н3 Н4 Ароматические протоны \-СН3 2,3 3,4 перегруп, °С

32а 5 57 609 690 6 7—7 5 3 02 6 1 93 10

326 653 462 523 6 7—7 5 3.22 76 44 10

43а 5 43 5 94 — 6 8—7 6 3 00 64 — 20

436 647 4 62 — 6 7—7 6 3 26 78 — 20

44а — 592 681 6 8—7 5 2 98 — 94 -20

446 — 461 5 07 6 7—7 6 3 25 — 5 1 -20

45а 5 74 — 6 7—7 5 2 92 — — -10

456 4 58 — 6 8—7 6 325 — — -10

46а 5 73 642 718 72—7 7 318 65 98 -

47а 5 92 627 709 71—7 9 298 60 92 -

48а 590 68—78 — 6 8—7 8 311 67 ■— -

49а 5 62 615 722 7 4-8 6 2 84 59 85 -

Таким образом, полученные данные показывают, что независимо от строения хинолиниевого катиона первоначальная атака цианид-иона осуществляется по положению-2 гетероцикла Заместители оказывают влияние лишь на устойчивость образующихся ан-аддуктов

3.3 Взаимодействие катионов хииолиния с СН-активными соединениями

Фиксирование продуктов кинетического контроля в реакции М-метильных хинолиниевых солей с цианид-анионом поставило вопрос, не является ли первичная атака нуклеофила во второе положение этого катиона общим свойством для любого нуклеофильного присоединения Эта возможность была проверена на некоторых СН-активных соединениях, которые также, как и цианид-анион, представляли один из немногих примеров присоединения по четвертому положению азина

При взаимодействии йодметилата хинолина 4 и малонодинитрила в присутствии диэтиламина при -90 °С в смеси (ДМФА-07 , СБзОО) образуется продукт присоединения по четвертому положению 506 Однако при реакции с 5-нитрохинолинием 8 образуется устойчивый 2-изомер 51а

СН2(СМ)

сн3

При использовании в качестве нуклеофила более активного нитрометана (в виде полностью дейтерированного соединения), рКа которого почти на 5 порядков ниже, чем у малонодитрила удалось показать, что условиях кинетического контроля образуется продукт 2-присоединения 52а, который при повышении температуры перегруппировывается в 4-изомер 526

со

+ С03М02в==а

С02И02

Н

626 сн3

4 сн3

52а сн:

Таким образом, приведенные результаты позволяют сделать вывод о том, что в реакциях амбидептных катионов хинолиния характер нуклеофила, по-видимому, не оказывает влияния на направление реакции, контролируемое кинетикой, а конечный результат определяется термодинамической стабильностью продуктов

3.4. Присоединение нуклеофила, несущего стабильный радикальный центр к азиниевым катионам

В работе исследована возможность введения в диазины О-нуклеофилов, содержащих свободный радикальный центр Известно, что нитроксильные радикалы широко используются в биофизических исследованиях как спиновые метки, а также как контрастные вещества в ЯМР-томографии Кроме того, нитроксильные радикалы способны выступать в роли антиоксидантов Таким образом, представлялось интересным исследовать возможность прямого сочетания гетероциклических систем с остатками нитроксильных радикалов

Подобная способность нитроксильных радикалов, обладающих ОН-группой, известна, однако они очень чувствительны к рН среды Установлено, что тетрафторбораты 2,3-дициано-1-этил-5-арилпиразиния 23а,б и йодид 1-метил-3-(3-нитрофенил)-хиноксалиния 28а при комнатной температуре в отсутствие основания гладко реагируют с оксимом М-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-она с образованием стабильных а11-аддуктов 23в,г и 286 Структура соединения 23в доказана методом РСА

Исходные поликристаллы соединений 23в,г демонстрируют одиночную линию ЭПР с шириной ДВ= 16 5 мТл и g= 2 0061 В растворе спектр полностью разрешается для обоих соединений (23в, 23г), вид спектра идентичен ЭПР сигнал соединений 23в и 23г представляет собой три эквидистантные линии с равными интенсивностями

и вр4

23а (Х= СЫ, У= РИ), 236 (Х= СЮ, У= 4-Р-РИ)

Ме 28а

О.

4. Исследование окисления С(5р3)-Н связи дигидроазинов

Ароматизация промежуточных о -комплексов в реакциях во многих случаях протекает довольно легко и рассматривается как уход водорода со связывающей его парой электронов, т е суммарно как замещение гидрид-иона Обратимый характер стадии присоединения нуклеофила ведет к тому, что во многих случаях лишь окислитель может вызвать смещение равновесия в сторону образования продуктов Некоторые из продуктов присоединения нуклеофила к гетероциклическому катиону отличаются повышенной устойчивостью, что позволяет не только выделить а -аддукты, но и изучить их свойства с последующим выбором условий и учетом особенностей окислительной ароматизации

Многие дигидропроизводные азинового ряда являются весьма лабильными веществами, чувствительными к воздействию света и температуры, на воздухе окисляющимися до кислородсодержащих соединений часть из них удалось зарегистрировать только спектрально, при низких температурах Наиболее удобной моделью для исследования оказались, как и следовало ожидать, 9-замещенные К-метил-9-10-дигидроакридины Многие из них весьма стабильны и устойчивы в кислотных и протонных средах Как известно, дигидроакридины наряду с производными 1,4-дигидроникотинамида и эфирами Ганча, относят к классическим химическим моделям НАДН

4.1. Спектральные характеристики

Дигидропроизводные азинов поглощают в коротковолновой части спектра в районе 220-380 нм Электронные спектры аддуктов и исходных катионов хорошо разчичаются В ИК-спектрах характеристические поглощения заместителей у тетрагонального углерода, как правило, проявляются четко В спектрах ЯМР 'Н наиболее характерным является резонанс геминальных протонов (5 - б м д), ароматических протонов (7 - 8 м д) и протонов К-метильной группы (3-4 м д) Все сигналы протонов смещены в сильное поле на 1 5-2 0 м д по сравнению с исходными катионами, что позволяет не только легко идентифицировать о -аддукты, но и контролировать процессы их превращения

Зависимость величины химического сдвига геминального протона от структуры дигидроазина подчиняется общим закономерностям Бензоаннелирование вызывает слабопольный сдвиг водорода С(зр3)-Н связи цианодигидроазинов, изменяясь от 4 4 до 5 66 м д в ряду пиридин 38 (4 44)-хинолин 32 (5 23)-акридин 33 (5 66) Для 1,2- и 1,4-дигидрохинолиновых систем 41-47 электронодонорные заместители способствуют сильнопольному сдвигу всех протонов пиридинового ядра, тогда как электроноакцепторые заместители инициируют слабопольное смещение по сравнению с химическими сдвигами протонов незамещенных М-метил-1,2(1,4)-дигидрохинолинов 32 (табл 3)

Заместители у тетрагонального углерода исследованных дигидропроизводных вызывают сдвиг геминальных протонов в слабое поле Для К-метил-9-К-10-дигидроакридинов (Я Н(53), СН3 (54), С2Н5 (55), РЬ (56), СН(СОСН3) (41), СН(СМ)2 (57), СНгМО: (58), СИ (33) зарегистрированы следующие значения, соответственно - 3 73, 4 11, 4 16, 5 23, 4 42, 4 90, 5 10, 5 66 Подобная картина наблюдается и для 1,2- и 1,4-дигидрохинолинов (химсдвиги незамещенных дигидропроизводных хинолина - 4 02 и 3 52 соответственно) Электроноакцепторные заместители способствуют этому в большей степени (0 7-1 5 м д ), а электронодонорные - в меньшей (0 1-0 4 м д )

4.2.Потенциалы полуволн окисления дигидропроизводных азинов

Очевидна роль электронных донорно-акцепторных взаимодействий в биологических процессах, медицине и технике Наряду с потенциалами ионизации, квантово-химическими расчетами энергии молекулярных орбиталей мерой электронодонорных свойств вещества в растворе служат потенциалы полярографического окисления В работе определены потенциалы полуволн ряда он-аддуктов азинов, различающихся как

строением гетероцикла, так природой заместителя у 8р3-гибридизованного углерода (табл 4)

Таблица 4 Потенциалы полуволн электрохимического окисления дигидроазинов на вращающемся платиновом диске с кольцом в ДМФА на фоне 0 1 н Ви4КС1С>4 относительно н к э

Соединение

•4-циано-1,4-дигироникотинамид 38 -4-циано-1,4-дигидрохинолин 32 -1 -циано-1,2-дигидроизохино лин 34 -6-циано-5,6-дигидрофенантридин 35 -9,10-дигидроакридин 53 -9-метил-9,10-дигидроакридин 54 -9-этил-9,10-дигидроакридин 55 :-9-фенил-9,10-дигидроакридин 56 :-9-дицианометил-9,10-дигидроакридин 57 ;-9-нитрометил-9,10-дигидроакридин 58 -9-циано-9,Ю-Дигидроакридин 33_

Ею, В

М-метил-М-метил-К-метил-Ы-метил-М-метил М-метил М-метил М-метил М-метил М-мстил Ы-метил

0 65 0 75

0 77

1 04 0 71 0 79 0 78 0 78 0 85 0 91 0 99

Как видно из данных таблицы, зависимость потенциала полуволны от структуры днгидроадцукта подчиняется общим закономерностям, а именно аннелирование бензольного кольца, введение в гетероцикл акцепторного заместителя сдвигают потенциалы Егд в область более положительных значений, те уменьшают электронодонорную способность ан-аддукта, повышают устойчивость к окислению Активность соединений к отщеплению электрона падает в ряду дигидропиридин -дигидрохинолин - дигидроакридин Потенциалы полярографического окисления в устовиях обратимости электродного процесса коррелируют с энергиями ВЗМО соединений

Имеется много примеров тому, что электронодонорные заместители в гетерокольце, в бензольном ядре, аннелированном к гетероциклу, в М-арильном фрагменте он-адцукта увеличивают его электронодонорную и гидридную активности, а электроноакцепторные -соответственно уменьшают Полученные результаты показывают, что любой заместитель в геминальном узле дигидроазина способствует увеличению потенциала полуволны окисления по сравнению с незамещенным аддуктом При этом, вероятно, необходимо учитывать влияние на устойчивость дигидросоединения как электронных, так и стерических факторов, вносимых заместителем

4.2 1 Катион-радикалы дигидроазинов.

Приведенные в табл 4 величины потенциалов полуволн окисления относятся к отрыву первого электрона с ВЗМО донора гидрид-иона, в результате чего образуется чрезвычайно активный катион-радикал Катион-радикалы гетероциклических соединений играют важную роль в качестве промежуточных частиц во многих химических и биохимических превращениях (окислительно-восстановительные процессы, фотосинтез) Образование катион-радикалов предполагается во многих редокс-процессах, в том числе и при ароматизации ан-аддуктов При этом необходимо учитывать, что фрагментация катион-радикалов дигидроазинов (АгНЯ) возможна как с разрывом связи С-Н с отрывом протона, так и С-С - с отрывом заместителя

AzHR

+ |Г + + AzH AzHR ===== ^ + Н

В случае разветвленных и объемных заместителей преимущественно наблюдается разрыв связи С-С Депротонирование катион-радикалов радикалов является очень важным процессом Многие катион-радикалы выступают, таким образом, в роли Н-кислот, сопряженными основаниями для которых являются свободные радикалы Мерой активности катион-радикалов и свободных радикалов могут выступать редокс-потенциалы сопряженных дигидроазинов и катионов

4 3. Пространственное строение он-аддуктов

Отмеченное влияние стерических факторов, снижающих электронодонорную и, как следствие, потенциальную гидридную подвижность, побудило изучить особенности пространственного строения о -аддуктов Как следует из полученных расчетных и литературных данных, акриданы (табл 5), в отличие от ароматических катионов, имеющих единую гетероциклическую плоскость, испытывают перегиб по оси С(9)-М(10) вследствие частичного нарушения ароматичности (рис 2)

Рис 2. Пространственное строение N-метилакридшшльного димера 59 В табл 5 приведены значения длин связей, валентных и торсионных углов 10-метил-акрвданов

Ris H

54 Я=Ме, 60 И= 1-Рг, 61 КМ-Ви Таблица 5 Значения длин связей, валентных и торсионных углов 10-метил-акриданов

R С9-С15 С11-С9- С14-С9- С11-С9- С12-С11-С9- С13-С14-С9-

С15 С15 С14 С15 С15

1 2 3 4 5 6 7

54 1 543 108 8 108 8 1139 108 5 108 5

60 1 560 107 7 1123 ИЗО 106 0 103 3

61 1 576 1107 1107 111 4 97 7 97 7

59 1 584 111 05 110 36 109 03 82 85 84 56

О возникшем напряжении в системе может говорить величина двугранного угла между ашгелированными к пиридиновому ядру бензольными кольцами, которая в зависимости от заместителя составляет величину около 150° Экваториально расположенный гидридно-подвижный водород, вероятно, испытывает экранирующее воздействие как аксиального заместителя, так и непланарной гетероциклической системы Согласно расчетным литературным данным, даже в незамещенном N-метилакридане водородные атомы геминального узла пространственно неэквиваленты, что создает предпосылки для стереоселективного восстановления окислительного субстрата с помощью он-аддукта по аналогии с действием НАДН-содержащих коферментов

4.4. Химическое окисление дигидроазинов

В качестве акцепторов для отщепления гидрид-иона в работе использовались неорганические окислители (галогены, сера, соли металлов переменной валентности (Си , Fe3+, Mn3+, РЬ4+), а также органические соединения - органические я-кислоты (хлоранил, тетрацианохинодиметан и др), соли тетразолия, трифенилметановые и азиниевые катионы, бромсукцинимид, перхлоратом 1,2,6,6-тетраметил-1-оксопиперидиния и др Выбор окислителя и условий ароматизации определялись свойствами промежуточного ан-аддукта В зависимости от этого окислительная ароматизация протекает по трем основным направлениям с образованием незамещенных (1) или замещенных (3) азиниевых катионов, а также азинонов (2)

4 4.1. Образование незамещенных катионов

Обратимость стадии присоединения и связанная с этим устойчивость он-аддуктов, отмеченная склонность дигидропроизводных к диссоциации в протонных или кислых средах препятствовали окислению водорода и приводили к получению исходного азиниевого катиона Так, при окислении Ы-метил-4-циано-1 4-дигидроникотинамида 38 даже в апротонных средах образуется только исходный катион 2 Исходный катион изохинолиния 17 образуется в большинстве случаев при окислении М-метил-2-циано-1,2-дигидроизохинолина 34 При взаимодействии с катионами Ы-метилакридиния 12 и К-метил-9-цианоакридиния 16 (хлороформ, ДМФА) наблюдали перенос цианид-иона от дигидроизохинолина 34 к катионам 12,16 с получением стабильных дигидропроизводных акридина 62 (33).

CN (Н)

nitf U 1

NC

'СН3

34

16(12)

62(33)

17

Подобный перенос цианид-иона наблюдался и при реакции в спирте, хлороформе и бензоле дигидропроизводных пиридина 38, изохинолина 34 и хинолина 32 с трифснилметильными катионами с выделением цианосодержащих лейкооснований

С учетом возможностей диссоциативного или окислительного отщепления нуклеофила в апротонных (или содержащих следы Н+) растворителях можно предположить два возможных пути потери цианидного остатка при окислении

СН3

Ос"-

I1

сн.

Направление окисления также определяет и природа нуклеофила, находящегося в геминальном узле Так, даже в случае акридина, многие дигидропроизводные которого устойчивы в кислой и протонной средах, наблюдали отщепление С-, М- и О-нуклеофилов в случае акриданов, образованных СН-активными соединениями 41, пипиридином 39 и метанолом 40

4.4.2. Образование азинонов

При осуществлении ароматизации дигидроазинов различными окислителями необходимо иметь в виду возможность и побочных реакций за счет кислорода воздуха Так, например, в при окислении дигидропроизводных хинолина и изохинолина йодом в водно-спиртовых средах после длительной выдержки выделяли 1Ч-метилхинолон-2 63 и К-метилизохинояин-1 64 Подобные соединения получаются при взаимодействии хинолиниевого и изохинолиниевого катионов 4, 17 с гидроксидом натрия, что дает основания предположить возможность замещения цианидного остатка гидроксилом с последующим окислением получившегося псевдооснования

М-метил-9-циано-9,10-дигидроакридин 33 в зависимости от условий реакции также может окисляться до 1\[-метилакридона 65, как, например, при взаимодействии с азодишггрилом изомасляной кислоты в ДМФА при нагревании до 90 °С или с бромидом трифенитетразолия в ДМСО Подобное явление наблюдалось и при попытке окисления йодом в пиридине, а также при добавлении цианистого калия

н сы

ООО

I

4.4.3. Образование замещенных катионов (вя" -продуктов)

Несмотря на сложности окисления дигидроазинов можно подобрать условия ароматизации и получить 8ын-продукты В первую очередь, это использование апротонного или безводного растворителя, который сокращает до минимума возможность обратимой диссоциации он-аддукта Во вторую очередь - выбор окислителя и учет особенностей строения дигидроадцукта

В работе осуществлена ароматизация с помощью различных окислителей (галогены -йод, бром, соли металлов - Ре3+, Си2, РЬ4+, л-кислоты (ТСШ, БОС}, ТСК(}), И-оксиды тетраметилпипиридиния, соли йодония и др ) серии акриданов 33, 41, 53-58, несущих в геминальном узле заместители разной электронной природы Также удалось окислить и другие, менее устойчивые бензоаналоги пиридина - выделены продукты нуклеофильного замещения хинолина, изохинолина, фенантридина, фталазина, хиноксалина

[О]

сн3

Интерес вызывает возможность получения кристаллических образцов ион-радикальных солей, анионом в которых служит анион-радикал сильной органической я-кислоты Нами получены и исследованы ион-радикальные соли на основе М-метил-9-циано-акридиния 16 и некоторых я-кислот (тетрацианоэтилен, дихлордицианохинон, тетрацианохинодиметан) Анион-радикальные и дианионные соли имеют очень малую этектрохимическую щель (разность потенциалов обратимого окисления и восстановления) Возможное применение - молекулярные переключатели, проводники, полупроводники, преобразователи видимого света в электрическую энергию (солнечные элементы) и др

4.4 3 1. Окисление реактивом Барлуэнга

В качестве окислителя использовали йодониевую соль, реактив Барлуэнга — бис(пиридин)йодоний тетрафторборат, который гладко окисляет дигидроазины, в том числе производные акридина

+

..-О

!? Н, СМ, CH.NO,, РЬ

Реакции идут при комнатной температуре и с хорошим выходом

4.5. Расчетные методы окисления акриданов

Для замещенных производных 9-Я-10-четид-9,10-дигидроакридина экспериментально обнаружено отщепление из положения 9 либо водорода, либо заместителя Я при протекании реакции с такими окислителями, как дихлордициано-п-бензохинон фОСЙ, тетрацианэтилен (ТОГЕ), , хлорат железа Проведен теоретический анализ причин, определяющих отщепление водорода или заместителя Я Найдена зависимость потенциала окисления акриданов от энергии их высшей занятой молекулярной орбитали, рассчитанной 6-31 Ю(д,р)/ОГТ Коэффициент корреляции составил 11=0 95, что показывает возможность использования данного подхода для оценки реакционной способности рассмотренных молекул Сравнение энергий ВЗМО и НСМО акриданов и перечисленных окислителей показывает, что акриданы обладают значительно более высокой энергией ВЗМО чем рассмотренные окислители и более выраженными нуклеофильными свойствами В связи с этим наиболее вероятным электронным переходом в системах акридан-окислитель является электронный переход с ВЗМО дигидросоединения на НСМО окислителя Более того, в случае такого окислителя, как ОБО, этот электронный переход является самопроизвольным, те не требует дополнительных энергетических затрат Перенос электронной плотности с молекулы АсгНЯ на молекулу окислителя объясняет образование катион-радикала АсгШ1

НСМО - -1 37-0 37

ВЗМО

-4 91-0 18 TCNE, S

-6 03 DDQ

Акридан

ВЗМО

-10 02-9 37

окислитель

Очевидно, что при подобном взаимодействии окислителя с молекулой AcrllR возможно образование комплекса, поэтому в рамках алгоритма MOPS произведено моделирование комплексов окислителей с молекулами AcrHR Обнаружено, что в случае сопряженных систем (DDQ, TCNE) наиболее выгодным является параллельное расположение колец акридина и окислителя В случае хлората железа наблюдается U-образная координация хлорат-анионов и катиона железа вокруг молекулы акридина Несмотря на кажущиеся отличия в строении комплексов акридина с окислителями, для всех комплексов, независимо от строения окислителя, характерна координация электроотрицательных атомов кислорода или азота окислителя около положительно заряженного атома водорода акридина, что может стимулировать его отщепление Образование подобного комплекса вполне логично, поскольку атомы водорода акридина являются положительно заряженными, способными к координации с избыточной электронной плотностью атомов кислорода, либо азота В случае хлората железа и DDQ взаимодействие между атомом кислорода окислителя и атомом водорода акридина является более эффективным (расстояние между атомами составляет 2 8-2 9 А), чем в случае TCNE (здесь расстояния между атомами водорода акридина и азота составляет 3 5

А) В результате, процесс переноса водорода может начинаться с образования комплекса между акридином и окислителем При образовании данного комплекса происходит перенос электронной плотности с ВЗМО акридина на НСМО окислителя При переносе электронной плотности с молекулы акридана на молекулу окислителя увеличивается заряд на атоме водорода акридина и понижается заряд на атоме кислорода окислителя, например, в молекуле ВИС? до образования комплекса заряд атома кислорода равен -0 241, после образования комплекса с 9-метил-9,10-дигидроакридином —0 290 Понижается электронная плотность на акридане (заряд на атоме водорода увеличивается до образования комплекса с ООО он равен +0 135, после —1-0 151) Данный процесс приводит к дополнительному электростатическому связыванию между атомами водорода акридина и кислорода окислителя, что может стимулировать процесс отщепления водорода от акридина.

Таким образом, акридин выступает в роли частицы, передающей электронную плотность окислителю, и в роли частицы, отщепляющей водород

Процесс образования замещенного катиона акридиния протекает перманентно по более подробной схеме

е

Аег+Щ + Ох-- АсгНЯ Ох--АсгНЯ Ох

1 II е III

Асг(?' ОхН " -- АсгЯ++ ОхН-

V

Акридан образует комплекс с окислителем (II), частично передает ему электронную плотность (III), при этом образуются ион-радикальные частицы Это обеспечивает лучшее взаимодействие окислителя с атомом водорода АсгНЯ+(1У) и передачу протона к анион-радикальной частице окислителя с последующим переносом электрона

4 6. Энергетика отдельных стадий гидридного переноса

Термодинамические расчеты энергетического профиля реакций гидридного переноса дают информацию об энергетике каждой из возможных стадий процесса, позволяют определить лимитирующую стадию, помогают в выборе окислителя Известно, что изменения свободной энергии Гиббса для процессов одноэлектронного переноса между дигидроаддуктами и акцепторами коррелируют с константами скоростей и величинами редокс-потенциалов реакционных партнеров

На основании электрохимических данных по известной методике рассчитаны величины изменения свободной энергии Гиббса (ДО0) для различных стадий переноса гидридно-подвижного водорода - электронных переходов, отщепления протона, на примере реакции хинонов (0) с Л'-метил-9-10-дигидроакридином 53, Лг-метил-9-циано-9-10-дигидроакридином 33 , Ы-бензил-1,4-дигидроникотинамидом, взятыми в качестве моделей НАДН (РуН2)

В качестве базовых оснований для расчетов были использованы следующие известные соотношения

Для переноса первого электрона (еО АО°с1/Р = Е°(РуН +/РуН2) - Е°(0/С>") Для переноса второго электрона (е!у) АО^/АР = Е°(РуН7РуН) - Е°((2Н/(2Н-) Для переноса протона (Н+) ДОУ == 2 ЗКТ[рКа(РуН+/РуН+) - рКа(<2Н/0+) ] После преобразований ДО°н+ = 0 39Р-0 37Д00е,

- АсгНЙ Ох '

н

IV

Для стадий второго электронного переноса (е^) в силу различных

электроноакцепторных свойств сопряженных катионов пиридиния и акридиния получены две отдельные корреляционные зависимости

ДО0«' = -1 19Б + 0 56ДО°е1 (дигидропиридин) ДО0« = -1 38Р + 0 57ДО°е, (дигидроакридин)

Расчеты (табл 6) показывают, что для аналогов НАДН (дигидропиридины и дигидроакридины), имеющих близкие электронодонорные свойства, но существенно различающихся по электроноакцепторпой способности сопряженных катионов, имеется сходство в энергетике первичного электронного переноса, в то время как энергетика общего гидридного переноса различается Практически все стадии экзотермичны или слабо эндотермичны Скорость определяющей стадией реакции является первичный перенос электрона или протона

Таблица б Энергетика стадий реакции хинонов с дигидропроизводньми пиридина и акридина

Окислитель (Еи, В) Соединение ДО(е0/Р Д в Д в (егУР

дихлордициано- дигидропиридин 0 06 0 37 -1 88

бензохинон(0 52) акридан 03 0,28 -1 21

цианоакридан 0 48 021 -1 11

хлоранил (0 01) дигидропиридин 0 57 0 18 -1 59

акридан 08 0 09 -0 92

цианоакридан 0 99 0 02 -0 81

бензохинон -{0 34) дигидропиридин 0 91 0 05 -1 40

акридан 1 14 -0 03 -0 73

цианоакридан 1 33 -0 10 -0 62

4.7. Электрохимическое окисление он-аддуктов

Электрохимическое моделирование процесса окисления дигидроазинов позволяет фиксировать короткоживущие интермедиаты гидридного переноса - ион-радикалы и радикалы И, что самое главное, существование многих из этих интермедиатов подтверждено другими методами контроля, что открывает новые перспективы применения электрохимических исследований и подобных превращений

В настоящей работе осуществлено электрохимическое окисление ан-аддуктов взаимодействия катионов бензопиридинового ряда 4. 12, 17, 19 с цианид-ионом На примере данных соединений предполагалось выяснить, могут ли введение в геминальный узел электроноакцепторной группировки, а также структурные изменения в гетероциклическом фрагменте повлиять на механизм отщепления водорода

Электрохимическое окисление дигидроаддуктов 32-35 на платиновом диске в ДМФА протекает в общем случае с переносом двух электронов Использование вращающегося дискового электрода с кольцом позволило зафиксировать промежуточные продукты окисления Запись вольтамперограмм на кольце при различных потенциалах диска показала (табл 7), что образование конечных продуктов (катионов) проходит по двум параллельным путям — ЕРЕ (электрон-протон-электрон) и ЕЕР (электрон-электрон-протон) (схема 2)

Таблица 7 Вольтамперометрическое поведение дигидроцианопроизводных 32-35 на вращающемся платиновом диске с кольцом ____

№ соед Электрод Постоянный потенциал, В El/2, В I, мкА Q. % Ei/2, в I, мкА Q. %

32 Диск Кольцо Кольцо Кольцо Кольцо Ек 0 40 Ек -0 34 Ек -0 60 Ек 1 00 0 75 0 74 0 74 0 75 -0 30 20 4 0 04 1 5 24 1 0 2 8 105 63 70 -047 1 3 91

34 Диск Кольцо Кольцо Кольцо Кольцо Ек 0 40 Е, -0 65 Ед 0 80 Ед 100 0 77 0 77 0 76 -0 47 -043 96 0 03 1 3 0 65 1 3 22 96 5 48 3 96 5 0 90 0 92 0 92 94 0 03 0 1 24 76

33 Диск Кольцо Кольцо Кольцо Кольцо Кольцо Ек 0 80 Ек -0 20 Ек -0 60 Ед 120 Ед 1 40 0 99 0 99 0 99 0 99 ООО 0 00 82 09 0 25 06 0 96 1 2 78 5 22 52 105 105 1 26 126 129 126 -0 46 -0 46 80 0 06 04 1 3 0 65 0 65 53 36 111 38 57

35 Диск Кольцо Кольцо Кольцо Кольцо Ек 0 90 Ек -0 25 Ек -060 Ек 130 1 14 1 14 1 14 140 -0 23 21 2 01 1 3 26 1 0 68 88 88 67 5 -0 45 09 61

Схема 2

ЕЕР

CN

СН

ЕРЕ

~ 1 + +

— е ... .ч

_vc

1 CN

CHS

X*

3 32-35

| CN—' СН,

ее

N CN

СН,

СН3

11,16,18, 20

Полученные данные позволяют предложить для дигидросоединений следующую схему отрыва гидридно-подвижного водорода после переноса одного электрона

образуются катион-радикалы, дальнейшее превращение которых может протекать по двум направлениям Первое (ЕРЕ) — отщепление протона с последующим окислением радикала до сопряженного катиона и второе направление (ЕЕР) — окисление катион-радикала до сопряженного дикатиона. Последний, отщепляя протон, превращается также в катион Для проверки указанной схемы было проведено препаративное электрохимическое окисление акридана 33 в циркуляционной ячейке, позволяющей фиксировать электронные спектры продуктов, образующихся в процессе электролиза Образование акридиниевого катиона 16 наблюдается при потенциале как первой, так и второй волн окисления исходного соединения

В работе исследовалась возможность осуществления еще одного способа отрыва водорода, а именно по схеме протон-электрон-электрон (РЕЕ) Для этою необходимо было иметь модель, содержащую водород, который обладал бы одновременно и протонной, и гидридной подвижностью, т е был бы способен как отщепляться основаниями, так и окисляться К числу таких соединений относится исследованный в данной работе М-метил-9-циано-9,10-дигидроакридин 33 В результате полярографического окисления акридана 33 в присутствии нитритного аниона в ДМФА удалось зарегистрировать продукт отщепления протона - анион, имеющий необычно низкий потенциал окисления (Е1/2— -0 84 В) Этот анион в результате электрохимического или химического (кислород, яард-бензохинон) воздействия превращается в акридинильный радикал 16р, дающий характерный спектр ЭПР (табл 8)

Таблица 8 Полярографическое поведение 9-циано-Ы-метилакридиния 16 и Ы-метил-9-циано-9.10-дигидроакридина 33 в ДМФА*

Соединение [ГлЖЬ], м Е\а' В ДЕ, мВ 1, мкА т, с -Е1/2, В ДЕ, мВ 1, мкА т, с

16 0 04 60 20 - 0 85 60 1 90 -

16 - 0 04** 60 04 >5 0 0 85 60 0 28 0 43

16 5 10° 0 04 60 20 - 0 84 60 1 90 -

16 5 10"3 0 04** 60 04 >5 0 0 84 60 0 35 1 60

33 5 102 0 03*** 60 1 8 - 0 82*** 60 1 70 -

33 5 10"2 0 03*** 60 04 >5 0 0 82 60 0 34 >5 0

* Характеристика электрода т = 2 21 мг/с, т = 0 2 с, [16] = [33] =1 10"3 М ** Съемка с переключателем Калоусека ^= 7/5 Гц) *** Анодные волны

Таблица 9. Константы расщепления в спектрах ЭПР 9-циано-10-метилакридинильных радикалов 16р, полученных различными способами, Э

CN

Способ Получения Растворитель вн(1,8) ан(2,7) ан(3,6) ан(4,5) М9) ам(Ю) „ ^Н ан з

1 ДМСО 2 79 0 25 2 16 0 25 1 38 3 55 2 74

2 ДМСО 28 - 22 - 1 4 36 27

3 ДМФА 28 - 22 - 1 4 36 27

4 ДМФА 28 - 22 - 1 4 36 27

5 ДМФА 2 8- - 22 - 1 4 36 27

Примечание 1 — по литературным данным 2 — электрохимическое восстановление катиона 16 (потенциал генерации (Ег = +0 02 В)) 3 - восстановление катиона 16 нитритом лития 4 - окисление акридана 33 в избытке нитрита лития (5*10"2 М) п-бензохиноном 5 - электрохимическое окисление акридана 33 в избытке нитрита лития (5*10 "2 М (потенциал генерации (Ег = -0,80 В))

Дальнейшее обратимое окисление радикала 16р приводит к образованию катиона, электронный спектр которого идентичен спектру М-метил-9-цианоакридиния 16, полученного синтетическим путем

-с. рзп^-СС* > ос2

у\е„ у^с» Ч^с"

сн3 сн3 сн, сн3

33 16р 16

Таким образом, впервые экспериментально показано, что при электрохимическом моделировании редокс-превращений в зависимости от строения он-аддукта и условий окисления может быть реализован трехступенчатый механизм отщепления гидридно-подвижного водорода во всех трех вариантах - ЕРЕ, ЕЕР и РЕЕ Механизм РЕЕ при окислении дигидросоединений также обнаружен впервые

4.8. Масс-спектрометрическое определение направления ароматизации дигидроазинов

Масс-спектроскопия электронного удара является методом, с помощью которого можно исследовать процессы ионизации в сопоставлении с механизмом протекания химических реакций самой различной природы Масс-спектральные данные также позволяют получить информацию о связи между структурой молекулы и ее реакционной способностью

В работе впервые проведено сопоставление результатов устойчивости к электронному удару и склонности к ароматизации дигидроазинов с экспериментальными данными по их химическому окислению Особенностью ароматизации рассмотренного ряда дигидроазинов является то, что они могут образовывать сопряженные катионы как за счет отщепления заместителя, так и гидридно-подвижного водорода. В качестве масс-спекгральных критериев путей ароматизации дигидроазинов бралось соотношение интенсивностей пиков катион-радикалов, возникающих при электронном ударе, и пиков, отвечающих отщеплению водорода или заместителя от молекулярных ионов (табл 10) Следует обратить внимание на то, что одноэлектронный редокс-механизм предполагает образование катион-радикала, идентичного молекулярному иону (М4). возникающему при электронном ударе Это делает реальным предположение о том, что возможны

соответствия между процессами ароматизации дигидросоединений,

протекающими при электронном ударе, и химическими превращениями под действием дегидрирующих агентов При поиске таких соответствий следует помнить, что химические процессы, протекающие в растворе, часто существенно отличаются от подобных процессов, реализующихся в газовой фазе В работе исследован процесс ароматизации ряда производных дигидропиридина, содержащих в геминальном узле как донорные, так и акцепторные заместители

н СМ н СМ

СГХО ООО

н см

38 сн, 32 'Нз 33

н СН(СОСНз)

оСо н-сн-

41

СН,

II I]

54 I

СН,

сн,

о

39 '

сн.

II II

-м-55 I

сн,

35 н СМ

РЬ

н. С2Н5

СН,

56

Таблица 10 Данные масс-спектрометрической фрагментации дигидроазинов

Соединение Характеристические пики, т/г (%) Наиболее вероятный отрыв при ароматизации

М+ [М-Н]+

38 163 (39) 162(26) 137(100) -СЫ

32 170(41) 169(69) 144 (36) -Н

33 220 (49) 219(77) 194(31) -Н

34 170 (99) 169 (99) 144(100) -Н,-СК

35 220 (36) 219(34) 194 (100) -СЫ

41 293 (39) 292 (4) 194(100) СН(СОСН3)2

39 278 (12) - 194(100) -С5Н8Ы

56 271 (100) 270 (39) 194(14) -Н

54 209 (43) 208 (6) 194(100) -СН3

55 223 (7) - 194(100) -С2Н5

Получено практически полное соответствие направлений ароматизации дигидроазинов в химическом и масс-спектральном экспериментах Это можно объяснить (с определенной долей допущения) свойствами катион-радикала, который предполагается в качестве первичного интермедиата химического окисления

Таким образом, хорошее совпадение данных масс-спектрометрии электронного удара и результатов химического эксперимента подтверждает тот факт, что ароматизация дигидроазинов 32-35, 38, 39, 41, 54-56 протекает через стадию образования катион-радикалов, и позволяет изучать подобные процессы масс-спектрометрическими методами Наличие газовой фазы, высокая температура, жесткие условия образования катион-радикала делают масс-спектроскопический эксперимент приблизительной моделью химического эксперимента Но тем не менее, как показывают полученные результаты,

метод имеет прогностическое значение и может дать полезную информацию, особенно при оценке влияния электронных заместителей, стерических факторов, гетеро- и безоаннелирования на устойчивость химических НАДН-моделей и возможные направления ароматизации

5. Синтез азиновых металлокомилексов Координационная активация реакций 8р,н 5.1 Комплексообразующие свойства гетероциклических азотсодержащих ансамблей

Как уже отмечалось, наличие у азота пеподеленной электронной пары, несопряженной с я-системой гетероциклов, позволяет им легко реагировать с катионами металлов с образованием металлокомплексов Синтез комплексных соединений на основе азинов (И-, N,0-, Нв-доноры), азакаликсаренов, азакраунэфиров и использование их в различных областях знаний (люминесценция, экстракция и разделение редкоземельных металлов, сенсорное обнаружение токсичных ионов, трансмембранный перенос, катализ различных процессов и синтезов, исследование магнитных свойств и др) являются одним из актуальных направлений координационной химии В работе рассмотрены некоторые аспекты образования комплексных соединений переходных металлов с различными азиновыми ансамблями 5 1.1. Пиридилтриазины

Интерес к гетероциклическим ансамблям, содержащим пиридиновые и 1,2,4—триазиновые циклы, родственным по своей структуре 2,2'-бипиридинам, объясняется их способностью образовывать координационные соединения с переходными металлами Однако они менее известны, несмотря на то, что различие в электронных свойствах пиридина и 1,2,4-триазина позволяет в некоторых случаях использовать последние как селективные лиганды, например в процессах разделения лантонидов и актинидов В работе синтезированы и изучены комплексные соединения ряда солей переходных металлов с производными 3-(2-пиридил)-1,2,4-триазинов (66а-и) Анионы данных триазинов выступают как N,N,0-лиганды и эффективно хелатируют хлориды Ре(Ш),Си(Н), N1(11), Со(П)

= РЬ(а), 4-С1СвН4 (6,и), То1(в), 4-РС6Нд(г), СР3(д-з), Аг = РЬ(а-д), 4-С1С6Н4{е,и), 4-МеОС6Н„(ж), 4-СН3С6Н„(з)

Как известно, природа металла-комплексообразователя, строение гетероциклического лиганда и условия реакции оказывают влияние на устойчивость и строение комплексов Комплексы получали в растворах этанола, ДМФА, ацетонитрила и выделяли в виде кристаллов или порошков Строение многих из них установили с помощью метода РСА, пиридилтриазины проявляют себя в этих случаях как тердентатные лиганды Если с хлоридом железа (III) образуется моноядерный комплекс 67, то с дигидратом хлорида меди - димерные комплексы 68, 69 В большинстве пиридилтриазиновых комплексов атомы меди пентакоординированы Замена пиридинового фрагмента в триазине на фенильный остаток приводит к изменению координационного числа атома меди и делает триазин монодентатным лигандом (комплекс 70) Заместители в триазиновом цикле также оказывают влияние па структуры комплексов, изменяя симметричность лигандного окружения (см 68, 69) Замена ацилметильной группировки на тиофеновую приводит к тому, что пиридилтриазин становится К,К,М-лигандом с привлечением к комплексообразованию атомов азота триазина N(1) и N(2) с передачей электронных пар разным атомам меди (71)

ci

6-арил-3-(2-пиридил)-1,2,4-триазин-5(4Н)-оны представляют интерес как биологически активные соединения С другой стороны, по своей структуре они являются потенциальными N,N- и Ы,1ч!,0-лигандами и ранее в этом качестве в реакциях с переходными металлами не использовались С большинством изученных металлов (медь, железо, никечь) 6-арил-3-(2-пиридил)-1,2,4-триазин-5(4Н)-оны образуют порошкообразные или аморфные осадки В частности, при взаимодействии с Ru(bpy)zCl2 с последующей обработкой NH4PF6 лиганд 72 образует смесь региоизомерных комплексов состава [Ru(bpy)2Li][PF6], в которых в координации металла участвуют в одном случае атом азота в 4-положении 1,2,4-триазинового цикла и 2-положения - в другом Гомолигандные комплексы 72а и 726 были получены реакцией триазинона 72 с СоСЬ'бНгО Строение полученного комплекса было установлено на основании данных РСА Центральный октаэдрический атом Со(Ш) хелатирован тремя бидентатными анионными лигандами

О о

Кроме того, выделен комплекс 73, в котором по данным РСА атом кобальта в аксиальном положении связан центросимметрично четырьмя атомами азота от двух бипиридильпых фрагментов лиганда Кроме того, наблюдаются связи атома кобальта с атомом кислорода от молекулы воды и атомом хлора, который достраивает октаэдрическое окружение

Связывающие расстояния С-С метиленового мостика практически

равноценны (1 4 А) и занимают промежуточное значение между величинами одинарной и двойной связи

73

3-пиридил-1,2,4-триазин-5-оны во всех исследованных реакциях проявили себя как бидентатные М,К-лиганды Бистриазинилпиридин 74 в отличие от пиридилтриазинонов реагирует с металлами как пентадентатный 0,Ы,^т,К,0-лиганд Геометрия координационных центров делает практически невозможным их взаимодействие с одним и тем же атомом металла Это открывает путь к получению сложных ассоциатов Реакция бистриазинилпиридина с СоСЬ-бН^О в ацетонитриле в присутствие триэтиламина привела к образованию триядерного комплекса [ШЕ13]+1 [СозСЦСНгО)^)]"1

н

о"Н

N N 7У1 N

Ух/А1

О__Со О

-Со ^СО-

+ _

[НКЕу [Со1(Цэ(Н20)(ОН)]

5 12 Тетразиновые лиганды. Производные 1,2,4,5-тетразина

1,2,4,5-тетразин и его 3,6-дизамещенные производные представляют особую область координационной химии, характеризующуюся явлениями электронного и зарядового переноса, а также способностью богатых гетероатомами лигандов различными способами связывать металлические центры Пространственное сочетание электронодонорных атомов азота, способных участвовать в координации с металлами, делает симм-тетразины привлекательными для использования их в качестве лигандов координационной химии Многие комплексные соединения тетразинов и металлов обладают определенным набором магнитных свойств, что позволяет предложить использование кристаллов комплексов в создании молекулярных магнетиков

В работе осуществлены спектрофотометрические исследования и синтез комплексных соединений ряда 3-аминозамещенных-6-пиразоло-1,2,4,5-тетразинов 75, 3-амино-(2-пирвдил)-б-пиразоло-пиридазинов 76, 2,6-диаминопиридина 77 с медью, кобальтом, никелем, палладием и др металлами Найдены условия образования комплексов,

методами изомолярных серий установлен состав некоторых из них Ряд металлокомплексов выделен и охарактеризован методами количественного, ИК и УФ анализа, строение некоторых координационных соединений установлено с помощью рентгено-структурного анализа Строение некоторых комплексов установлено с помощью квантово-химических расчетов

нзсч м

ХМ >-

V V "МН-"

^^ N-1? 75 а-е сн3

Р! Н(а), N42(6), СН2РИ(в), Ру(г), СН2СН2Ру(д), К(е) нзСч ^ (Г/^

У:»л >-м—Iи

76 а-г

г Н(а), З-СЦб), 3-СН3(в), 2-СН3(г)

—мн

г4» Л

I сн I

Н,С

Н,С

77

сн,

513. Гетеродитопные лиганды

В последние годы наблюдается стремительный рост исследований, посвященных дизайну гетеродитопных лигандов, склонных к одновременному связыванию катионов и анионов Интерес к таким соединениям на основе макроциклов (каликсарены, краун-эфиры) или их ациклических аналогов, имеющим несколько различных центров комплексообразования, обусловлен возможностью их применения для распознавания ионных пар в качестве сенсоров при мониторинге биологических систем и окружающей среды, селективных экстрагентов и переносчиков солей через мембраны Введение гетероциклов в состав таких структур может быть использовано для регулирования комплексообразующих свойств лигандов Лиганды с пиридильными фрагментами обладают высокой связывающей способностью по отношению к катионам переходных металлов Наличие в этих молекулах функциональных группировок, склонных к нековалентному взаимодействию с анионами, позволяет использовать их в качестве гетеродитопных комплексообразователей Так, например, тетразиновые поданды 78, использованные нами для комплексообразования катионов меди, никеля, железа, могут быть применены и для мембранного переноса их солей Пиридилтриазины подобно бипиридильным и терпиридильным лигандам участвуют в образовании соединений включения 79 с катионами переходных металлов (КиС1у, и гексафторфосфат-анионом, находящимся во внешней сфере

И I II

ЧСН3 нзс 78

1 ты

оУ п

рр.

Изучены каликсарены, содержащие в положении по верхнему ободу триазиновый фрагмент 80 и триазольный цикл с сульфамоильной группой 81, которые способны комплексовать анионы, а по нижнему ободу содержат группы, способные комплексовать катионы, т е данное соединение может проявлять свойства дитопных рецепторов

•ч\. к А' Л »0

81

Е1 О О—Е1

Комплексообразующие свойства синтезированных соединений были исследованы методом мембранного транспорта При изучении переноса через жидкую импрегнированную мембрану было продемонстрировано, что каликсарены 81 могут выступать как дитопные лиганды для бихромата и сульфата натрия

5.2. Координационная активация нуклсофильного замещения водорода в азинах

я-Координационная активация нуклеофильного замещения водорода широко применяется в ареновых системах Для азинов, в которых возможна как я- так и п-координация гетероциклов, подобные примеры активации практически отсутствуют, за исключением обнаруженной Гиллардом ковалентной гидратации Ы-гетероциклических комплексов на примере бипиридина и фенантролина

N М1_„

(Л-ми

2+

продукт

Н ОН

Возможность активации азинов за счет комплексообразования с с1-металлами была изучена нами на примере окислительной конденсации ариламинов с акрцдином, для которого аналогичные реакции с протонными и четвертичными солями хорошо известны

В результате реакции акридина и хлорида меди (СиС12*2НгО) в этаноле получили комплекс 82, в котором гетероциклическое основание входит в состав как катионной, так и анионной частей соединения Строение трихлоракридинкупрата >Щ-акридиния установлено на основании данных РСА

*н,о

2Асг* СиС12»НС|'Н20 (82)

При сплавтснии полученного комплекса с анилином и серой образуется с высоким выходом (80-90%) продукт нуклеофильного замещения водорода - 9-(пара-аминофенил)акридин (83). Это же соединение и с таким же выходом образуется в режиме «wan pot» при выдержке смеси исходных компонентов (хлорид металла, ароматический амин, акридин, сера) при температуре 120° в течение 1,5-2 часов

(83)

В отсутствие соли меди реакция ариламинирования акридина не идет Подобные результаты получены и при взаимодействии акридина с производными анилина в присутствии хлоридов цинка, кобальта Полученные данные говорят о том, что комплексы переходных металлов или их соли способствуют нуклеофильному замещению в акридине Механизм реакции требует дальнейшего исследования

Координационная активация нуклеофильного замещения цианогруппы на гидроксогруппу наблюдается и при комплексообразовании СиСЬ*2НгО с 5-циано-1,2,4-триазином 84 в безводном ацетонитриле При этом соль не только является источником воды, но и активирует триазиновый цикл к нуклеофильной атаке как кислота Льюиса Кроме того, первоначальное хелатирование атома меди цианотриазином высвобождает молекулу воды в непосредствешюй близости от реакционного центра С5-атома триазинового цикла, что дополнительно облегчает нуклеофильное присоединение по С=Ы-связи Последующая ароматизация и депротонирование дают нейтральный комплекс 85

(84) (85)

Таким образом, получены перспективные примеры Ы-координационной активации нуклеофильного замещения в азинах за счет образования донорно-акцепторных связей с катионами переходных металлов

6. Практическое применение результатов исследования свойств и реакций азинов 61. Ингибирования цианодигидроазинами радикальной полимеризации метилметакрилата

В результате окисления цианодигидроазинов зарегистрированы радикальные частицы, стабильность которых определяется строением ан-аддукта Предварительные опыты показали, что дигидроадцукты обесцвечивают растворы устойчивого радикала ДФПГ (а а-дифенилпикрилгидразил) Совокупность полученных и литературных данных стимулировала исследования ингибрующей способности цианодигидроазинов

Кинетика радикальной полимеризации метилметакрилата (ММА) в присутствии инициатора изучена термометрическим методом на дифференциальном изотермическом калориметре (при 70 °С) Результаты исследования (табл И) показали, что

цианодигидроазины могут выступать в качестве ингибиторов радикальной полимеризации

Таблица 11 Результаты исследования ингибирующей способности дигидроазинов при полимеризации метилметакрилата*

№ п/п Соединение тинд, т, Уст 10^, Г

мин мин Мол/л с %

1 336 97 190 0 57 75 6

2 32 70 121 0 78 78 3

3 34 61 130 0 47 67 0

4 46а 43 150 0 32 63 0

5 47а 20 164 0 76 54 0

6 456 11 121 0 79 89 5

7 49а - 118 0 63 75 0

8 35 - 162 0 60 59 4

9 38 - 134 0 54 73 4

10 Соединение Райссерта - 121 0 73 77 8

и 16 - 126 0 25 60 9

12 Без ингибитора - 150 0 54 75 6

13 хинон 25 225 013 60 7

14 гидрохинон 21 213 0 32 70 7

15 ДФПГ 61 298 0 82 63 0

"Инициатор - динитрил азобисизомасляной кислоты (2.45 10"2 мол/л) Концентрация дигидроазина (3 3 10"3 мол/л)

Ингибирукяцая способность стн-аддуктов, характеризуемая периодом индукции, находится на уровне промышленных ингибиторов, а М-метил-9-циано-9,10-дигидроакридин 33 защищен качестве ингибитора радикальной полимеризации метилметакрилата

6.2. Использование азинов и азиниевых катионов в качестве ингибиторов кислотной коррозии цветных и черных металлов

Важнейшим методом защиты металлов от коррозии является введение в агрессивную среду специально подобранных соединений - ингибиторов По принципу действия различают окислительно-восстановительные, комплексообразующие, сорбционные ингибиторы, в качестве которых широко используются и гетероциклические соединения азота Основность азинов, способность к комплесообразованию, акцепторные свойства азиниевых катионов являются предпосылкой для их использования в процессах игибирования, регулирования травления, предотвращения наводороживания поверхности металлов Так, например, смесь пиридиновых и хинолиновых оснований 1а, 4а-7а и диметиланилина оказалась эффективной при химическом травлении меди и медных сплавов при подготовке поверхности металлов перед пассивированием При отличном качестве поверхности гораздо меньше (в 10-40 раз) перетравливание материала, в 2-6 раз больше прочность пассивной пленки, нанесенной на протравленную поверхность, полное снижение газовыделения при обработке Наряду со значительным улучшением технологии существенно улучшились и условия процесса Вследствие малой скорости растворения металла в ваннах травления и технологических сливах в 20-30 раз уменьшилась концентрация токсичных солей меди, полностью исключено выделение ядовитых оксидов азота

Эта же смесь азинов исследована в качестве ингибитора анодного растворения сплавов магния в нейтральных средах Основным недостатком магния и его сплавов является низкая коррозионная устойчивость Коэффициент полезного использования сплавов магния в качестве анодов в химических источниках тока или при протекторной защите составляет 50-60% Использование данного ингибитора приводит к сдвигу потенциала в положительную сторону и увеличению перенапряжения выделения водорода

В работе исследованы антикоррозионные свойства ряда производных катионов акридина 12 и хинолина 4 при травлении углеродистых сталей, технического алюминия , цинка, латуни в растворах минеральных кислот

Показано, что ингибиторное действие соединений зависит от их строения, анионного состава и кислотности среды, природы металла Рост длины алкильного радикала азина увеличивает степень ингибирования коррозии (для сталей, цинка и алюминия) Аналогичное влияние оказывает бензоаннелирование пиридинового ядра, а также введение в 9-положение акридина фенильного остатка, что дает эффект при ингибировании коррозии в концентрированных растворах кислот Переход от катиона хинолиния 4 к акридинию 12 в 2 раза увеличивает коэффициент торможения коррозии латуни в серной кислоте Существенное влияние на коррозию латуни и сталей в серной кислоте, а также цинка в соляной - оказывает природа галогена в четвертичной соли, увеличивая эффект ингибирования от хлорида к йодиду Замена йодид-иона на комплексный трийодид - резко снижает степень ингибирования Йодид М-метил-9-фенилакридиния 15 обладает универсальным ингибиторным действием

6 3. Подавление наводороживанпя меди при химическом осаязденни из растворов

Значительной проблемой при химическом осаждении меди из растворов является наводороживание металла, что сказывается на пластичности изделий Для устранения этого явления был использован катион Ы-метил-9-цианоакридиния 16, обладающий высокими акцепторными свойствами (Е|/2=0 04 В) и образующий стабильные радикалы При введении в технологический раствор этого катиона удалось получить материал с очень высокими кондиционными свойствами, пластичность которого возросла в несколько раз по сравнению с исходными образцами

X

Я,

я,*сн3, С7Н„ к^н, сн3

Й3=Н, С6Н5, С6Н4ОН, С,Н3(ОН)МН2, С8Н4ЫН. Х=С1, Бг, I

2

СН3 33

Возможный механизм действия ингибитора связан с образованием на первой стадии акридинильного радикала 16р, который затем взаимодействует с атомарным водородом с образованием М-метил-9-циано-9,10-дигидроакридина 33 Последний регенерируется (за счет окисления кислородом воздуха или ионами меди) до катиона 16, который вновь участвует в процессе

6 4. О вторичных процессах при сорбции цианида анионитами, содержащими бензопиридиниевые группировки. О возможности использования катиона акридиния для определения цианид-аниона в водных растворах

Исследование сорбциопных свойств анионигов, модифицированных хинолиновыми основаниями (марки АВХ-12П, АВФ-12П), показало, что они более эффективны в процессах извлечения золота и серебра из щелочных цианистых растворов, а также свободного цианида из сточных вод обогатительных предприятий, чем применяемый в золотодобывающей промышленности ионит АВ-17

Изучепие сорбции цианида этими анионитами обнаруживает некоторые, не вполне понятные на первый взгляд явления При десорбции цианид-ионов со смол АВХ-12П и АВФ-12П, работавших 1—2 ч в режиме поглощения цианида, элюирование осуществляется на 70— 80 % Увеличение продолжительности контакта ионита с цианистым раствором до 6—12 ч ведет к понижению процента элюирования до 60—70 % В то же время, анионы цианидных комплексов металлов (золота, серебра, меди), а также другие анионы десорбируются с этих смол на 95—99% Таким образом, с ионитами, содержащими четвертичные хинолиниевые остатки, аномально ведет себя только ион цианида. Можно было предположить, что в этом случае, помимо собственно ионного обмена в фиксированных на макромолекулярном каркасе ионных парах хинолиний-цианид, происходит более глубокое взаимодействие, ведущее к образованию ковалентных связей

Для изучения возможных побочных процессов при извлечении цианида анионитами АВХ-12П, АВФ-12П были исследованы модельные превращения соответствующих четвертичных солей хинолиния и изохинолияия в условиях, близких промышленному режиму эксплуатации сорбентов на стадиях сорбции и десорбции >1-метилхинолиниевые и И-метилизохинолиниевые соли реагировали с цианистым калием в водной среде при рН = 10—11 и комнатной температуре, давая продукты присоединения, так называемые «псевдосоли» — 1-метил-4-циано-1,4-дигидрохинолин 32 и 1-циан-2-метил-1,2-дигидроизохинолин 34 соответственно

I*

сн.

CN

СН

17 3 34 н см

Аналогичные продукты могут образовываться и при извлечении цианида из технологических растворов изучаемыми анионитами На воздухе эти вещества неустойчивы, быстро темнеют, осмоляются УФ-спектры продуктов в водном спирте показывают, что дигидрохинолины необратимо изменяются на 30% в течение 2 ч Неустойчивость псевдосолей проявляется в самых различных условиях' при выдержке дигидрохинолина в течение суток даже в эфире или при часовом нагреве при 60 0 в спирте В этих условиях, а также при 8-часовом контакте со слабощелочным водным

раствором образуется вполне устойчивый, хорошо кристаллизующийся из спирта 1-метил-4-циан-хинолон-2 76. В промышленных условиях в водно-щелочных средах происходят подобные процессы Уменьшение процента элюирования цианида с увеличением времени сорбции связано с тем, что при этом возрастает глубина реакций, связанных с образованием ковалентных адцуктов Образующиеся в результате превращения четвертичных ионогенных группировок фрагменты с третичным атомом азота уменьшают сорбционную емкость на следующих циклах ионного обмена Сравнение ИК-спектров хинолиниевых анионитов АВХ-12П после сорбции на них цианид-иона со спектром соединения цианхинолона показывает их полное сходство в области валентных колебаний связи С=0 (1665 и 1664 см "') Протекание вторичных процессов возможпо и при регенерационном цикле Для регенерации анионита в промышленных условиях применяется кислотно-щелочная схема Кислотная обработка (3% 1Ь504, температура 40—60°-) позволяет десорбировать цианид, а также сопутствующие металлы, в основном цинк Щелочной элюент вымывает медь, железо

При стадии щелочной регенерации, которая осуществляется в промышленных условиях 4%-м раствором едкого натра, весьма вероятно образование фрагментов, содержащих хинолоны и изохинолоны, в результате взаимодействия ионогенных группировок с гидроксильным ионом Модельные катионы 4 и 17 быстро реагируют с разбавленными щелочными растворами, давая соответствующие кислородсодержащие соединения 60 и 61 Эта реакция показывает, что стадию щелочной обработки при десорбции цианида необходимо исключить, так как образуется дополнительное количество третичных группировок азота, «отравляющих» анионит

Весьма актуальными в настоящее время являются проблема быстрого и количественного определения цианид-иона в водных растворах, необходимость постоянного контроля цианидных технологических стоков химических и металлургических предприятий Известно, что многие полициклические производные, в том числе и акридины, являются хорошими органояюминофорами Обзорный спектр 1М-метил-9-циано-9,10-дигидроакридина 33 показывает интенсивную ярко-голубую флуоресценцию (X тах = 425 нм) Преимуществом использования акридиниевых катионов в отличие от многих методов определения цианид-иона, осуществляемых в несколько стадий, является возможность прямого взаимодействии катиона с солью в водном растворе

Выводы

1 Получены новые данные о роли электронного переноса, структурных влияний, координационных и редокс-взаимодействий при формировании и разрыве связей в реакциях азиновых систем (основания, катионы, дигидросоединения), в парах «донор-акцептор» азип-электрофил, азин (катион азиния)-нуклеофил, дигидроазин-окислитель, дигидроазин-азин Выявлены новые механизмы гидридного переноса

2 Данные ЭПР, спектрофотометрии, электрохимических и химических исследований дают новые доказатечьства того, что при формировании и разрыве связей в реакциях азинов с нуклеофилами не существует четкой границы между ионными, радикальными и ковалентными ассоциатами В зависимости от реакционных условий и природы реактантов азиниевые катионы и нуклеофилы образуют так называемые «псевдосоли» («криптосочи»), представляющие собой различные сочетания ионных или радикальных пар, ковалентных он-аддуктов и др

3 Методами классической полярографии, циклической вольтамперометрии, вращающегося платинового диска с кольцом и спектроскопии ЭПР выявлены закономерности электронного переноса при электрохимическом восстановлении азиниевых катионов и электрохимическом окислении дипздропроизводных азинов в апротонных средах

- зависимость Е1/2 восстановления и окисления сопряженных азиновых систем подчиняется общим закономерностям, а именно аннелирование бензольного кольца, введение в цикл атома азота или других электроноакцепторных групп сдвигает потенциалы в область более положительных значений;

- электрохимическое восстановление катионов моделирует первую стадию их взаимодействия с нуклеофильными реагентами, величины Е1/2 восстановления катионов и окисления дигидроазинов могут использоваться для первичной оценки реакционной способности азиниевых структур и устойчивости сопряженных дигидроаддуктов

4 Обнаружены продукты одноэлектронного переноса при взаимодействии азиниевых катионов не только с цианид-ионом, но и «классическим донором гидрид-иона» -борогидридом Впервые обнаружены ряд хинолинильных свободных радикалов, обратимая термодинамическая димеризация цианоакридшшльного радикала, зарегистрированы автокомплексы солей Л^-метил-9-цианоакридиния как в растворе, так и в кристаллическом состоянии

5 Впервые вопреки классическим представлениям о присоединении цианид-аниона в реакции Кауфмана-Райссерта сразу по положению-4 катиона И-металхинолиния обнаружен продукт кинетического контроля - Ы-метил-1,2-дигидрохинолин При повышении температуры а-аддукт изомеризуется в термодинамически стабильный у-адцукт - М-метил-1,4-дигидрохинолин Стерические факторы, электронодонорные и электроноакцепторные заместители в гетероцикле не влияют на направление первичной атаки нуклеофила, а сказываются лишь на стабильности продуктов присоединения Аналогичные данные получены и для СН-активных соединений

6 Направление разрыва связей (С-С, С-Ы, С-Н) в геминальном узле дигидроазинов при окислительной ароматизации зависит от строения гетероцикла и типа заместителя у ьр ' гибридизованного углерода, а также природы окислителя и условий реакции Электроноакцепторная группировка существенно сказывается па характере связи С-Н, способствует появлению наряду с гидридной подвижностью протонной активности

7 Показано, что электрохимическое окисление дигидросоединений пиридинового ряда представляет собой сложный процесс последовательного переноса протона и двух электронов в различных комбинациях (ЕРЕ, ЕЕР) в зависимости от строения доноров гидрид-иона В присутствии оснований может реализоваться еще один механизм ступенчатого отрыва - РЕЕ Механизм катализируемого основаниями окисления органических соединений по типу РЕЕ экспериментально обнаружен впервые

8 Впервые осуществлено сопоставление результатов масс-спектрометрии электронного удара и химического окисления дигидроазинов Показаны прогностические возможности масс-спектрометрии при определении направления окислительного разрыва связей в дигидроазинах

9 Разработаны удобные методы синтеза новых рядов комплексных соединений переходных металлов с гетероциклическими ансамблями, содержащими пиридиновые, триазиновые, пиразольные, тетразиновые циклы Показана возможность координационной активации нуклеофильного замещения водорода в азинах ариламинами

10 Разработаны и защищены авторскими свидетельствами композиции азинов и азиниевых катионов в качестве ингибиторов коррозии цветных и черных металлов в кислых средах, магния в нейтральных солевых растворах, а также регуляторов кислотного травления и подготовки поверхности меди и медных сплавов М-метил 9-цианоакридиний рекомендован в качестве эффективного ингибитора наводороживания металла при химическом осаждении меди Исследование окисления цианодигидроазинов в среде виниловых мономеров и присутствии инициаторов радикальных реакций способствовало использованию этих веществ в качестве ингибиторов радикальной полимеризации метилметакрилата Исследование реакций и продуктов присоединения цианид-иона к катионам хинолинового ряда позволило устранить снижение сорбции цианид-иона ионитами с четвертичными хинолиниевыми группировками из промышленных растворов

золотодобывающих предприятий за счет образования ковалентных аддуктов Изучение этой же реакции с катионами акридиния дает основания для определения цианид-иона в водных растворах

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах

Обзорные статьи

1 И Я Постовский, О Н Чупахин, А И Матерн О механизме гидридного переноса в ряду дигидропиридина и его аналогов (обзор) Химия гетероциклических соединений, 1984, 1299-1314

2 Н В Ициксон, Г В Зырянов, О Н Чупахин, А И Матерн Дитопные рецепторы (обзор) Успехи химии, 2005, 74, 820-829

3 А И Матерн, В Н Чарушин, О Н Чупахин Прогресс в исследовании окисления дигидропиридинов и их аналогов (обзор) Успехи химии, 2007, 76, 27-45

Оригинальные статьи

4 И М Сосонкин, О Н Чупахин, А И Матерн Нуклеофильное замещение в азинах XI Экспериментальное обнаружение механизма ЕЕР при отщеплении гидридно-подвижного водорода Журнал органической химии, 1979,15, 1976-1079

5 А И Матерн, Е О Сидоров, О Н Чупахин Обнаружение кинетически контролируемого продукта в реакции катиона К-метилхинолиния с цианидным анионом Журнал органической химии, 1980, 16, 761-762

6 О Н Чупахин, И М Сосонкин, А И Матерн, Г Н Строгое Окисление 9-циано-10-метил-9,10-дигидроакридина в присутствии оснований Еще один механизм ступенчатого отщепления гидридно-подвижного водорода Доклады АН СССР, 1980,250, 875-877

7 Е О Сидоров, А И Матерн, О Н Чупахин Цианид-ион - мягкий нуклеофил? 'Н ЯМР исследование взаимодействия четвертичных солей хинолиния с цианидным анионом Журнал органической химии, 1981, 17,418-423

8 А И Матерн, В М Балакин, А Ф Выдрин, О Н Чупахин О вторичных процессах при сорбции цианида анионитами, содержащими бензопиридиниевые группировки Журнал прикладной химии, 1981, 425-428

9 В В Глухих, В М Балакин, А И Матерн, И В Самборский, 3 В Пушкарева Исследование реакции 8-оксихинолина и формальдегида с анионитами марки АН-2Ф Деп В ВИНИТИ 1975, № 1077-75 (РЖХ, 1975, реф 16Б 1551)

10 В В Глухих, В М Балакин, А И Матерн, А Ф Четвериков, Л П Деркач, 3 В Пушкарева Исследование реакций 8-оксихинотина и формальдегида с анионитами типа АН-31 Деп В ВИНИТИ 1976, № 2967-76 (РЖХ, 1976,22, реф 22Б 1326)

11 А В Певнева, В В Кузнецов, А И Матерн, О Н Чупахин, И М Гимашева Закономерности ингибирования кислотной коррозии металлов азотсодержащими гетероциклическими соединениями Материалы Уральской зональной конференции Уфа, 1983, С 51-53

12 И М Сосонкин, А И Матерн, О Н Чупахин Обнаружение одноэлектронного переноса в реакции борогидрида с гетероциклическим катионом Химия гетероциклических соединений 1983,1477-1479

13 А В Певнева, А И Матерн, О Н Чупахин, Кузнецов В В Ингибирование солянокисчой коррозии цинка азотсодержащими гетероциклическими соединениями В книге «Теория и практика ингибирования коррозии металлов» Ижевск, 1984, С 93-95

14 ВЕБлохин, А И Матерн, ОН Чупахин Цианодигидроазины - ингибиторы радикальной полимеризации метилметакрилата Деп ОНИИТЭХИМ, 1987, № 518-ХП (РЖХ, 1987, № 8, С 168)

15 О Н Чупахин, А И Матерн, Н А Клюев, ВГБаклыков Масс-спектрометрия азотистых гетероциклов 2 О соответствии между процессами масс-спектрометрической фрагментации и химической ароматизации дигидроазинов Химия гетероциклических соединений, 1989,1083-1087

16 ААРусинова, ЮМ Полежаев, А И Матерн Концентрирование растворов вымораживанием Аналитика и контроль, 1999,4,4-10

17 А А Русинова, Ю М Полежаев, А И Матерн Закономерности изменения концентрации жидкой фазы при частичном вымораживании растворов Аналитика и контроль 2002 № 1,С 40-42

18 Е В Морозкина, ВНРычков, АИ.Матерн, ЕНУломский Химическое модифицирование кремнеземистых пород аминами Вестник УГТУ-УПИ, серия химическая Екатеринбург 2003 № 3, С 64-65

19 Yu Yu Morzhenn, Т A Pospelova, А I Matern The Dunrot rearrangement of 1,2,3-tnazoles ш the synthesis of anion ARKIVOC 2004(xi),p 31-35

20 E В Дьяконова, А И Матерн, Г JI Русинов, Н И Латош, Р И Ишметова Использование молекулярно-абсорбционной спектроскопии для исследования комплексообразования замещенных тетразинов с металлами в водных растворах Вестник УГТУ-УПИ, серия химическая, № 7, Екатеринбург 2004 С 56-57

21 МФКостерина, ЮЮМоржерин, О А Крамаренко, ВСБереснева, А И Матерн, А В Ткачев, В А Бакулев Синтез и комплексообразующие свойства производных 2-карбоксиметилидентиофенов и тиазолидинонов Журнал органической химии, 2004, 40, 866-869

22 А И Матерн, ИВГейде, ЕВ Дьяконова, Г В Зырянов, МФКостерина, ЮЮМоржерин Синтез и свойства анионных и катионных рецепторов на основе каликсаренов и азот- и серосодержащих гетероциклов В книге сборник аннотационных отчетов РФФИ «Урал», Екатеринбург, 2004, С 278-284

23 ТН Останина, АН Козлова, В М Рудой, А И Матерн, ЕАЯговитина, Е Ю Девичинская Влияние ингибиторов на анодное растворение сплавов магния Материалы V Международного научно-практического семинара «Современные электрохимические технологии в машиностроении» Иваново, 2005, С 160-164

24 Е В Дьяконова, А И Матерн, Г Л Русинов, Р И Ишметова, Н И Латош, Н К Игнатенко Спектрофотометрическое исследование реакций комплексообразования некоторых замещенных симм-тетразинов с ионами металлов Вестник УГТУ-УПИ, серия химическая, 2005, №5, с 242-244

25 И В Гейде,Д В Солдатов, О А Крамаренко, А И Матерн, 10 Ю Моржерин Дитопный рецептор на основе тетракисаминосульфанилкаликс[4]арена Журнал структурной химии, 2005, 46,30-33

26 ИВ Гейде, А И Матерн, Ю Ю Моржерин Гетеродитопный рецептор на основе калике[4]арена и 1,2,3-триазола Вестник УГТУ-УПИ, серия химическая, 2005, №5, С 172175

27 AM Прохоров, Д Н Кожевников, ВЛ Русинов, А И Матерн, М М Никитин, ОII Чупахин, И Л Еременко, Г Г Александров 5-Ацилметил-3-(2-пиридил)-1,2,4-триазины синтез и комплексы с Cu(II) Журнал органической химии, 2005,41, 1736-1739

28 ТН Останина, А И Матерн, АН Козлова, В М Рудой, ЮПЗайков, ЕАЯговитина Ипгибирование процессов самопроизвольного растворения сплавов на основе магния Материалы VI Международной конференции «Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики» Саратов, 2005, С 304-305

29 И В Гейде, Т В Глухарева, А И Матерн, Ю Ю Моржерин Перегруппировка Димрота в синтезе гетеродитопного рецептора Химия гетероциклических соединений 2006 № 1, С 135-138

30 ТН Останина, АН Козлова, В М Рудой, А И Матерн, Е Ю Девичинская Влияние ингибиторов на коррозию сплавов магния в нейтральных растворах Материалы

Международной научной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» Томск, 2006, С 104-105

31 А И Матерн, В В Янилкин,В H Настапова, В И Морозов, В H Чарушин, О H Чупахин Обратимая димеризация 9-циано-10-метилакридинильного радикала Известия АН Сер Хим, 2006, 8, 1444

32 ЕВ Вербицкий, Г Л Русинов, П А Слепухин, А И Матерн, Ю H Швачко, Д В Стариченко, В H Чарушин, О H Чупахин Первый случай прямого введения в азаароматические субстраты нуклеофила, несущего стабильный радикальный центр Известия АН Сер Хим, 2006, № 11, 2035

Авторские свидетельства и патенты

33 ГА Китаев, 3 С Чуракова, В Т Врунов, Ю А Кононов, А И Матерн, О H Чупахин Водный раствор для химического меднения Авторское свидетельство СССР, № 908111, 1981 (заявка №2197462)

34 Л Г Суровцев, В Е Блохин, А И Матерн, О H Чупахин, Хижняк H И 9-циано-10-метил-9,10-дигидроакридин в качестве ингибитора радикальной полимеризации метилметакрилата Авторское свидетельство СССР, № 1047910, 1983 (заявка № 3424030)

35 А В Певнева, И M Гимашева, А И Матерн, О H Чупахин Раствор для травления меди и медных сплавов Авторское свидетельство СССР, № 1339163, 1987 (заявка № 4065616)

36 А А Русинова, Ю M Полежаев, А И Матерн Способ обессоливания воды или растворов солей замораживанием и оттаиванием Патент № 2186034 (РФ), С 02 F 1/22, 2004, - БИ № 34,2004

Тезисы докладов научных конференций

37 А И Матерн, О H Чупахин, ИЯПостовский Синтез дигидропроизводных азинов и изучение их гидридной активности Тез докл Всесоюзного симпозиума по химии гетероциклических соединений, Донецк, ДонГУ, 1978, С 108а

38 Е О Сидоров, А И Матерн, О H Чупахин Кинетически и термодинамически контролируемые продукты присоединения цианида к хинолиниевому катионную Тез докл Всесоюзной конференции «Реакционная способность азинов», Новосибирск, НИОХ СО АН СССР, 1979, С 43

39 ИМ Сосонкин, Г H Строгов, Г В Трошин, А И Матерн Исследование механизма отщепления гидридно-подвижного водорода в 9-циано-10-метил-9,10-дигидроакридипе Тез докл II Всесоюзной конференции по химии гетероциклических соединений Рига, Зинатне, 1979, т 2, С 118

40 Е О Сидоров, А И Матерн, О H Чупахин Двойственная реакционная способность хинолинов в реакциях с СН-кислотами Тез , III Всесоюзного симпозиума по органическому синтезу «Теоретические и прикладные аспекты химии ароматических соединений» Москва, 1981, С 84

41 ИМ Сосонкин, А И Матерн, О H Чупахин Одноэлектронный перенос при восстановлении акридиниевого катиона борогидридом Тез докл Всесоюзной конференции «Химия гетероциклических соединений» Ростов на Дону, 1983, С 83

42 AB Певнева, В В Кузнецов, А И Матерн, О H Чупахин, И M Гимашева Закономерности ингибирования кислотной коррозии металлов азотсодержащими гетероциклическими соединениями Тез докл Уральской зональной конференции Уфа, 1983, С 51-53

43 И M Сосонкин, А И Матерн Роль одноэлектронного переноса в реакции цианирования азиниевых катионов Тез докл II Всесоюзном совещании по химии азинов Свердловск, 1985, С 158

44 В Г Баклыков, Н А Клюев, А И Матерн Исследование масс-спектрального поведения цианодигидроазинов Тез докл Всесоюзной конференции Черноголовка, 1988, С 45

45 0,N Chupakhin, G A Mokrushina, AI Matern Fluonnation Qinoxalines Quaternisation and Reactions with Nucleophiles XVII-th Europen Colloqwium on Heterocyclic Chemistry (Regensburg, Gennany, 1996), P 17

46 EN Ulomsky, SL Deev, AI Matern. Alternative methods for the synthesis of benzmuddazo-lyl substituted azoloazmes / 12-th International Conference on Organic Synthesis Venezia, 1998, p 426.

47 Yu Yu Morzherin, MFKostenna, AI Matern, T V Glukhareva. The Synthesis of sulfo Denvatives of Calix [L] arenas // Second International symposium "Molecular Desing and Synthesis of Supramolecular Architectures", Kazan, Russia,27-31 August, 2002, p 38

48 E В Дьяконова, А И Матерн, Г JI Русинов, Р И Ишметова Исследование комплексообразования замещенных тетразинов с металлами Тез докл Всероссийской конференции «Аналитика Сибири», Новосибирск, 2004, С 217

49 М М Никитин, А И Матерн и др Синтез и строение комплексов переходных металлов Материалы Всероссийской конференции «Кластеры», Иваново, 2004, С 25

50 ЕВ Дьяконова, А И Матерн, Г JI Русинов Тетразины - лиганды в реакциях комплексообразования Материалы международной конференции по химии гетероциклических соединений, посвященной 90-летию со дня рождения профессора А Н Коста Москва, 2005, С 164

51 МВБерезин, ГЛ Русинов, А И Матерн, В Н Чарушин Реактив Барлуэнга -окислитель дигидроазинов Материалы Международной конференции «Научные достижения в органической химии», 2006, Крым, С 019

52 ЕВ Вербицкий, Г Л Русинов, МВБерезин, ПА Слепухин, А И Матерн, ЮН Швачко, Д В Стариченко, В Н Чарушин, О Н Чупахин Прямое сочетание диазинов с остатками нитроксильных радикалов Тезисы докладов IX Научной школы по органической химии, Москва, 2006, С 103

Подписано к печати 21 03 07 Тираж 150 экземпляров

Заказ 35

Ризография научно-исследовательской Части УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул Мира, 19

1. Введение

Содержание

2. Закономерности формирования и разрыва C(sp3)-H связей дигидропроизводных азинов (обзор).

2.1. О региоселективности в реакциях нуклеофильного присоединения

К пиридиниевым и хинолиниевым катионам.

2.2. Окисление C(sp3)-H связи и механизмы гидридного переноса в ряду дигидропиридинов.

2.2.1. Расчетные и кинетические методы в исследовании окисления дигидропиридинов.

2.2.2. Окисление дигидроаддуктов в присутствии комплексов или ионов металлов.

2.2.3. Электрохимическое моделирование окисления.

2.2.4. Регистрация радикальных продуктов.

2.2.5. Моделирование биохимических реакций.

2.2.6. Стереоспецифичность гидридного переноса.

2.2.7. Молекулярные устройства на основе дигидропиридиновых производных.

Актуальность работы.* Азины играют исключительную роль в механизмах наследственности, дыхания, энергообеспечения клетки, входят в состав ферментов, витаминов, антибиотиков, люминофоров, сенсоров и др.

Азаарены как объект исследования обладают двойственной природой, проявляя сродство как к электрофильным, так и нуклеофильным реагентам. Азагруппы как N-доноры обеспечивают сродство к электрофилу, способствуя образованию азиниевых структур и металлокомплексов. Сегодня в комплексообразовании наиболее широкое применение находят производные пиридина, бипиридилы, фенантролины. Использование новых азиновых лигандов с несколькими азагруппами в кольце долгое время сдерживалось в силу их синтетической недоступности, термической и фотохимической нестабильности.

В то же время азагруппы как л-акцепторы придают электронодефицитный характер гетероароматической системе, обеспечивая азинам и особенно азиниевым катионам, в отличие от аренов реакции с нуклеофилами, возможность прямых замещений водорода под действием нуклеофильных частиц (Sn11 реакции). Процессы протекают по схеме «присоединение-отщепление» с образованием промежуточных он-аддуктов -дигидропроизводных азинов:

R R R

Нч^Ч -н"

О-^ и о1|-аддукт Sn''-продукт

Эти взаимодействия протекают далеко неоднозначно, необходим учет многих факторов, относительной активности гетероциклов, хемо- и региоселективности.

До сих пор предметом активного обсуждения остается механизм окислительной ароматизации а"-аддуктов, имеющий прямое отношение к пониманию природы никотинамидных коферментов, молекулярных редокс-устройств и др. К настоящему Выражаю искреннюю признательность академику РАН Чарушину Валерию Николаевичу за постоянное внимание, консультации и неоценимую помощь в работе. моменту в разных странах сформировались авторитетные научные группы, многие из которых занимаются проблемой гидридного переноса более 30 лет. Значительный вклад в развитие представлений о механизме и закономерностях окисления дигидропиридинов сделан в результате работ Косовера, Чипмена (США), Страдыня, Дубурса (Латвия), Брюйсе, Мойрокса (Франция), Колтера (Канада), Оно, Фукуцуми (Япония), Ченга, Цзю (Китай), Хильгерота (Германия), Белецкой, Пожарского, Чупахина, Чарушина (Россия) и др. Так, например, цикл работ группы профессора Оно, исследовавшей закономерности и стереоселективность восстановления дигидроникотинамидами, включает более сотни публикаций. Сопоставимое количество публикаций по изучению гидридных перемещений в ряду дигидропроизводных пиридина и акридина имеет группа профессора Фукуцуми, известнейшего специалиста в области исследований одноэлектронных процессов в химии и биологии, одного из редакторов изданной в 2001 года пятитомной энциклопедии "Electron Transfer in Chemistry".

Характерно, что в качестве объектов используются, основном, дигидроазины, которые либо не содержат заместителя у зр3-гибридизованного атома углерода, либо несут электронодонорный остаток. В то же время, практически отсутствуют сведения о влиянии на гидридную подвижность электроноакцепторных группировок, находящихся в непосредственной близости от водорода, а это, как показано в настоящей работе, весьма существенно влияет на процесс, вплоть до изменения механизма дегидрирования.

Интенсивное развитие нанотехнологий, современные задачи материаловедения, прогресс в области координационной и супрамолекулярной химии инициировали поиск новых лигандов и методов направленного синтеза комплексных соединений, моделирования и создания веществ с заранее заданными свойствами. Повышенное внимание вызывают в последнее десятилетие производные акридина, хинолина и другие бензпиридины, которые выступают не только в роли N-доноров, но и способствуют образованию л—л-стекинговых связей за счет протяженных л-систем. Это также открывает путь к созданию супрамолекулярных образований на их основе. Несомненный интерес представляет и проблема координационной активации азинов в реакциях нуклеофильного замещения, катализа редокс-процессов металлокомплексными соединениями азинов.

Перспективны азины или азиновые ансамбли с несколькими стерически доступными атомами азота. Использование новых азиновых лигандов с несколькими азагруппами в кольце (триазины, тетразины) долгое время сдерживалось в силу их синтетической недоступности, термической и фотохимической нестабильности.

Увеличение числа узлов связывания металла за счет дополнительных атомов азота является очевидным преимуществом этих соединений. Введение в подобные азины соответствующих заместителей, в том числе и гетероциклических, позволяет не только синтезировать новые лиганды, но и придавать молекулам дополнительные функции, необходимые для достижения желаемых свойств. На основе таких гетероциклов можно создавать структуры и ансамбли, обладающие индуктивными, кооперативными эффектами, усиливающими их комплексообразующую способность и ионную селективность. В этой связи, исследование комплексообразующих свойств подобных образований является одним из перспективнейших направлений координационной химии.

Последние годы характеризуются бурным развитием супрамолекулярной химии, которая строится на нековалентных взаимодействиях, различающихся своей силой, направленностью, зависимостью от расстояний и углов: координационные взаимодействия с ионами металлов, электростатические силы, водородные связи, ван-дер-ваальсовы взаимодействия, донорно-акцепторные взаимодействия и др. Исследование процессов переносов гидрид-иона на химических моделях НАДН, изучение тонкого механизма реакции, ЭДА взаимодействий, выяснение связей «структура-свойство» играют существенную роль при создании молекулярных устройств на их основе.

В этом смысле азины представляются уникальными объектами, в том числе, для построения супрамолекулярных архитектур, в которых эти взаимодействия проявляются наиболее ярко. Это касается не только широко распространенных межмолекулярных реакций, но и соотношений «катион-противоион» в азиниевых структурах. Особое внимание вызывают случаи, когда трудно или порой невозможно провести границу между ионной и ковалентной связями. Известно, что многие реакции азиновых систем имеют одноэлектронную природу, чувствительны к кислороду воздуха, ингибируются радикалами, инициируются фотохимически или электрохимически. Такие факты, наряду со сравнительно легко регистрируемыми в азинах элементарными актами при образовании и разрыве связей представляются наиболее ценными, т.к. они проецируются на всегда актуальную, общехимическую, эволюционизирующую проблему описания связей в виде канонических ковалентных, ионных, диполярных, водородных и др.

В связи с этим основная цель работы заключалась в выявлении элементарных актов одноэлектронного переноса, структурных влияний на эти акты, координационных и редокс-взаимодействий на примере реакций широкого круга незамещенных и замещенных азинов, их активированных зарядом форм, дигидроазинов в парах «донор-акцептор»: азин - электрофил, азин (катион азиния) - нуклеофил, дигидроазин - окислитель, дигидроазин катион азиния и др. для уточнения, дополнения, детализации всегда актуальной проблемы химической связи. В рамках этой доминирующей проблемы решались следующие задачи:

1. Синтез, структурные влияния на свойства, относительную активность, региоселективность азиниевых катионов, роль электронного переноса при формировании связей в а"-аддуктах, возникающих в результате нуклеофильной атаки на незамещенный атом 5р2-гибридизованного углерода гетерокольца.

2. Выявление актов электронного переноса, закономерностей разрыва связей при окислительной ароматизации дигидроазинов. Сопоставление структуры, свойств и гидридной подвижности он-аддуктов, несущих группировки различной электронной природы, выявление их влияния на механизм гидридного ощепления при химическом и электрохимическом окислении, электронном ударе.

3. Расширение возможностей координационной активации азинов в реакциях Sn". Синтез новых комплексных соединений переходных металлов на базе азинов, содержащих одну или несколько азагрупп в кольце.

4. Прикладные аспекты реакций азинов их дигидропроизводных в технологических окислительно-восстановительных и радикальных процессах (коррозия, полимеризация, редокс-осаждение и др.).

Научная новизна работы. Получены новые доказательства роли электронного переноса в реакциях SnH на основе сопоставления результатов химического эксперимента, данных ЯМР, ЭПР, масс-спектрометрии и электрохимических исследований как на стадиях присоединения, так и окислительной ароматизации продуктов взаимодействия азиниевых катионов с нуклеофилами. Обнаружены новые данные о региоселективности нуклеофильного присоединения в ряду амбидентных гетероциклических катионов. Обнаружены факты координационной активации азинов переходными металлами в реакциях SnH, разработаны методы синтеза новых металлокомплексов на основе азиновых лигандов с несколькими азагруппами в кольце.

Определены и сопоставлены электрохимические и спектральные характеристики серии азотсодержащих катионов и их дигидропроизводных с последовательно изменяющейся структурой. Показано, что электроно-донорно-акцепторные свойства азинового ядра отражаются на устойчивости и восстановительной (электронодонорной) способности ковалентных аддуктов. Поэтому величины потенциалов полуволн восстановления катионов и окисления дигидроазинов могут использоваться в качестве критериев оценки реакционной способности сопряженных азиновых систем.

Получены новые данные региоселективности реакций хинолиниевых солей с различными нуклеофилами. Впервые установлено, что в кинетически контролируемых условиях в классической реакции Кауфмана-Райссерта цианид-анион всегда присоединяется по второму положению гетероядра с последующей изомеризацией а-адцукта при повышении температуры в термодинамически стабильный у-аддукт.

На примере производных хинолина, несущих группировки электронодонорного и электроноакцепторного характера, показано влияние заместителя на характер взаимодействий цианид-иона и СН-активных соединений.

Получены новые доводы в пользу одноэлектронного переноса в реакциях азиниевых катионов с цианид-анионом и борогидридом. Впервые зарегистрирован ряд хинолинильных радикалов, полученных химическим и электрохимическим путями. Обнаружены факты обратимой димеризации цианоакридинильного радикала, участия йодидов акридиния в автокомплексообразовании.

На основании данных ЭПР, спектрофотометрии, электрохимических и химических исследований получены новые доказательства того, что при формировании связи в реакциях азинов с нуклеофилами не существует четкой границы между ионными, радикальными и ковалентными ассоциатами. В зависимости от реакционных условий и природы реактантов азиниевые катионы и нуклеофилы образуют ковалентные или ионные структуры, так называемые «псевдосоли» («псевдооснования») или сочетания ионов, радикальных пар, аддуктов.

При использовании известных и новых неорганических и органических окислителей, а также электрохимических методов изучены закономерности окислительной ароматизации ряда ан-аддуктов. Показано, что в зависимости от условий реакций и природы редокс-партнеров ароматизация дигидроаддуктов может идти с разрывом связи С-Н или С-С и др.

Выявлена роль электронного переноса в реакциях окисления а'-аддуктов. В результате изучения гидридной активности соединений пиридинового ряда с последовательно изменяющейся структурой, содержащих в геминальном узле нитрильный остаток, выявлено, что введение его способствует появлению у таких соединений наряду с гидридной подвижностью протонной активности. Показано, что электрохимическое окисление подобных дигидросоединений представляет собой сложный процесс последовательного переноса электронов (Е) и протонов (Р) в различных комбинациях (ЕРЕ, ЕЕР, РЕЕ) в зависимости от реакционных условий и строения доноров гидрид-иона. Механизм РЕЕ экспериментально обнаружен впервые.

Впервые осуществлено сопоставление результатов масс-спектрометрии электронного удара и химического окисления дигидроазинов, показаны прогностические возможности масс-спектрометрии при определении направления окислительного разрыва связей.

Показана возможность координационной активации азинов при нуклеофильном замещении водорода ариламинами. Исследована комплексообразующая способность ряда новых лигандов на основе азинов с несколькими азагруппами в кольце, разработаны методы синтеза новых металлокомплексов.

Практическая значимость. Полученные в ходе работы данные позволили разработать композиции азинов и азиниевых катионов в качестве: а) ингибиторов коррозии черных и цветных металлов в кислых средах; б) ингибиторов коррозии магния и его сплавов в нейтральных солевых растворах: в) регуляторов кислотного травления и подготовки поверхности меди и медных сплавов; г) ингибиторов процесса наводороживания металла при химическом осаждении меди.

На основании результатов окислительной ароматизации и калориметрических исследований о"-аддуктов показана возможность применения цианодигидроазинов в качестве ингибиторов радикальной полимеризации метилметакрилата.

Объяснены аномалии сорбции цианид-аниона ионитами марки АВХ с четвертичными хинолиниевыми группировками из промышленных растворов золотодобывающих предприятий. Показаны возможности использования катионов акридиния в качестве сенсоров цианид-аниона в водных растворах.

Разработаны удобные методы синтеза нового ряда комплексных соединений переходных металлов с азинами

Апробация работы. Отдельные разделы работы обсуждались на Всесоюзном симпозиуме по химии гетероциклических соединений (Донецк, 1978), Всесоюзной конференции «Реакционная способность азинов» (Новосибирск, 1979), Всесоюзной конференции по химии гетероциклических соединений (Рига, 1979), III Всесоюзном симпозиуме по органическому синтезу «Теоретические и прикладные аспекты химии ароматических соединений» (Москва, 1981), Уральской зональной конференции (Уфа, 1983), Всесоюзной конференции «Химия гетероциклических соединений» (Ростов на Дону, 1983), II Всесоюзном совещании по химии азинов (Свердловск, 1985), Всесоюзных конференциях (Черноголовка, 1988, Звенигород, 1991), XVII-th Europen Colloqwium on Heterocyclic Chemistry (Regensburg, Germany, 1996), XI-XVII Уральских конференциях по спектроскопии (Екатеринбург, 1997, 1999,2001,2003,2005), Всесоюзной конференции по экологии (Пенза, 1998), XII International Conference on Organic Synthesis (Venezia, Italy, 1998), Всероссийской конференции «Экоаналитика-98» (Краснодар, 1998), Всероссийской научно-практической конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетия» (Томск, 2000), VI Международном симпозиуме «Чистые воды России» (Екатеринбург, 2001), II International Symposium "Molecular Desing and Synthesis of Supramolecular Architectures" (Kazan, Russia, 2002), Международной научно-технической конференции «Новейшие достижения в области импортозамещения в химической промышленности» (Минск, 2003), Всероссийская научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2003), Всероссийской конференции «Кластеры» (Иваново, 2004), Всероссийской конференции «Аналитика России» (Москва, 2004), Всероссийской школы-конференции по органической химии (Екатеринбург, 2004), Всероссийской конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 2004), Всероссийской конференции «Современные тенденции в органическом синтезе и проблема химического образования» (Санкт Петербург, 2005), Международной конференции по химии гетероциклических соединений посвященной 90-летию со дня рождения профессора А.Н.Коста (Москва, 2005), Всероссийской конференции «Электроаналитика-2005 (Екатеринбург, 2005), International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry (Sudak, Crimea, 2006), Международной научной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006), IX Научная школа-конференция по органической химии (Москва, 2006).

Отдельные разделы работы финансировались в рамках грантов: РФФИ № 05-0332094; РФФИ «Урал» № 01-03-06 431; РФФИ «Урал» № 04-03-96143; Министерства образования РФ и CRDF - НОЦ «Перспективные материалы», Целевой программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Направленный синтез веществ с заданными свойствами и создание функциональных материалов на их основе».

Публикации и струюура диссертации.

Полученные в работе данные подробно отражены в статьях, опубликованных в журналах: «Успехи химии», «Журнал органической химии», «Известия АН. Серия химическая», «Химия гетероциклических соединений», «Доклады АН СССР», «Журнал прикладной химии», «Журнал структурной химии» и др.

Результаты исследований по теме диссертации использованы при написании трех обзорных статей, опубликованных в журналах «Успехи химии» и «Химия гетероциклических соединений»:

- И.Я.Постовский, О.Н.Чупахин, А.И.Матерн. О механизме гидридного переноса в ряду дигидропиридина и его аналогов (обзор). Химия гетероциклических соединений. 1984. № 10. С. 1299-1314.

- Н.В.Ициксон, Г.В.Зырянов, О.Н.Чупахин, А.И.Матерн. Дитопные рецепторы (обзор). Успехи химии. 2005. Т. 74. С. 820-829.

- А.И.Матерн, В.Н.Чарушин, О.Н.Чупахин. Прогресс в исследовании окисления дигидропиридинов и их аналогов (обзор). Успехи химии. 2007. Т. 76. С. 27-45.

Всего по материалам диссертации опубликовано 32 статьи и 16 тезисов докладов, сделанных на всесоюзных, всероссийских и международных конференциях: получено 4 авторских свидетельства и патент.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора,

10. Общие выводы

1. Получены новые данные о роли электронного переноса, структурных влияний, координационных и редокс-взаимодействий при формировании и разрыве связей в реакциях азиновых систем (основания, катионы, дигидросоединения), в парах «донор-акцептор»: азин-электрофил, азин (катион азиния)-нуклеофил, дигидроазин-окислитель, дигидроазин-азин. Выявлены новые механизмы гидридного переноса.

2. Данные ЭПР, спектрофотометрии, электрохимических и химических исследований дают новые доказательства того, что при формировании и разрыве связей в реакциях азинов с нуклеофилами не существует четкой границы между ионными, радикальными и ковалентными ассоциатами. В зависимости от реакционных условий и природы реактантов азиниевые катионы и нуклеофилы образуют так называемые «псевдосоли» («криптосоли»), представляющие собой различные сочетания ионных или радикальных пар, ковалентных он-аддуктов и др.

3. Методами классической полярографии, циклической вольтамперометрии, вращающегося платинового диска с кольцом и спектроскопии ЭПР выявлены закономерности электронного переноса при электрохимическом восстановлении азиниевых катионов и электрохимическом окислении дигидропроизводных азинов в апротонных средах:

- зависимость Е\а восстановления и окисления сопряженных азиновых систем подчиняется общим закономерностям, а именно: аннелирование бензольного кольца, введение в цикл атома азота или других электроноакцепторных групп сдвигает потенциалы в область более положительных значений;

- электрохимическое восстановление катионов моделирует первую стадию их взаимодействия с нуклеофильными реагентами, величины Е\а восстановления катионов и окисления дигидроазинов могут использоваться для первичной оценки реакционной способности азиниевых структур и устойчивости сопряженных дигидроаддуктов.

4. Обнаружены продукты одноэлектронного переноса при взаимодействии азиниевых катионов не только с цианид-ионом, но и «классическим донором гидрид-иона» -борогидридом. Впервые обнаружены: ряд хинолинильных свободных радикалов, обратимая термодинамическая димеризация цианоакридинильного радикала, зарегистрированы автокомплексы солей А^-метил-9-цианоакридиния как в растворе, так и в кристаллическом состоянии.

5. Впервые вопреки классическим представлениям о присоединении цианид-аниона в реакции Кауфмана-Райссерта сразу по положению-4 катиона N-метилхинолиния обнаружен продукт кинетического контроля - Ы-метил-1,2-дигидрохиполип. При повышении температуры а-аддукт изомеризуется в термодинамически стабильный у-аддукт - Ы-метил-1,4-дигидрохинолин. Стерические факторы, электронодонорные и электроноакцепторные заместители в гетероцикле не влияют на направление первичной атаки нуклеофила, а сказываются лишь на стабильности продуктов присоединения. Аналогичные данные получены и для СН-активных соединений.

6. Направление разрыва связей (С-С, C-N, С-Н) в геминальном узле дигидроазинов при окислительной ароматизации зависит от строения гетероцикла и типа заместителя у sp3' гибридизованного углерода, а также природы окислителя и условий реакции. Электроноакцепторная группировка существенно сказывается на характере связи С-Н, способствует появлению наряду с гидридной подвижностью протонной активности.

7. Показано, что электрохимическое окисление дигидросоединений пиридинового ряда представляет собой сложный процесс последовательного переноса протона и двух электронов в различных комбинациях (ЕРЕ, ЕЕР) в зависимости от строения доноров гидрид-иона. В присутствии оснований может реализоваться еще один механизм ступенчатого отрыва - РЕЕ. Механизм катализируемого основаниями окисления органических соединений по типу РЕЕ экспериментально обнаружен впервые.

8. Впервые осуществлено сопоставление результатов масс-спектрометрии электронного удара и химического окисления дигидроазинов. Показаны прогностические возможности масс-спектрометрии при определении направления окислительного разрыва связей в дигидроазинах.

9. Разработаны удобные методы синтеза новых рядов комплексных соединений переходных металлов с гетероциклическими ансамблями, содержащими пиридиновые, триазиновые, пиразольные, тетразиновые циклы. Показана возможность координационной активации нуклеофильного замещения водорода в азинах ариламинами.

10. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами композиции азинов и азиниевых катионов в качестве ингибиторов коррозии цветных и черных металлов в кислых средах, магния в нейтральных солевых растворах, а также регуляторов кислотного травления и подготовки поверхности меди и медных сплавов. N-метил 9-цианоакридиний рекомендован в качестве эффективного ингибитора наводороживания металла при химическом осаждении меди. Исследование окисления цианодигидроазинов в среде виниловых мономеров и присутствии инициаторов радикальных реакций способствовало использованию этих веществ в качестве ингибиторов радикальной полимеризации метилметакрилата. Исследование реакций и продуктов присоединения цианид-иона к катионам хинолинового ряда позволило устранить снижение сорбции цианид-иона монетами марки АВХ с четвертичными хинолиниевыми группировками из промышленных растворов золотодобывающих предприятий за счет образования ковалентных аддуктов. Изучение этой же реакции с катионами акридиния дает основания для определения цианид-иона в водных растворах.

2.4. Заключение

Обзор работ по формированию и окислению C(Sp )-Н связей дигидропиридинов и их аналогов позволяет сделать вывод, что, имеется много свидетельств как в пользу SET-механизма, так и полярного (одноступенчатого) пути. До сих пор нет единого мнения о причинах и факторах, обусловливающих региоселективность нуклеофильного присоединения к амбидентным катионам пиридиния и хинолиния. Наряду со свойствами катиона, нуклеофила, условиями процесса необходимо учитывать термодинамические моменты и ароматичность, тг-электронное распределение в катионах, электростатический фактор и зарядовый контроль реакции, орбитальный фактор и возможность электронного переноса, положение в шкале ЖМКО, энергетические факторы. Приводятся примеры исключительно у- или а-присоединения, а также взаимодействия смешанного типа.

Данные квантово-химических расчетов показывают максимальную спиновую плотность для у-положений пиридинильных и хинолинильных радикалов и максимальный положительный заряд для а-положений соответствующих катионов пиридиния и хинолиния. Из этого можно заключить, что SET-механизм взаимодействия обусловливает образование у-аддуктов в случае способности нуклеофила к одноэлектронному переносу на катион. При отсутствии способности нуклеофила к переносу электрона реализуется так называемый полярный или ионный механизм, обеспечивающий селективность а-присоединения. Не исключается возможность при определенных условиях протекания реакций смешанного типа.

Несмотря на продолжающуюся дискуссию об одноактном и ступенчатом механизмах гидридного переноса, все же в современной литературе преобладают данные в пользу последнего. Можно также отметить, что последовательный перенос электрона, протона и электрона (ЕРЕ) принят химическим сообществом как наиболее вероятный механизм гидридного переноса с участием коэнзимов. Один из самых ярких сторонников этой концепции О.Ю.Охлобыстин писал в заключение своей книги44: «Элементарные акты переноса электрона - это те звенья, последовательность которых обусловливает возможность самых сложных органических реакций, а эти последние, в свою очередь, моделируют еще более сложные биологические процессы. Не случайно, что транспорт электрона - одна из наиболее существенных проблем современной биохимии». Нобелевский лауреат Альберт Сент-Дьерди утверждал202, что жизнь управляется именно электронами. Электроны с помощью солнца поднимаются на более высокие энергетические уровни, а затем в живых системах отдают порциями свою избыточную энергию. Важно то, что электроны проходят этот цикл по одиночке, возбуждаясь и проходя через цитохромы, поскольку центральный атом металла в цитохромах может испытывать только одноэлектронные превращения.

Противоречивость имеющихся на сегодня результатов побуждает продолжить исследования механизма разрыва связей C(sp3)-H в дигидропиридиновых аналогах, тем более, что вопросы влияния структуры дигидросоединений, влияние электронной природы заместителей как в гетерокольце, так и в гемиальном узле на гидридную активность, соотношение понятий «гидридная подвижность» и «протонная подвижность» все еще остаются актуальными.

Исследование тонкого механизма разрыва C(sp3)-H связи в дигидроазинах в последнее время обрело «второе дыхание» в связи с созданием лекарственных и технических средств на основе производных дигидропиридина, антиоксидантов, ферментативных реакторов и биоэлектрохимических систем, молекулярных устройств (переключателей, антенн, сенсоров и т.п.), а также использованием частично гидрированных гетероаренов в качестве реагентов для стерео-селективного гидрирования.

3. Азины и азиниевые катионы. Синтез, строение, электронодонорные и электроноакцепторные свойства

Азины являются ароматическими азотсодержащими соединениями, производными пиридина. Наличие электроотрицательного атома азота в гетероцикле приводит к понижению и перераспределению электронной плотности в системе л я-связей, а также а-связей. В результате этого азины относят к электронодефицитным соединениям, для которых реакции электрофильного замещения затруднены. Еще большее перераспределение электронной плотности и торможение электрофильного замещения характерно для катионов азиния. По сравнению с аренами отличительным свойством азинов, их протонных и четвертичных солей является способность присоединения нуклеофильных реагентов к атомам углерода C=N связей гетероцикла. В производных пиридина и его катионах электронная плотность неравномерно распределена по атомам углерода и определяет ориентацию нуклеофильной атаки в а- и у-положения в зависимости от реакционных условий и строения гетероцикла.

С учетом того, что перевод азинов в форму катионов значительно увеличивает их реакционную способность по отношению к нуклеофилам, основное внимание в работе было сосредоточено на изучении свойств и взаимодействий катионов азиния. Азиниевая структура может быть получена при алкилировании, арилировании, ацилировании, протонировании, N-окислении, образовании комплекса с металлом или водородной связи. N-алкилазиниевые катионы являются менее активными реагентами, однако они не чувствительны к реакционным условиям, в отличие от малоустойчивых N-ацильных солей и N-окисей, а также обратимых форм азиниевых катионов, таких как протонные соли. В работе был синтезирован ряд четвертичных N-алкильных азиниевых солей с последовательным изменением структуры за счет введения в пиридиновый цикл заместителей различной электронной природы, аза-группы, аннелирования одного или двух бензольных колец.

3.1. Особенности кватернизацнн азиновых оснований

Исследованные в работе четвертичные соли 1-28 получены известными методами -взаимодействием соответствующих азиновых оснований с традиционно используемыми для этой цели алкилгалогенидами (в основном йодиды). Синтез ряда N-алкильных солей хинолиния и акридиния, трудно подвергающихся алкилированию, был модифицирован с использованием активных алкилирующих агентов, таких как диметилсульфат, метиловый эфир лара-толуолсульфокислоты, борфторид триэтилоксония. Алкилирование сильно замедляется с ростом длины алкильной цепочки. Например, хинолин крайне медленно кватернизовался н-гептил йодидом. Основное влияние на легкость алкилирования оказывет строение исходного гетероциклического азотсодержащего основания.

R1 r2

1 Н н

2 Н CONH2

3 CN CONH2

R1 r2 r3

4 Н н н

5 СН3 н н

6 Н СНз Н

7 СН3 СН3 Н

8 Н Н 5-N02

9 Н Н 8-N02

10 Н Н 7,8-бензо

11 Н CN Н

12-16 <!„,

12 13 14 15 16 Н СН3 С2Н5 Ph CN

17,18 R

17 18

R1 Н CN

19,20 fc

19 20 Н CN

27,28 сн,

Реакция кватернизации состоит в донорно-акцепторном взаимодействии, при котором происходит обобществление легко доступной зр2-электронной пары азагруппы гетероцикла с электрофильным агентом, в данном случае с катионом карбения галогеналкила. В какой-то степени способность азагруппы к передаче электронной пары акцептору можно характеризовать основностью. Как известно, между основностью азинов и легкостью алкилирования существует определенная корреляция. В отсутствие стерических помех заместители влияют на скорость кватернизации также как на основность, т.е. электронодонорные группы облегчают процесс, а электроноакцепторные замедляют его. Так, например, метальные производные хинолина (2-метил-, 4-метил-, 2,4-диметилхинолин) легко алкилировались йодистым метилом (в ДМФА или бензоле) при комнатной температуре, тогда как реакцию с 5-нитрохинолином вели в течение 3-4 часов при 60 °С. 8-Нитрохинолин удалось алкилировать только диметилсульфатом в нитробензоле, при температуре 160 °С. Наличие электроноакцепторной нитрильной группы в акридине привело к тому, что 9-цианоакридин не реагировал с йодистым метилом и метиловым эфиром лара-толуолсульфокислоты. Ы-метил-9-цианоакридиний 16 был получен только при взаимодействии исходного основания с диметилсульфатом в нитробензоле при нагревании реакционного раствора до 160 °С. Тогда как акридин и его 9-алкильные и 9-фенильные производные были кватернизованы йодистым метилом в растворе ДМФА при нагревании раствора до 60 °С.

Основность гетероцикла не является определяющим фактором при прогнозировании легкости кватернизации. Все диазины и бензодиазины менее основны, чем пиридин. Тем не менее, они кватернизовались непосредственно йодистым метилом без участия растворителя или в растворителе (метанол, бензол) довольно легко. Исходя из относительной основности пиридина (5.23), хинолина (4.94), изохинолина (5.40), фенантридина (4.52) и акридина (5.60) можно было ожидать, что легче всего будет кватернизоваться акридин, а труднее фенантридин. На практике самым активным оказался изохинолин, его реакция с йодистым метилом в растворе бензола идет с сильным разогревом реакционной смеси, так что требуется охлаждение. Хинолин и пиридин алкилировались при комнатной температуре (метанол или бензол), тогда как фенантридин и акридин - в ДМФА при 60 °С. Такие различия объясняются пространственным экранированием гетероатома ор/ио-конденсированным бензоядром. В случае изохинолина такое экранирование отсутствует. Наиболее наглядно пространственные препятствия проявились при кватернизации бензо[Ь]хинолина, четвертичную соль которого удалось получить только при высокой температуре (150 °С) в нитробензоле при реакции с диметилсульфатом. Трудность алкилирования 8-нитрохинолина объясняется не только электронным, но и пространственным влияниями заместителя. Причем, стерические факторы имеют большее значение. Нам не удалось даже в очень жестких условиях (высокая температура, давление) подвергнуть алкилированию 8-нитропроизводные хинальдина и лепидина.

3.2. Спектры ЯМР !Н азиниевых катионов

Строение синтезированных азиниевых катионов хорошо подтверждается данными ЯМР *Н. Кватернизация азинов вызывает значительные изменения в химических сдвигах протонов гетероциклического кольца относительно положения этих сигналов в спектрах соответствующих оснований. В среднем эффект кватернизации составляет величины от 0.7 до 1.0 м.д. Если протоны азиновых оснований поглощают в основном в диапазоне 7.59.0 м.д., то для катионов, естественно, этот диапазон составляет величины в пределах от 8.5 до 10.0 м.д. (табл. 1). Протоны N-метильной группы подавляющего большинства катионов поглощают в диапазоне 4.3-4.8 м.д.

1.0.N.Chupakhin, V.N.Charushin, H.C.van der Plas. Nucleophilic Aromatic Substitution of Hydrogen. Academic Press, New York, 1994.367 P.

2. А.Ф.Пожарский. Теоретические основы химии гетероциклов. М.: Химия.1985.278С.

3. D.N.Kozhevnikov, V.L.Rusinov, O.N.Chupakhin. 1,2,4-Triasine N-Oxides. Adv. In Heterocycl. Chem., 2002. vol. 82. P. 261-305.

4. S.Ostrowski, N.Urbanska, A.Mikus. Nucleophilic Substitution of Hydrogen in meso-Nitroaryl-Substituted Porphyrins -Unprotected at the NH-Centers in the Core Ring. Tetrahedron Lett. 2003. Vol. 44. N. 23. P. 4373-4377.

5. C.M.Sanches, MJ.Iglesias, LJ.Alvarez, F.L.Ortiz. Nucleophilic Aromatic Substitution of Hydrogen through Lithiated Phosphine Borane Complexes and N-Phosphorylphosphazenes. Tetrahedron Lett. 2003. Vol. 44. N 46. P. 8441-8444.

6. M.Makosza, K.Wojciechowski.Nucleophilic Substitution of Hydrogen in Heterocyclic Chemistry. Chem. Rev. 2004. Vol. 104. N 5. P. 2631-2666.

7. Д.Джоуль, К.Милс. Химия гетероциклических соединений. Мир, Москва, 2004.

8. V.N.Charushin, O.N.Chupakhin, H.C.van der Plas. Reactions of Azines with Bifunctional Nucleophiles: Cyclization and Ring Transformations. Adv. in Heterocycl. Chem. 1988. Vol. 43. P. 301-353.

9. O.N.Chupakhin, V.N.Charushin., A.L.Chernyshev. Applications of'H, ,3C and ,5N NMR in the Chemistry of 1,4-diazines. Progress in NMR Spectroscopy. 1988. Vol. 20. P. 95205.

10. V.N.Charushin, S.G.Alexeev, O.N.Chupakhin, H.C.van der Plas. Behavior of Monocyclic 1,2,4-Triazines in Reactions with C-, N-,0- and S-Nucleophiles. Adv. in Heterocycl. Chem. 1989. Vol.46. P. 73-142.

11. O.N.Chupakhin, B.V.Rudakov, S.G.Alexeev, V.N.Charushin. Recent Advances in the Chemistry of as-1,2,4-triazinium salts. Heterocycles. 1992. Vol. 33. P. 931-972.

12. Д.Н.Кожевников, ВЛ.Русинов, О.Н.Чупахин. 1,2,4-Триазин-^оксиды и их аннелированные производные. Успехи химии. 1998. Т. 67. С. 707-722.

13. О.Н.Чупахин, Д.Г.Береснев. Нуклеофильная атака на незамещенный атом углерода азинов и нитроаренов эффективная методололгия построения гетероциклических систем. Успехи химии. 2002. Т. 71. С. 803-818.

14. В.Н.Чарушин, ВЛ.Русинов, Л.И.Русинова, О.Н.Чупахин. Вестник УГТУ-УПИ, серия хим. 2004. №37,26.

15. V.N.Charushin, O.N.Chupakhin. Sn" methodology and new approaches to condensed heterocyclic systems. Pure andAppl. Chem. 2004. Vol. 76. N 9. P. 1627-1631.

16. И.Н.Егоров, Г.В.Зырянов, ВЛ.Русинов, О.Н.Чупахин. Ассиметрическая индукция в реакциях нуклеофильного присоединения в ряду ароматических азинов. Успехи химии. 2005. Т. 74. № 12. С. 1176-1192.

17. Э.Косовер. Реакции с участием комплексов с переносом заряда. В кн. «Новые проблемы физической органической химии». М. Мир. 1969. С. 36-94.

18. U.Eisner, J.Kuthan. Chemistry of Dihydropyridines. Chem. Rev. 1972 Vol. 72. P. 1-204.

19. Р.Дж.Пирсон, И.Зонгстад. Концепция ЖМКО. Успехи химии. 1969. С. 1223-1241. 34. R.E.Lyle, P.S.And. Reaction of Quinoline Salts with ЫАЩ4. Adv. InHetercycl. Chem.1966. Vol. 6. P. 45-62.

20. N.S.Mani, P.Chen, T.KJones. Addition of Grignard Reagents to Quinolinium Salts: Evidence for a Unique Redox Reaction between a 1,4- and a 1,2-Dihydroquinoline. J. Org. Chem. 1999. Vol. 64. N 18. P. 6911-6914.

21. Г.Т.Пилюгин, Б.М.Гуцуляк. Успехи в области синтеза, исследований и примененения хинолиновых оснований. Успехи химии. 1963. Т.32. № 3. С. 388-402.

22. S.Fukuzumi, M.Fujita, J.Murata, M.Chanon. Regioselective Addition of 2-Nitropropane Anion to NAD+ Analogues. J.Chem. Soc. Perkin Trans. 2.1994. N 7. P. 1597-1602.

23. A.Kaufman, A.Albrtini. Uber Cyan-cyclamine. Ber. 1909. B. 42. N 13. S.3776-3781.

24. A.Reissert. Ueber die Einfuerung der Benzoylgruppe in tertiare cyclische Basen. Ber. 1905. B. 38. N.2. S. 1610-1618.

25. F.D.Popp. The Chemistry of Reissrt Compounds. Bull. Soc. Chim. Belg. 1981. Vol. 90. N. 6. P. 609-628.

26. R.Bramley and M.D Johnson. N-Substituted Heterocyclic Cations. Part V. The Use of Proton Magnetic Resonance in the Solution of the some Classical Structur Problems. J. Chem. Soc. 1965. N 2. P. 1372-1376.

27. И.С.Подцубный. Региоселективность реакций пиридиновых и хинолиновых солей с различными нуклеофилами. Химия гетероцикл. соедин. 1995. № 6. С. 774-815.

28. S.Fukuzumi, M.Fujita, S.Noura, K.Ohkubo, T.Suenobu, Y.Araki, O.Ito. Regioreversed Thermal and Photochemical Reduction of 10-Methylacridinium and 1249

29. Methylquinolinium Ions by Organosilanes and Organostannanes. J.Phys.Chem. 2001. Vol. 105. N10. P. 1857-1868.

30. Э.Косовер. Пирндинил-радикалы в биологии. В кн. Свободные радикалы в биологии (ред. У.Прайор). М.: Мир. 1979. Т. 2. С. 9.

31. Н.Т.Берберова, О.Ю.Охлобыетин. Одноэлектронный перенос при дегидрироароматизации гетероциклических соединений. Химия гетероцикл. соед. 1984. №8. С. 1011-1025.

32. ИЛ.Постовский, О.Н.Чупахин, А.И.Матерн. О механизме гидридного переноса в ряду дигидропиридина и его аналогов. Химия гетероцикл. соединений. 1984.1. N. 10. С. 1299-1314.

33. O.Pestovsky, A.Bakas, J.H.Espenson. Kinetics and Mechanism of the Oxidation of 10-methyl-9,10-dihydroacridine by Chromium (IV, V, VI): Electron vs Hydrogen Atom vs Hydride Transfer. J. Am. Chem. Soc. 1998. Vol. 120. N. 51. P. 13422-13428.

34. P.N.Barlett, E.Simon.Measurement of the Kinetic Isotope Effect for the Oxidation of NADH at a Poly(aniline)-Modifired Electrode. J. Am. Chem. Soc. 2003. Vol. 125. N 14. P.4014-4015.

35. S.Fukuzumi. Bioinspired Electron-Transfer Systems and Application. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2006. Vol. 79. N 2. P. 177- 195.

36. В.И.Слесарев .Химия. Основы химии живого. С. П/б.: Химиздат. 2001. С. 787.

37. Н.А.Тюкавкина, Ю.И.Бауков. Биоорганическая химия. М.: Дрофа. 2005. С. 440.

38. С.Д. Варфоломеев. Химическая энзимология. М.: Академия. 2005. С. 480.

39. О.Ю.Охлобыетин. Перенос электрона в органических реакциях. Изд-во Ростовского ун-та, Ростов на Дону, 1974. С. 120.

40. К.А.Билевич, О.Ю.Охлобыетин. Перенос электрона как элементарный акт органических реакций. Успехи химии. 1968. Т. 37. № 12. С. 2102-2118.

41. И.П.Белецкая, А.Н.Кашин. Одноэлектронный перенос в органических реакциях. ЖВХО. 1979. Т. 24 № 2. С. 148-156.

42. S.Fukuzumi. New Persrective of Electron Transfer Chemistry. Org. Biomol. Chem. 2003. N 1. P. 609-620.

43. C.Costentin, M.Robert, J.-M.Saveant. Electrochemical Concerted Proton and Electron

44. Transfers. Potential-Dependent Rate Constant, Reorganisation Factors, Proton Tunneling and Isotope Effects. J. Electroanalytic. Chem. 2006. Vol. 588. N 2. P. 197206.

45. М.Байзер. Электрохимия органических соединений. М.: Мир. 1976.

46. Д.Шрайвер, П.Эткинс. Неорганическая химия, М.: Мир.2004.

47. R.A.Markus. Electron Transfer Reactions Chemistry: Theory and Experiment. Angew. Chem. Int. Ed. 2003. Vol. 32. P. 1111-1121.

48. И.Тиноко, К.Зауер, Дж.Вэнг, Дж.Паглиси. Физическая химия. Принципы и применение в биологических науках. М.: Техносфера, 2005.

49. P.Varnai, A,Warchel. Computer Simulation Studies of the Catalytic Mechanism of Human Aldose Reductase. J. Am. Chem. Soc. 2000. Vol. 122. N 16. P. 3849-3860.

50. R.Reichenbach-Klinke, M.Kruppa, B.Koenig. NADH Model Systems Functionalized with Zn(II)-cyclen as Flavin Binding Site-Structure Dependence of the Redox Reaction within Reversible Aggregates. J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 121. P. 12999-13007.

51. S.R.Billeter, S.P.Webb, P.K.Agarwal, T.Iordanov, S.Hammes-Schiffer. Hydride Transfer in Liver Alcohol Dehydrogenase: Quantum Dynamics, Kinetics Isotope Effects, and the Role of Enzyme Motion. J. Am. Chem. Soc. 2001. Vol. 123. P.l 1262-11272.

52. Rostov and S. Hammes-Schiffer. Theoretical Formulation for Electron Transfer Coupled to Multiple Protons: Application to Amidinium-carboxylate Interfaces. J. Chem. Phys. 2001. Vol. 115. P. 285-296.

53. S. Hammes-Schiffer. Quantum-Classical Simulation Vethod for Hydrogen Transfer in Enzymes: a Case Stady of Dihydrofolate Reductase. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004. Vol. 14. N2. P. 192-201.

54. S. Hammes-Schiffer. Comparison of Hydride, Hydrogen Atom, and Proton-Coupled Electron Transfer Reactions. Chem. Phys. Chem. 2002. Vol. 3. P. 33-42.

55. I.S.Lee, V.V.Kreevoy. The Tightness Contribution to the Bronsted alpha for Hydride Transfer between NAD+ Analogues. J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 124. N. 26. P. 77557761.

56. B.J.Zhao, X.Q.Zhu, Y.Lu, C.Z.Xia, J.P.Cheng. Kinetic and Mechanistic Investigation on the Oxidation of Hantzsch 1,4-Dihydropyridines with the Tropylium Cation: a Model for NADH Oxidation. Tetrahedron Lett. 2000. Vol. 40, N 2. P. 257-260.

57. C.Yanez, C.Lopez-Alarcon, C.Camargo, V.Valanzuela, J.A.Squella, L.J.Nunez-Vergara. Stuctural Effects on the Reactivity 1,4- Dihydropyrimidines with Alkylperoxyl Radicals and ABTS Radical Cation. Bioorg. Medic. Chem. 2004. Vol. 12. N. 9. P. 24592468.

58. Y.Lu, Y.Zhao, K.L.Handoo, V.D.Parker Hydride-Exchange Reactions between NADH and NAD* Model Compounds under non-Steady-State Conditions. Apparent and Real Kinetic Isotope Effects. J. Biomol. Chem. 2003. Vol. 1. P. 173-181.

59. S.Fukuzumi, O.Inada, T.Suenobu. Mechanism of Electron Transfer Oxidation of NADH Analogues and Chemiluminescence. Detection of Keto and Enol Radical Cations. J. Am. Chem. Soc. 2003. Vol. 125. N 16. P. 4808-4816.

60. X.Q.Zhu, H.R.Li, Q.Li, T,Ai, J.V.Lu, Y.Yang,, J.P.Cheng. Determination of the of C4-H Bond Dissociation Energies of NADH and their Radical Cation in Acetonitrle. Chem. Eur. J. 2003. Vol. 9. P. 871-880.

61. X-Q.Zhu, Y.Yang, M.Zhang, J-P.Cheng. Ferst Estimation of C4-H Bond Dissociation Energies of NADH and its Radical Cation in Aqueous Solution. J. Am. Chem. Soc. 2003. Vol. 125. N50. P. 15928-15299.

62. J.P.Cheng, Y.Lu, X.Zhu, L.Mu. Energetics of Multistep versuc One-Step Hydride Transfer Reactions of Reduced Nicotinamide Adenide Dinucleotide (NADH) Models with Organic Cations and p-Quinones. J. Org. Chem. 1998. Vol. 63. N 18. P. 6108-6114.

63. N.Scherbak, A.Strid, L.A.Eriksson. Non-Enzymatic Oxidation of NADH by Quinones. Chem. Phys. Letters. 2005. Vol. 414. N 1-3. P. 243-247.

64. T.Matsuo, J.M.Mayer. Oxidations of NADH Analogues by cis-RuIV(bpy)2(py)(0)2+ Occur by Hydrogen-Atom Transfer Rather than by Hydride Transfer. Inorg. Chem. 2005. Vol. 44. N 7. P. 2150-2158.

65. A.Ohno, S.Oda, N.Yamazaki. NAD(P)+-NAD(P)H Models. Effect of Magnesium Ion on the Stereochemistry in Oxidation of NAD(P)H Analog.

66. G.-X.He, A.Blasko, T.C.Bruice. 'H NMR Stady of the Rates fnd Isotope Effects of NADH Model Transfer Reaction. Biorg. Chem. 1993. Vol. 21. P. 423-429.

67. A.Ohno, S.Oda, Y.Ishikawa, N.Yamazaki. Oxidation of NAD(P)H Analog in the Presence of Mg+. J. Org. Chem. 2000. Vol. 65. N 20. P. 6381-6387.

68. B.Han, Z.Liu, Q.Liu, L.Yang, Z-L.Liu, W.Yu. An Efficient Aerobic Oxidative Aromatisation of Hantzsch 1,4-Dihydropyridines and 1,3,5-trisubstituted Pyrazolines. Tetrahedron. 2006. Vol. 62. N. 11. P. 2492-2496.

69. P.van Eikeren, D.Grier. Isotope effect in the N-benzyldihydronicotinamide/N-benzylnicotinamide Salts Transhydrogenation reaction. J. Am. Chem. Soc. 1977. Vol. 99. N 24. P. 8057-8060.

70. A.K.CoIter, G.Saito, F.J.Sharom. Hydride Transfet Reactions. Oxidation of N-Methylacridan by я-Acceptors. Can. J. Chem. 1977.Vol. 55. N 12. P. 2741-2751.

71. JJ.Steffens, D.M. Chipman. Reactions of Dihydronicotinamides. I. Evidence for an Intermediate in the Reduction of Trifluoroacetophcnone by 1-Substituted Dihydronicotinamides J. Am. Chem. Soc. 1971. Vol. 93. N 24. P. 6694-6696.

72. D.M.Chipman, R.Yaniv, P.EikereaModel for Nicotinamide Coenzymes. Isotope Effect Discrepancies in the Reaction of Dihydronicotinamides with Trifluoroacetophenone are Due to Adduct Formation. J. Am. Chem. Soc. Vol.102. N. 9. P. 3244-3246.

73. K.K.Park, H.-G.Kim, J.W.Park. Kinetic Stadies on the Reactions of NADH Analogs: Effects of 3-Substituents of l-BenzyI-l,4-Dihydropyridines. Bull. Korean Chem. Soc. 1989. Vol. 10. N. 5. P. 448-451.

74. A.Ohno, S.Yasui, H.Yamamoto, S.Oka.,Y.Onishi. Reduction by Model of NAD(P)H. XVII. Isotope Effect and Magnesium Ion Catalysis. Bull. Chem. Soc. Jap. 1978. Vol. 51. N 1. P.294-299.

75. A.Ohno, H.Kobayashi, T.Goto, S.Oka.Nad(P)+-NAD(P)H Models. 49. Proximity Effect of a Phenyl Group on the Electron Transfer Process. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1984. Vol. 57. N.5.P. 1279-1282.

76. A.Ohno, T.Kimura, H.Yamamoto, S.Oka,Y.Ohnisi. Reduction by a Model of NAD(P)H. XIV. Mechanistic Consideration on the Role of Metall Ion. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1977. Vol. 50. N6. P. 1538-1548.

77. S.Fukuzumi, J.Yasa, T.Suenobu. Scandium Ion-Promoted Reduction of Heterocyclic N=N Doubl Bond. Hydride Transfer vs Electron Transfer. J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 124. N. 42. P. 12566-12573.

78. S.Fukuzumi, K.Ohkubo, T.Okamoto. Metal Ion-Catalyzed Diels-Alder and Hydride Transfer Reactions. Catalysis of Metal Ions in the Electron-Transfer Step. J. Am. Chem.

79. Soc. 2002. Vol. 124. N47. P. 14147-14155.

80. P.Santos-Alvarez, P.G.Molina, M.J.Lobo-Castanon, AJ.Miranda-Ordieres.EIectrocatalytic Oxidation of NADH at Polyadenylic Acid Modified Graphite Electrodes. Eleclroanalysis. 2002. Vol. 14. N 22. P. 1543-1549.

81. N.Santos-Alvarez, MJ.Lobo-Castanon, A.J.Miranda-Ordieres, P.Tunon-Blanco. Electrocatalytic Oxidation of NADH by Oxidized s-Adenosyl-L-Methionine (SAMe): Application to NADH and SAMe Determinations. Eleclroanalysis. 2004. Vol. 16. N 11. P. 881-887.

82. S.M.Golabi, I.Irannejad. Preparation and Electrochemical Stady of Fisetin Modified Glassy Carbon Elrctrode. Application and Determination of NADH and Ascorbic Acid. Eleclroanalisis. 2005. Vol. 17. N 11, P. 985-996.

83. A.S.Santos, L.Gorton, LT.Kubota. Electrocatalytic NADH Oxidation Using an Electrode Based on Meldola Blue Immobilized on Silica Coated with Niobium Oxide. Electroanalysis. 2002. Vol. 14. N 12. P. 805-612.

84. F.D.Munteanu, D.Dici, I.C.Popescu, L.Gorton. NADH Oxidation Using Carbonaceous Electrodes Modified with Dibenzo-Dithia-Diasapentacene. Eleclroanalysis. 2003. Vol. 15. N5-6. P. 383-391.

85. R.Kataky, E.Morgan. Potential of Enzyme Mimics in Biomimetic Sensors: a Modified-Cyclodextrin as a Dehydrogenase Enzyme Mimic. Biosensors and Bioelectronics. 2003. Vol. 18. N 11. P. 1407-1417.

86. Я.Р.Улдрикис, А.О.Кумерова, ГЛ.Дубур. Окисление 1,4-дигидропиридинов. 2.

87. Реакционная способность при окислении хлоранилом. Химия гетероцикл. соединений. 1973. № 5. С. 691-694.

88. L.C.Kurz, J.L.Kurz. Comment on the Use of Linear Free-Energy Slopes as Criteris for Distinguishing Hydride-Ion from Hydrogen-Atom Transfer in Reactions of Pyridine-Nucleotide Coenzymes. Eur. J. Biochem. 1978. Vol. 90. N 2. P. 283-285.

89. J.Klima, L.Kurfurst, L.Kuthan, J.Volke. Electrolyticaly Generated Radical Cations of 1,4-Dihydropyridine Derivatives in Solution. Tetrahedron. Lett. 1977. Vol. 31. P. 2725-2728.

90. Я.П.Страдынь, Ю.И.Бейлис, Г.Я.Дубур, Т.Я.Слонская. Стадия депротонизации при электрохимическом окислении производных 1,4-дигидропиридина. Изв. АНЛатв.

91. ССР, сер. хим. 1978. № 3. С. 372-375.

92. И.М.Сосонкин, В.А.Субботин, В.Н.Чарушин, О.Н.Чупахин. К механизму нуклеофильного замещения водорода. Электронный перенос в реакции окисления замещённых 9,10-дигидроакридинов. Доклады Академии наук СССР. 1976. Т. 229. №4. С. 888-891.

93. J.Moiroux, S.Deycard, J.Malinsky. J. Eleclroanal. Chem., 194,99 (1985)

94. J.Ludvic, J.Volke, J.Klima. Eleclrochim. Acta, 32,1063 (1987)

95. В.И.Шилов, О.Н.Чупахин, И.М.Сосонкин, В.А.Субботин. Нуклеофильное замещение водорода в азинах. X. Промежуточные продукты в реакциях оксиарилирования катиона акридиния. Журн. орг. химии. 1980. Т. 16. № 1. С. 202209.

96. T.Sturm, H.Kiesele, E.Daltrozzo. Electctrochemishe Oxidation von Acridanen. Chem. Ber. 1978. Bd. 111. N. 2. P. 227-239.

97. S.Fukuzumi, Y.Tokuda, T.Kitano, T.Okamoto, Y.Otera. Electron-Transfer of 9-Substituted 10-Methyl-9,10-dihydroacridines. Cleavage of the C-H vs C-C Bond of Radical Cations. J. Am. Chem. Soc. 1993. Vol. 115. N 20. P. 8960-8968.

98. J.W.Happ, E.G.Janzen. Electron Spin Resonance Stadies of Radical Formation in Nucleofilic Addition Reactions. Il.Cyanide Ion Addition to Electrophylic Compounds. The N-Methyl-9-cyanoacridanyl Radical J. Org. Chem. 1970. Vol.35. N 1. P. 96-102.

99. A.R.Katritsky, A.F.Pozharskyi. Handbook of Heterocyclic Chemistry. Pergamon, New York, 2000, P. 216.

100. О.Н.Чупахин. Одноэлектронный перенос в органической химии. СОЖ. 2001. № 10. С.33-37.

101. О.Н.Чупахин, В.Н.Чарушин, И.М.Сосонкин, Е.Г.Ковалев, Г.К.Калб, И.Я.Постовский. К механизму нуклеофильного замещения водорода в азинах. IV. Роль одноэлектронного переноса в реакциях с ариламинами. Химия гетероцикл. соединений. 1977. № 5. С. 690-694.

102. О.Н.Чупахин, В.И.Шилов, В.Ф.Грязев. Гемолитический распад связи С-С в о-комплексе, отвечающем нуклеофильному замещению водорода в гетероциклическом катионе. Химия гетероцикл. соединений. 1979. № 8. С. 17361137.

103. О.Н.Чупахин. Нуклеофильное замещение водорода в азинах и родственных системах. 1980. Изв. СО АН. Сер. хим. № 2. С. 46-56.

104. M.Jin,D.Zhang, L.Yang, Y.Liu, Z.Liu. BNAH-meditad free radical addition to aromatic imines. Tetrahedron Lett. 2000. Vol. 41. N 38. P. 7357-7360.

105. F.Marcinek, J.Adamus, K.Huben, J.Gebicki, T.J.Bartezak, P.Bednarek, T.Bally.Hydrogen-Transferred Radical Cations of NADH Model Compounds. 1. Spontaneous Tautomerisation. J. Am. Chem. Soc. 2000. Vol. 122. N 3. P. 437-443.

106. A.Marcinek, J.Rogowski, J.Adamus, J.Gebicki. Hydrogen Transferred Radical Cations of NADH Model Compounds. 2. Sequental Electron-Proton Addition to NAD+. J. Phys. Chem. A. 2000. Vol. 104. N 4. P. 718-723.

107. A.Ohno, N.Kito. Mechanism of the Reduction of Thiobezophenone by N-Benzyl-1,4-Dihydronicotinamide. A Model Reaction for Biological NAD(P)H-Reduction. Chem. Lett. 1972. N4. P. 369-373.

108. K.Ohkubo, S.Fukuzumi. 100 Selective Oxygenation of p-Xylene to p-ToIualdehyde via Photoinduced Electron Transfer. Org. Lett. 2000. Vol. 2. N 23. P. 3647-3650.

109. S.Fukuzumi, K.Ohkubo, T.Suenobu, K.Kato, M.Fujitsuka, O.Ito. Photoalkylation of 10-Alkylacridinium Ion via a Charge-Shift Type of Photoinduced Electron Transfer Controlled by Solvent Polarity. J Am. Chem. Soc. 2001. Vol. 123. N 35. P. 8459-8467.

110. S.Fukuzumi, Y.Fujita, T.Suenobu, H.Imahori, Y.Araki, O.Ito. Dehydrogenation vs Oxygenation in Photosensitized Oxidation of 9-Substituted 10-Methyl-9,10-dihydroacridine in the Presence of Scanlium Ion. J.Phys.Chem. A. 2002. Vol. 106. N 7. P. 1465-1472.

111. Н.Т.Берберова, Б.П.Ивахненко, А.С.Морковник, О.Ю.Охлобыетин. Катион-радикал1.3-диметил-2-фенилбензимидазолина и его распад. Химия гетероц. соединений. 1979. Т. 15. №12. С. 1110-1113.

112. О.М.Полумбрик, Г.Ф.Дворко, О.М.Гришин. Реакция трифенилвердазила с N-бензил-1,4-дигидроникотинамидом. Укр. хим. ж. 1969. Т. 35. № 12. С. 13401245.

113. Г.Ф.Дворко, О.М.Полумбрик. Эффект специфической сольватации в реакциях трифенилвердазильных радикалов с дигидропиридинами. Докл. АН СССР. 1971. Т. 192. № 6. С. 1278-1280.

114. О.М.Полумбрик. Успехи химии вердазильных радикалов. Успехи химии. 1978. Т. 47. № 8. С. 1444-1451.

115. T.J.van Bergen, T.Mulder, R.A. van Veen, R.M.Kellog. Hydride Transfer from 1,4-Dihydropyridine. Tetrah. 1978. Vol. 34. N. 15. P. 2377-2383.

116. H.Park, G.G.Girdakukas, D.B.Northrop. Effect of Pressure on a Heavy-Atom Isotope Effect of Yeast Alcohol Dehydrogenase. J. Am. Chem. Soc.2006. Vol. 128. N. 6. P. 18681872.

117. R.A.Dick, T.W.Kensler. The Catalytic and Kinetic Mechanisms of NADPH-Dependent Alkenal/one Oxidoreductase. J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279. N. 17. P. 17269-17277.

118. M.Yamaguchi, C.D.Stout, Y.Hatefi. The Proton Channel of the Energy-Transducing Nicotinamide Nucleotide Transhydrogenase of Escherichia Coly. J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277. N. 37. P. 33670-33675.

119. C.Carra, N.Iordanova, and S.Hammes-Schiffer. Proton-Coupled Electron Transfer in a Model for Tyrosine Oxidation in Photosistem II. J.Am.Chem.Soc. 2003. Vol. 125. P. 10429-10436.

120. Stereospecificity in Dependent Dehydrogenase Enzymes. J. Am. Chem. Soc. 1993. Vol. 115.2125-2132.

121. L.P.Olson, T.C.Bruice. Ab Initio and Electron Tunneling Calculations Related to the

122. M.Nichimine, K.Okubo, T.Komori, S.Fukuzumi. Reversed Effect of DNA on Hydride Transfer and Electron Transfer Reactions of Acridinium and Quinolinium Ions. Chem. Comm. 2003. P. 1886-1887.

123. S.Fukuzumi, K.Yukimoto, K.Okubo. DNA Cleavage Idnuced by Thermal Electron Transfer from a Dimeric NADH Analogue to Acridinium Ions in the Presence of Oxygen. J. Am. Chem. Soc. 2004. Vol. 126. N 40. P. 12794-12795.

124. J.B.Lackson, SJ.Peake, S.A.White. FEBS Letters, 464,1 (1999).

125. E.C.Stevenson, P.L.Spedding. Regeneration of NADH in a Bioreactor Using Years Cells Immobiliced in Alginate Fibre. II: Detailed Results. J. Chem. Technol. Biotechnol. 1999.Vol. 65. N. 3. P. 286-292.

126. N.Kanomata, T.Nakata. A Compact Chemical Miniature of a Holoenzyme, Coenzyme

127. NADH Linked Dehydrogenase. Design and Sinthesis of Bridged NADH Models and Their Highly Enantioselective Reduction. J. Am. Chem. Soc. 2000. Vol. 122. N 19. P. 4563-4568.

128. M.Zlatovic, D.Sladic., MJ.Gasic. The Kinetics of the Reduction of the Lipophilic Quinone Avarone by n-AIkyI-l,4-dihydronicotinamides of Various Lipophilicities. J. Serb. Chem. Soc. 1999. Vol. 64. N. 11. P. 647-654.

129. H.J.Li, J.Basran, N.S.Scrutton. Electron Transfer from Flavin to Iron in the Pseudomonas Oleovorans Rubredoxin Reductase-Rubredoxin Electron Transfer Complex. Biochem. 1998. Vol. 37. N. 44. P. 15513-15522.

130. B.Nidetzky, M.Klimacek, P.Mayr. Transient-State and Steady-State Kinetic Studies of the Mechanism of NADH-Dependent Aldehyde Reduction Catalyzed by Xylose Reductase from the Yeast Candida Tenuis. Biochem. 2001. Vol. 40. N. 34. P. 1037110381.

131. J.A.Hermoso, M.Medinf, N.Cortez, N.Carrillo. The Ferredoxin-NADP(H) Reductase from Rhodobacter Capsulatus: Molecular Structure and Catalytic Mechanism. Biochem. 2005. Vol. 44. N. 35. P. 11730-11740.

132. R.Neeli, O.Roitel, N.S.Scrutton, A.W.Munro Switching Pyridine Nucleotide Specificity in P450 BM3. J. Biol. Chem. 2005. Vol. 280. N. 18. P. 17634-17644.

133. R.Oschima, S.Fuchinoba, F.Su, L.Zhang, N.Takaya, H.Shoun. Structural Evidence for Direct Hydride Transfer from NADH to Cytochrome P450nor. J. Mol. Biol. 2004. Vol. 342. N. 1.Р. 207-217.

134. Г.Тирзитис, Э.Казуш, Г.Дубурс. Реакции производных 1,4-дигидропиридина с пероксинитрильным анионом. Химия гетероцикл. соединений. 1998. № 3. С. 355

135. A.Hilgeroth, A.Billich, H.Lilie. Synthesis and Biological Evaluation of First N-Alkyl Syn Dimeric 4-aryl-l,4-Dihydropyridines as competitive HIV-1 Protease Inhibitors. Eur. J. Med. Chem. 2001. Vol. 36. N 4. P. 367-374.

136. A.Hilgeroth. Dimeric 4-aryl-l,4-Dihydropyridines: Development of a Third Class of Nonpeptidic YIV-1 Protease Inhibitors. Mini Rev. Med. Chem. 2002. Vol. 2. N 3. P. 235245.

137. A.Hilgeroth, H.Lilie. Structure-Activity Relationships of First Bishydroxymethyl-Substituted Cage Dimeric 4-Aryl-l,4-Dihydropyridines as HIV-1 Protease Inhibitors. Eur. J. Med. Chem. 2003. Vol. 38. N 5. P. 495-499.

138. S.Fukuzumi, H.Miyao, K.Ohkubo, T.Suenobu. Electron-Transfer Oxidation Properties of DNA Bases and DNA Oligomers. J. Phys. Chem. 2005. Vol. 109. N 15. P. 3285-3294.

139. Э.Илиел. Основы стереохимии. 2-е изд. Бином, Москва, 2005

140. S.Yasui, K.Nakamura, A.Ohno, S.Oka.Reduction by a Model of NAD(P)H. 36. First and Direct Evidence for the Multi-Step Mechanism. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1982. Vol. 55. N. l.P. 196-199.

141. A.Ohno. Stereoselection without Steric Effect but Controlled by Electronic Effect: Important Contribution of Ground State. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1998. Vol. 71. N 9. P. 2041-2050.

142. H.Zhong, J.P.Bowen. Theoretical Stady of Stereoselective Reduction Controlled by NADH Analogs. J. Molec. Graph. Modelling. 2005. Vol. 24. N. 1. P. 1-9.

143. M.P.Sibi, S.Manuem, J.Zimmerman. Enantioselective Radical Processes. Chem. Rev. 2003. Vol. 103. N 8. P. 3265-3296.

144. S.Ritter, M.Eiblmeier, V.Michlova, B.Konig. Chiral NADH Model Systems Functionalized with Zn (Il)-Cyclen as Flavin Binding Site. Tetrahedron. 2005. Vol. 61. N. 22. P. 5241-5251.

145. H.Konno, K.Sakamoto, O.Ishitani. Regiospecific Hydride Transfer from cis-Ru(bpy)(CO)2(CHO).+ (bpy=2,2'-bipyridine) to NAD+ Model Compounds: A Model for Enzymatic Reactions by Aldehyde Dehydrogenases. Angew. Chem. 2000. Vol. 39. P. 4061-4062.

146. A.Kobayashi, R.Takatori, I.Kikushi, H.Konno, K.Sakamoto, O.Ishitani. Formation on Novel 1:1 Adducts Accompanied by Regioselective Hydride Transfer from Transistion-Metal Hydrido Complexes to NAD(P) Models. Organometallics. 2001. Vol. 20. P. 3361-3363.

147. U.Vitinius, K.Schaffner, M.Demuth. New Strategies Improve the Efficiency of the Baker's Yeast Reduction of Ketoesters: Near UV Irrigation and a Two-Substrate Application. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2005. Vol. 169. N. 2. P. 197-210.

148. B.Bhushan, A.Halasz, J.Hawari. Stereo-Specificity for pro-® Hydrogen of NAD(P)H During Enzyme-Catalyzed Hydride Transfer to CL-20. Biochem. Biophys. Res. Comm. 2005. Vol. 337. N. 4. P. 1080-1083.

149. J.-L.Vasse, S.Goumain, V.Levacher, G.Dupas, G.Queguiner, J.Bourguignon. New NADH Models Bearing a Phosphonate or a Chiral Oxazaphospholidine Oxide at the Dihydropyridine Ring. Tetrahedron Lett. 2001. Vol. 42. N. 10. P. 1871-1873.

150. C.Vitry, J-L.Vasse, G.Dupas, V.Levacher, G.Queguiner, J.Bourguignon. Stable Annelated Chiral NADH Models with a Rigidified Amide Part in the Quinoline Series: Synthesis,

151. Reactivity and Grafting on a Merrifield Resin. Tetrahedron. 2001. Vol. 57. N. 15. P.3087-3098.

152. Enantioselectivity in l,2-/l,4-reduction of an NAD Model Compound. Org. Lett. 2004. V0I.6.N. 17. P. 2921-2924.

153. N.Kanomata, T.Nakata. A Compact Chemical Miniature of a Holoenzyme, Coenzyme NADH Linked Dehydrogenase. Design and Synthesis of Bridges NADH Models and Their Highley Enantioselective Reduction. J. Am. Chem. Soc. 2000. Vol. 122. N 19. P. 45634568.

154. J.Li, Y.Liu, J.Deng, X.Li, X.Gui, Z.Li. Asymmetric reduction of 2-bromo-l-phenilethylidenemalononitrile with chiral on Enantioselectivity. 2000. Tetrahedron: Asymmetry. 2000. Vol. 11. N. 13. P. 2677-2682.

155. Ж.-М.Лен. Супрамолекулярная химия; концепции и перспектива.- Наука. Новосибирск, 1998.

156. T.J.van Vergen, R.M.Kellog. A Crown Ether NAD(P)H Mimic. Complexation with Cations and Enhauced Hydride Donating Ability Toward Sulfonium Salts. J. Am. Chem. Soc. 1977. Vol. 99. N 11. P. 3882-3884.

157. E.Fasani, M.Fagnjni, D.Dondi, A.Albini. Intramolecular Electron Transfer in the Photochemistry of Some Nitrophenyldihydropyridines. J. Org. Chem.2006. Vol. 71. N. 5. P. 2037-2045.

158. В.И.Овчаренко, Р.З.Сагдеев. Молекулярные магнетики. Успехи химии. 1999. Т. 68. №5. С. 381-400.

159. В.Т.Калинников, Ю.В.Ракитин, В.М.Новоторцев. Современная магнетохимияобменных кластеров. Успехи химии. 2003. Т. 72. № 12. С. 1123-1140.

160. С.П.Губин, Ю.А.Кокшаров, Г.Б.Хомутов, Г.Ю.Юрков. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства. Успехи химии. 2005. Т. 74. № 6. С. 539574.

161. Э.А.Караханов, А.Л.Максимов, Е.А.Рунова. Создание супрамолекулярных металлокомплексных каталитических систем для органического и нефтехимического синтеза. Успехи химии. 2005. Т. 74. № 1. С. 104-119.

162. G.Saito, A.K.Colter. Synthesis of Anion-Radical Salts by Hydride Transfer Reactions. Tetrahedron Lett. 1977. N 38. P. 3325-3328.

163. M.B.Nielsen, J.OJeppsen, J.Laut, C.Lomholt, D.Damgaard, J.PJacobsen, J.Becher, J.F.Stoddart. Binding Stadies between Tetrathiafulvalene Derivatives and Cyclobis(paraquat-p-phenelene).J. Org. Chem. 2001. Vol. 66. N. 10. P. 3559-3563.

164. G.Doddi, G.Ercolani, P.Mencarelli, A.Piermattei. Template Effect of Tetrthiafulvalene in the Formation of Cyclobis(paraquat-p-pheylene). J. Org. Chem. 2004. Vol. 69. P. 964969.

165. B.Zhang, X.-Q.Zhu, J.-Y.Lu, J.He, P.G.Nang, J.-P.Cheng. Polysiloxane-Supported NAD(P)H Model l-Benzyl-l,4-dihydronicotinamide: Synthesis and Application in the Reduction of Activated Olefins. J. Org. Chem. 2003. P. 3295-3298.

166. О.Н.Чупахин, В.Н.Чарушин. В кн. Зеленая химия в России. Изд-во МГУ. Москва. 2004. С. 24-29.

167. S.Fukuzumi, H.Imahori, K.Okamoto, H.Yamada, M.Fujitsuka, O.Ito, D.M.Guldi. Uphill Photooxidation of NADH Analogues by Hexyl Viologen Catalyzed by Zinc Porphyrin-Linked Fullerenes. J. Phys. Chem. 2002. Vol. 106. N 10. P. 1903-1908.

168. U.Gran, O.Wennerstrom, G.Westman. Stereoselective reductions with macrocyclic NADH models. Tetrahedron: Asymmetry. 2000. Vol. 11. N 14. P. 3027-3040.

169. U.Gran, O.Wennerstrom, G.Westman. Host-guest properties of NAD+/NADH models. Tetrahedron. 2001.Vol. 57. N. 42. P. 8897-8902.

170. U.Gran. Synthesis of a new and versatile macrocyclic NADH model. Tetrahedron. 2003. Vol. 59. N. 24. P. 4303-4308.

171. А.Сент-Дьерди. Введение в субмолекулярную биологию. Наука, Москва, 1964.

172. В.Н.Чарушин. Замещение водорода в азиниевых катионах ароматическими нуклеофилами. Кандид, диссерт. 1976. УПИ. Свердловск

173. S.Kato, J.Nakaya, E.Imoto. Electrochemical Reduction of Azaheteroaromatic Compounds. IV. Stabilites of Neutral Free Radicals Electrolytically Derived from 1-Methylcyanoquinolinium Perchlorates. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1971. Vol. 44. N. 7. P. 1928-1933.

174. А. И. Матерн, В. В. Янилкин, В Н. Настапова, В. И. Морозов В. Н. Чарушин, О. Н.Чупахин. Обратимая димеризация 9-циано-10-метилакридинильного радикала. Известия АН. Сер. Хим. 2006. № 10. С. 1444-1445.

175. К.Ингольд. Теоретические основы органической химии. М. Мир. 1977.693 С.

176. В.Н.Чарушин. Реакции азинов с бифункциональными нуклеофилами. Дот. диссерт. 1987. УПИ. Свердловск.

177. A.Hantzsch und M.Kalb. Cotarnin Cyanid als Pseudosaltz. Ber. 1900. Bd. 33, N 13, S. 2201-2208.

178. Hantzsch A. und Kalb M. Ueber Pseudoammoniubasen. Ber. 1899. Bd. 32. N 16. S. 3109-3121.

179. M.Freud. Zur Kentniss des Cotarnins. Ber. 1900. Bd. 33. N. 2. S. 380-383.

180. B.Skinner. The Isomerization of Berberine and Cotarnine Bases in Presence of Allali.

181. J. Chem. Soc. 1950. N. 3. P. 823-827.

182. K.Wallnfels und H.Dickmann. Anionenaffinitat und Konstitution von Pyridiniumsalzen. J. Lieb. Ann. 1959. Bd. 621. S. 166-170.

183. Н.Т.Берберова. Органические ион-радикалы.СОЖ. 1999. С. 8-15.

184. А.В.Рыжаков,О.О.Алексеева, ЛЛ.Родина. О роли КПЗ в реакциях нуклеофильного замещения в ряду ароматических N-оксидов. Журн.орг. химии. 1994. Т. 30. С. 1411-1413.

185. R.J.Winters, A.L.Borror, N.G.Smith. Transformations of Dodecyl Pyridinium Bromide. I. Reaction with Cyanide Ion. Tetrah. Lett. 1967. N. 24. P. 2313-2315.

186. R.J.Winters, N.G.Smith, MJ.Cohen. Dimetrization of pyridinium salts by cyanide. -Chem. Comm. 1970. N 11. P. 642-643.

187. А.С.Морковник, О.Ю.Охлобыстин, Н.МДобаева. Боргидрид натрия как донор электрона в реакции с органическим катионом. Химия гетероцикл. соедиений. 1979. №10. С. 1428-1429.

188. E.C.Ashby, A.B.Goel. SET-Mechanism in Reaction Hydride Complexes. Tetrahedron Lett. 1981. Vol. 22. N. 48. P. 4783-4786.

189. И.М.Сосонкин, А.И.Матерн, О.Н.Чупахин. Обнаружение одноэлектронного переноса в реакции борогидрида с гетероциклическим катионом. Химия гетероцикл. соединений. 1983. № 10. С. 1477-1479.

190. G.Doddi, G.Ercolani, P.Mencarelli, A.Piermattei. Snthesis and Conformational Aspects of Corands Incorporating Pyrilium, Thiopyrilium and Pyridine Subunits. Tetrahedron. 1991. Vol. 47.N. 10-11. P. 1977-1984.

191. Д.Джоуль, Г.Смит. Основы химии гетероциклических соединений. М. Мир. 1975. С.398.

192. R.E.Lyle, G.Gauthier.Reaction of Nucleofiles with Pyridinium Ions. Cyanide Ion Reactions with some Pyridinium Ions. Tetrahedron Lett. 1965. N 51. P. 4615-4621.

193. T.Severin, D.Batz, H.Lerche.Reactions of Heterocyclic Nitro Compouds. 3. Reactons of 2-Cloro-5-nitro and 2-Cloro-3-nitro-pyridinium Salts with Bases. Chem.Ber., 1970. Bd. 103. N. 1. S. 1-6.

194. О.Ю.Охлобыстин, А.Д.Гарновский, Н.С.Эрдынеев. Современное состояние проблемы двойственной реакционной способности. Изв. Северо-Кавказского научного центра высшей школы. 1973. Т.1. № 2. С. 3-13.

195. А.И.Матерн, Е.О.Сидоров, О.Н.Чупахин. Обнаружение кинетически контролируемого продукта в реакции катиона N-метилхинолиния с цианидным анионом. Журнач органической химии. 1980. Т. 16. № 3. С. 761-762.

196. H.Kobler, R.Muns. A simple synthesis of tetraalkylammonium salts with functionalanions. J. LiebigsAnn. Chem. 1978. N 12. S. 1937-1946.

197. Wheeler C.M., Saudstedt R.A. Preparation of substituted quaternary ammonium fenolorates. J. Am. Chem. Soc. 1955. V.77. N 7. P. 2025-2026.

198. Foster R. and Fyfe C.A. Nuclear magnetic resonanse spectre of intermediates formed by the action of nucleophiles on pyridine and pyridinium ions. Tetrahedron. 1969. N. 25. P. 1489-1493.

199. Е.О.Сидоров, А.И.Матерн, О.Н.Чупахин. Цианид-ион мягкий нуклеофил? 'Н ЯМР исследование взаимодействия четвертичных солей хинолиния с цианидным анионом. Журнал органической химии. 1981. Т. 17. № 2. С. 418-423.

200. A.Kaufmann.Ueber die Synthese der Cinchonin Saueren. Ber. 1918. Bd. 51. S. 116123.

201. О.А.Реутов, К.П.Бутин, И.П.Белецкая. Равновесная кислотность СН-связей в органических соединениях. Успехи химии. 1974. Т. 45. № 1. С. 35-70.

202. J.Bertran, O.Chalvet, R.Daudel, T.F.W.McKillop, G.N.Schmid. Towards a United Teoretical Treatment of Molecules. Tetrah. 1970. N. 26. P. 339-347.

203. O.Chalvet, R.Daudel, T.F.W.McKillop. Towards a Unaified Teoretical Treatment of the Transition State in the Reactions of Unsatured Compounds. II. The Reactivity of Quinoline. Tetrah. 1970. N. 26. P. 349-363.

204. Слепухин, Г. Jl. Русинов, М.И.Кодес, В. Н. Чарушин, О.Н.Чупахин. Изв. АН, Сер. хим., 2003. №3. С. 660-664.

205. A. Ueda, S. Nagse, Н. Yokoyama, М. Tada, Н. Noda, Н. Ohya, Н. Kamada, A. Hirayama, and A. Koyama, Molecular and Cellular Biochrmistry. 2003. Vol. 244. P. 119.

206. P. Twomey, J. Taira, W. DeGraff, J. B. Mitchell, A. Russo, M. C. Krishna, О. H. Hankovszky, L. Frank, and K. Hideg, Free Radical Biology & Medicine. 1997. Vol. 22. P.909.

207. J. Fuchs, N. Groth, T. Herring and G. Zimmer. Free Radical Biology & Medicine. 1997. Vol. 22. P. 967.

208. Э. Г. Розанцев. Свободные иминоксильные радикалы. М. Химия. 1970.216 с.

209. К.Наканиси. Ифракрасные спектры и строение органических соединений. М. Мир. 1965. С. 32.

210. Л.Белами. Инфракрасные спектры сложных молекул. М. ИЛ. 1963.

211. Р.Сильверстейн, Г.Басслер, Т.Меррил. Спектрометрическая идентификация органических соединений. М. Мир. 1977. С. 203.2443.В.Тодрес. Ион-радикалы в органическом синтезе. М. Химия. 1986.240 С.

212. A.Hilgeroth, G.Hempel, U.Baumeister, D.ReicherL Solid-State Photodimerisation of 4

213. Aryl-l,4-Dihydropyridines Stadied by ,3C CPMAS NMR Spectroscopy. Magn. Resort. Chem. 1999. Vol. 13. N 4. P. 376-381.

214. J.Mezko, A.Sikorski, O.M.Huta, A.Konitz, J.Blazejowski. 10-Methyl- and 9,10-Dimethylacridinium Methyl Sulfate. Acta Cryst. 2002. C58. P. 669-671.

215. S.S.C.Chu, R.D.Rosenstein. 9-tert-Butyl-9,10-dihydroacridine./ic/a Cryst. 1979. B35. P. 480-482.

216. J.Preuss, V.Zanker, A.Gieren. 10,10'-Dimethyl-9,10,9\10'-tetrahydro-9,9'-biacridinyl. Acta Cryst. 1977. B33. P. 2317-2319.

217. S.Yamada, C.Morita. Face-Selective Addition to a Cations-Complex of a Pyridinium Salt: Snthesis of Chiral 1,4-Dihydropyridines. J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 124. N. 28. P. 8184-8185.

218. Ступникова T.B., Скоробогатова 3.M., Шейнкман A.K. О двойственной реакционной способности 1,1-дизамещенных дигидро- -гетероароматических систем. Химия гетероцикл. соедииепий. 1979. N. 7. С. 946-950.

219. М.А.Гришина, Е.В.Барташевич, В.А.Потемкин, А.В.Велик. Генетический алгоритм для прогноза строения и свойств молекулярных агломератов в органических веществах. Журн. структ. химии. 2002. Т.43. № 6. С. 128-1133.

220. S.Huzinaga, J.Andzelm, M.Klobukowski, E.Radzio- Andzelm, Y.Tatewaki. Gaussian Basis for Molecular Calculatins.-Elsevier. Amserdam. 1984.

221. V.W.Smidt, K.K.Baldridge, J.A.Boatz, S.T.Elbert, V.S.Gordon, J.HJensen, S.Koseki, N.Matsunaga, K.A.Nguyen, S.J.Su, T.L.Windus, M,Dupuis, J.A.Montgomery. J.Comput.Chem. 1993. Vol. 14. P. 1347-1363.

222. Griewank A.O. J. Opt. Theor. Appl. 1981. Vol. 34. P. 11 39.

223. Butler R A.R., Slaminka E.E. J. Comput. Phys. 1993. Vol. 99. P. 28 32.

224. Rogers J.W., R.A. Donnelly R.A SIAMJ. Optim. 1995. Vol. 5. P. 871 891.

225. Sinyaev A.A., Grishina M.A., Potemkin V.A. ARKIVOC. 2004. Vol. XI. P. 43 52.

226. R.S.Mulliken, W.B.Person. Molecular Complexes. New York. Wiley-Interscience. 1969. P. 498.

227. М.А.Гришина, В.А.Потемкин, А.И.Матерн. Исследование реакций производных 9,10-дигидроакридина с окислителями. Матер. XIII Симпозиума помежмолекулярному взаимодействию и koiформациям молекул. 2006. Санкт-Петербург. С. 144-145.

228. И.М.Сосонкин, О.Н.Чупахин, А.И.Матерн. Нуклеофильное замещение в азинах. XI. Экспериментальное обнаружение механизма ЕЕР при отщеплении гидридно-подвижного водорода. Журнал органической химии. 1979. Т. 15. № 9. С. 1976-1079.

229. О.Н.Чупахин, И.М.Сосонкин, А.И.Матерн, Г.Н.Строгов. Окисление 9-циано-10-метил-9,10-дигидроакридина в присутствии оснований. Еще один механизм ступенчатого отщепления гидридно-подвижного водорода. Доклады АН СССР. 1980. Т. 250. №4. С. 875-877.

230. J.W.Happ, E.G.Janzen. Electron Spin Resonance Stadies of Radical Formation in Nucleophilic Addition Reactions. III. The N-MethyI-9-cyanoacridanyI Radical J. Org. Chem. 1970. Vol.35. N. 10. P. 3382-3389.

231. V.M.Bierbaum. Introduction: Frontiers in Mass Spectrometry. Chem. Rev. 2001. Vol. 101. N. 2. P. 209-210.

232. Н.А.Клюев, У.С.Бродский. Современные методы масс-спектрометрического анализа органических соединений. Рос. хим. жури.2002. Т. 54. С. 56-66.

233. K.Suga, K.Ohkubo, S.Fukuzumi. Photocatalytic Oxygenation of Pivalic Acid with Molecular Oxygen via Photoinduced Electron Transfer using 10-Methylacridnium1.ns. J. Phys. Chem. A. 2006. Vol. 110. N. 11. P. 3860-3867.

234. K.Ohkubo, K.Suga, S.Fukuzumi. Solvent-free Selective Photocatalytic Oxygenation of Benzyl Alcohol to Benzaldegyde by Molecular Oxygen using 9-PhenyI-10-methylacridnium. Chem. Comm. 2006. N. 19. P. 2018-2020.

235. P.W.Bridgmen. The Logic of Modern Physic. New York. The Milan Co. 1927

236. S.Fukuzumi, Y.Kondo, S.Mochizuki, T.Tonako. J.Chem.Soc., Perrkin Trans.2.1989. P. 1753-1761.

237. X-M.Zhang, M-L.Tong, X-M.Chen. Hydroxylatin of N-Heterocycle Ligands Observed in Two Unusual Mixed-Valence Cu'/Cu" Complexes. Angew.Chem.Ed. 2002. Vol. 41.N 6. P. 1029-1031.

238. ВЛ.Русинов. Исследование окислительной конденсации ароматических аминов с солями акридина. Кандид. Диссерт. 1973. УПИ. Свердловск.

239. P.C.Healy, C.Pakawatchai, A.H.White. Structural Characterization of a Cl3CuL.-(L=Nitrogen Base) Species. A Nowel Coordination Enviroment for Copper(II). Australl. J. Chem. 1985. Vol. 38. N 5. P.669-675.

240. P.LCroot, K.A.Hunter. Dettermination of fe(II) and Total Iron in Naturel Waters with 3-(2-pyridyI)-5,6-diphenyI-l,2,4-triazine. Ляа/. Chimica Acta. 2000. Vol. 406. P. 289-302.

241. V.Bereau, J.Marrot. Coordination Studies of 5,6-diphenyl-3-(2-pyridyl)-l,2,4-triazine towards Zn2+ Cation. Comptes Rendus Chimie. 2005. Vol. 8. P. 1087-1092.

242. M.G.D.Drew, D.Gullaneux, MJ.Hudson, P.B.Iveson, C.Madic. Unusuai Comlexes Formed by the Early Lanthanides with 2,6-bis(-l,2,4-triazin-3-yl)-pyridines. Inorg. Chem.Comm. 2001. Vol. 4. P. 462-466.

243. C.Boucher, M.G.B.Drew, P.Giddings, L.M.Harwood, MJ.Hudson, P.B.Iveson, C.Madic. 12-Coordinate Comlexes Formed by the Early Lanthanide Metals with 2,6-bis(1,2,4-triazin-3-yl)-py rid in e. Inorg Chem.Comm. 2002. Vol. 5. P.596-599.

244. А.М.Прохоров, Д.Н.Кожевников, ВЛ.Русинов, А.И.Матерн, М.М.Никитин, О.Н.Чупахин, ИЛ.Еременко, Г.Г.Александров. 5-Ацилметил-3-(2-пиридил)-1,2,4-триазины: синтез и комплексы с Cu(II). Журнал органической химии. 2005. Т. 41. №11. С. 1736-1739.

245. W.Kaim. The Coordination Chemistry of 1,2,4,5-Tetrazines. Coord. Chem. Rev. 2002. Vol. 230. P. 127-139.

246. H.Audebert, S.Sadki, F.Miomandre, G.Glavier, M.C.Vernieres, M.Saoud, P.Hapiot. Synthesis of new Substituted Tetrazines: Electrochemical and Spectroscopic Propeties. New. J. Chem. 2004. Vol. 28. P. 387-392.

247. G.Saito, A.Colter. Synthesis of Anion-Radical Salts by Hydride Transfer Reactions. Tetrahedron Lett. 1977. N 38. P. 3325-3328.

248. C.Kaes, M.W.Hosseini, A.d.Cian, J.Fischer. Synthesis and Structural Analisis of a evo-ditopic macrocyclic Ligand Bearing 2,2'-Bipyridine untits Intercconnected by Silane Spacers and of Its Binuclear Ruthenium Complex. Chem. Comm. 1997. P.2297-2298.

249. H-X.Zhang, B-C.Kang, Z-Y.Zhou, A.S.C.Chan, Z-N.Chen, C.Ren. 1-D Structures of Assemblies Containing Oxamidato Dicopper Building Blocks Controlled by Ditopic294,295,296,297,298,299,300,301,302,303,304,305.306.307.

250. N-Donor Spacers. .J.ChemSoc. Dalton Trans. 2001. P. 1664-1669.

251. X.Liu, C.A.Kilner, M.A.HaIcrow. 3{5}-tert-Butylpyrasole is a Ditopic Receptor for

252. Zinc(II) Halides. Chem. Comm. 2002. P.704-705.

253. И.В.Стойков, И.С.Антипин, А.И.Коновалов. Искусственнык ионные каналы. Успехи химии. 2003. Т. 72. № 12. С. 1190-1214.

254. Ф.Фегле, Э.Вебер. Химия комплексов «гость-хозяин». Синтез, структуры и применения. М. Мир. 1988.511 е.;

255. И.В.Гейде, Т.В.Глухарева, А.И.Матерн, Ю.Ю.Моржерин. Перегруппировка Димрота в синтезе гетеродитопного рецептора Химия гетероциклю соединений. 2006. № 1.С. 135-138.

256. В.Е.Блохин, А.И.Матерн, О.Н.Чупахин. Цианодигидроазины ингибиторы радикальной полимеризации метилметакрилата. Деп. ОНИИТЭХИМ. 1987. № 518-ХП (РЖХ, 1987, № 8, С. 168).

257. А.В.Певнева, И.М.Гимашева, А.И.Матерн, О.Н.Чупахин. Раствор для травления меди и медных сплавов. Авторское свидетельство № 1339163.1987 (заявка №4065616).

258. Г.А.Китаев, З.С.Чуракова, В.Т.Брунов, Ю.А.Кононов, А.И.Матерн, О.Н.Чупахин. Водный раствор для химического меднения. Авторское свидетельство № 908111,1981. (заявка №2197462).

259. В.М.Балакин, О.Н.Чупахин, З.Ю.Кокошко, Т.Г.Прокопьева. Авт. Свид. № 216244. 1968. Бюлл. Изобр.,№ 14.;

260. В.В.Глухих, В.М.Балакин, А.И.Матерн, И.В.Самборский, З.В.Пушкарева. Исследование реакции 8-оксихинолина и формальдегида с анионитами марки АН-2Ф. Деп. В ВИНИТИ. 1975. № 1077-75 (РЖХ, 1975, реф. 16Б 1551).

261. В.В.Глухих, В.М.Балакин, А.И.Матерн, А.Ф.Четвериков, Л.П.Деркач, З.В.Пушкарева. Исследование реакций 8-оксихинолина и формальдегида с анионитами типа АН-31. Деп. В ВИНИТИ. 1976. № 2967-76 (РЖХ, 1976,22, реф. 22Б 1326).

262. А.И.Матерн, В.М.Балакин, А.Ф.Выдрин, О.Н.Чупахин. О вторичных процессах при сорбции цианида анионитами, содержащими бензопиридиниевые группировки. Журнал прикл. химии. 1981. № 2. С. 425-428.

263. A.B.Ellis, D.R.Walt. Guest Editrial. Chem. Rev. 2000. Vol. 100. N 7. P.2477-2478.

264. R.Martinez-Manez, F.Sancenon. Fluorogenic and Chromogenic Chemosensors and Reagents for Anions. Chem. Rev. 2003. Vol. 103. N 11. P. 4419-4476.

265. C.Dodeigne, L.Thunus, R.Lejeune. Chemiluminescence as Diagnostic Tool. A Review. Talanta. 2000. Vol. 51. N 3. P. 415-439.

266. M.Tomasulo, S.Sortino, A.J.P.White, F.M.Raymo. Fast and Stable Photochromic Oxazines. J. Org. Chem. 2005. Vol. 70. N 20. P. 8180-8189.

267. J.Griffiths, R.Cox. Color and Halochromic Properties of Azo Dyes Derived from 10-Methyl-9-methylene-9,10-dihydroacridine as Coupling Component. Dyes and Pigments. 2000. Vol. 47. N 1-2. P. 65-71.

268. R.Badugu, J.R.Lakowicz, C.D.Chris. Enhanced Fluorescence Cyanide Detection at Physiologically Lethal Levels: Reduced ICT-Based Signal Transduction. J. Am. Chem. Soc. 2005. Vol. 127. N 10. P. 3635-3641.

269. P.J.Anzenbacher, D.S.Tyson, KJursikova, F.N.Castellano. Luminescence Lifetime-Based Sensor for Cyanide and Related Anions .J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 124. N. 22. P. 6232-6233.

270. Y.M.Zhang, D.J.Zhang, C.B.Liu. Novel Chemical Sensor for Cyanides: Boron-Doped Carbon Nanotubes. J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110. N. 10. P. 4671-4674.

271. C-F.Chow, M.H.W.Lam, W-Y.Wong. A Heterobimetallic Ruthenium(II)-Copper(II) Donor-Acceptor Complex as a Chemodosimetric Ensemble for Selective Cyanide Detection. Inorg. Chem. 2004. Vol. 43. N. 26. P. 8387-8393.

272. Y-H.Kim, J-I.Hong. Ion Pair Recognition by Zn-Porphyrin/Crown Ether Conjugates: Visible Sensing of Sodium Cyanide. Chem. Comm. 2002. P. 512-513.

273. H.Liu, X-B.Shao, M-X.Jia, X-K.Jiang, Z-T.Li, G-J.Chen. Selective Recognition of Sodium Cyanide and Potassium Cyanide by Diaza-Crown Ether-Capped Zn-Porfirin Receptors in Polar Solvents. Tetrahedron. 2005. Vol. 61. N. 34. P. 8095-8100.

274. Wroblewska, O.M.Huta, V.Midyanyj, I.O.Patsay, J.Rak, J.Blazejowski. Origin of Chemiluminescence Accompanying the Reaction of the 9-Cyano-10-methylacridinium Cation with Hydrogen Peroxide. J. Org. Chem. 2004. Vol. 69. N. 5. P. 1607-1614.318.

275. T.Tatsuma, N.Oyama. H202-Generating Peroxidase Electrodes as Reagentless Cyanide Sensors./, Phys. Chem. B. 1996. Vol. 68. N. 9. P. 1612-1615.

276. S.Licht, N.Myung, Y.Sun. A Light Addressable Photoelectrochemical Cyanide

277. Sensor. Anal. Chem. 1996. Vol. 68. N. 6. P. 954-959.

278. М.Сосонкин, В.А.Субботин, Н.В.Федяйнов. Роль электронного переноса в механизме окисления три-третбутилфенола в уксусной кислоте. Журнал орг. химии. 1979. Т. 15. № 2. С. 344-347.

279. R.Nicholson, J.Shein. Theory of Stationary Electrode Polarography. Anal. Chem. 1964. Vol. 36. N. 4. P. 706-723.

280. R.K. Letsinger, R. Lasco. Pyrrolopyridazines. J. Org. Chem. 1956. Vol. 21. P. 764.

281. N.Whittaker. Pyrimidine. J. Chem. Soc. 1953. P. 1646-1651.

282. Англ. пат. 560965, С.A., 1946, vol 40, 5074.

283. C.T. Bahner, L.L. Norton. Some Quaternary Salts of Pyrazine. J. Am. Chem. Soc. 1950. Vol. 72. P. 2881.

284. T.L. Yacobs, S. Winstein, R.B. Henderson, E.C. Spaeth. 4-Substituted Cinnoline337.338.339.340.341,342,343.344,345.346,347,348,349,350,351.352,

285. Derivatives. J. Am. Chem. Soc. 1946. Vol. 68. P. 1310.

286. V. Paul. Ueber 1-Aethylphtalazin und einige Abkommliage des Phtalazons. Ber. 1899. Bd. 32. S. 2014.

287. G.F.Duffin. The Quaternisation of Heterocyclic Compounds. Adv. In Heter. Chem. 1964. Vol. 3. P. 1-56.

288. A.Albert. The Acridines. Ed. Arnold. London. 1966. P. 343.

289. C.Tinkler. Die Konstitution der Hydroxyde und Cyanide der Fcridini-, Methylacridin- und der Phenantridinjodmethylate. J. Chem. Soc. 1906. Bd 89. P.856.862.

290. M.Marti, M.Viskontini, P.Karrer. Dyhydro-N- Methylcyan-nicotinsaureamid und N-Methyl 1,4,5,6-tetrahydronicotinsaureamid. Helv. Chim. Acta. 1956. Bd. 39. N 5. S. 1451-1454.

291. F.Kerman, M.Saudoz. Ueber Phen-cyasonium-Verbindungen. Ber. 1918. Bd. 51. S. 388-389.

292. B.А.Голубев, Р.И.Жданов, В.М.Гида, Э.Г.Розанцев. Взаимодействие иминоксильных радикалов с некоторыми минеральными кислотами. Изв. АН СССР, сер. хим. 1970 С. 2815-2822.

293. Л.О.Абовян, В.А.Голубев. Синтез и строение перхлората 1,2,6,6-тетраметил-1-оксопипер|щиния.Ж>р//а7 структ. химии. 1975. Т. 16. С. 92-97. S.Fukuzumi. New Perspective of Electron Transfer Chemistry. Org. Biomol. Chem. 2003. N 1. P. 609-620.

294. А.И.Матерн, В.Н.Чарушин, О.Н.Чупахин. Прогресс в исследовании окисления дигидропиридинов и их аналогов (обзор). Успехи химии. 2007. Т. 76. №1.С. 27-45.