Синтез и свойства анионных и гетеродитопных рецепторов на основе сульфопроизводных каликс[4]арена тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

с/

ГЕЙДЕ Ирина Валерьевна

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА АНИОННЫХ И ГЕТЕРОДИТОПНЫХ РЕЦЕПТОРОВ НА ОСНОВЕ СУЛЬФОПРОИЗВОДНЫХ КАЛИКС [4] АРЕНА

Специальность 02.00.03 - Органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Екатеринбург - 2006

Работа выполнена на кафедре технологии органического синтеза ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - У ПИ"

Научный руководитель - доктор химических наук, профессор

Моржерин Юрий Юрьевич

Официальные оппоненты - доктор химических наук. чд.-кор. РАН,

профессор Антипин Игорь Сергеевич,, Казанский государственный университет;

кандидат химических наук, мл. науч. сотр. Прохоров Антон Михайлович,

г. Екатеринбург, УГТУ-УПИ.

Ведущая организация - Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского

УрО РАН, г. Екатеринбург

Защита состоится 20 ноября 2006 года в -1500 часов на заседании Специализированного совета Д 212.285.08 в Уральском государственном техническом университете — УПИ по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 28, третий учебный корпус, аудитория Х-420.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета — УПИ.

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург К-2, Ученому секретарю совета университета, тел. (343)3754574, факс (343)3754135.

Автореферат разослан 19 октября 2006 года Ученый секретарь Специализированного совета,

ст. науч. сотр., кандидат химических наук ~~Т~ Поспелова "Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Молекулярное узнавание является одним из приоритетных направлений развития современной химической науки в последние десять лет. Это подтверждается лавинообразным ростом числа публикаций, связанных с получением и изучением нековалентных комплексов катионов и, реже, анионов с ка-ликс[я]аренами, (бензо)краун-эфирами, азакраун-эфирами, азотсодержащими гетероциклическими лигандами и их применением в различных областях знаний. По-настоящему новым словом является введение второго центра комдлексообразования в молекулу лиганда (краун-эфира, каликсарена и т.д.) с целью получения новых супра-молекулярных рецепторов, так называемых гетеродитопиых или дитопных рецепторов, для одновременного, синхронного или ступенчатого комплексоообразования с несколькими ионами в виде ионных пар или отдельных ионов. С одной стороны, такие рецепторы показывают интересные аллостерические и кооперативные эффекты, приводящие к усилению их комплексообразующей способности и более высокой ионной селективности в органических растворителях или при транспорте через искусственные мембраны. С другой стороны, работа гетеродитопного рецептора моделирует биохимические процессы, происходящие в живых организмах, и можно ожидать высокую эффективность гетеродитопных рецепторов для экстракции солей. Примеры работ такого рода редки.

С экологической и экономической точек зрения, молекулярное распознавание и детектирование является эффективным процессом. Одним из подходов дизайна рецепторов для детектирования катионов, анионов и нейтральных молекул является использование в качестве платформы каликс[п] арена, с последующей специфической функционализацией. Это объясняется тем, что каликсарены обладают предорганизо-ванной структурой и имеют несколько мест для введения групп, способных к ком-плексообразованию. Выбор функционализации зависит от катионов, анионов или молекул, на которые будет рассчитан рецептор. Строение каликсаренов позволяет проводить селективную модификацию по нижнему и верхнему ободам и создать два различных центра комплексообразования, что может привести к появлению принципиально новых рецепторов с широкими вариациями свойств комплексообразования, размерами полости и нековалентными взаимодействиями гость-хозяин.

Целью настоящей работы является дизайн и синтез ряда новых анионных и ге-теродитопных рецепторов на основе функционализированных каликсаренов и изучение комплексообразующих свойств синтезированных соединений.

Научная новизна. Синтезированы и охарактеризованы ряд новых производных каликсаренов, функционализированных по нижнему и верхнему ободу. Впервые показано, что. ^е/п/>акж(сульфамоил)каликс[4]арены являются эффективными переносчиками анионов через липофильные импрегнированные жидкие мембраны. Впервые показано, что размер полости каликсарена влияет на селективность комплексообразо-вания с анионами. Впервые установлено, что калике[4]арен, модифицированный по нижнему ободу сложноэфирными фрагментами, а по верхнему сульфамидными группами, является гетеродитопным рецептором на неорганические соли.

Практическая ценность работы. В результате работы разработан одностадийный метод синтеза де<?/и/?йг/о/с(хлорсульфонил)каликс[4]арена исходя из пара-трет-бутилкадиксарена. Предложен метод синтеза сульфонатопроизводных каликсаренов, не содержащих металлов. Разработаны эффективные методы переноса неорганических солей через жидкую импрегнированную мембрану, содержащую гетеродитоп-ные рецепторы.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации доложены в виде устного доклада на X Всероссийской студенческой научной конференции "Проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Екатеринбург, Россия, 2000), а также представлены в виде стендовых докладов на Молодежных научных школах-конференциях по органической химии (Екатеринбург, Россия, 2000, 2002, 2004, Казань, 2005), на 8-й Международной конференции по каликсаренам (Прага, Чехия, 2005), на 20-м Международном конгрессе по гетероциклической химии (Палермо, Италия, 2005).

Опубликовано по теме диссертационной работы 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и 16 тезисов докладов.

Работа выполнена на кафедре технологии органического синтеза химико-технологического факультета "Уральского государственного технического университета - УПИ", является частью исследований по государственному контракту № 02.442.11.7369 шифр 2006-РИ-19.0/001/467 "Проведение научных исследований молодыми учеными" (IV очередь), НИР "Гетеродитопные рецепторы для органиче-

ских и неорганических соединений на основе синтетических каликс[4]ареновых на-нотрубок", выполняемой в рамках федеральной целевой научно-технической программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы. Исследования проводились при поддержке грантов РФФИ № 04-03-96143-р2004урал_а "Синтез и свойства анионных и катионных рецепторов на основе каликсаренов и азот- и серусодержащих гетероциклов", № 05-0332094 'Тетеродитопные рецепторы для органических и неорганических соединений на основе гетероциклических калике[4]аренов и краун-эфиров", № 05-03-32085 "Синтетические нанотрубки на основе калшесарен-гетероциклических гибридов для молекулярного распознавания и сенсоров", гранта Американского фонда гражданских исследований и развития для независимых государств бывшего Советского Союза НОЦ - Перспективные материалы КЕС-005.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 110 страницах, включает 26 рисунков, 6 таблиц и состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы, включающего 130 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ГЕТЕРОДИТОПНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ (обзор литературы)

В первой главе приведен аналитический обзор литературных данных по синтетическим гетеродитопным рецепторам и их комплексообразующим свойствам, который послужил предпосылкой для определения цели работы, выбора объектов и методов исследования.

2. СИНТЕЗ И СВОЙСТВА АНИОННЫХ И ГЕТЕРОДИТОПНЫХ РЕЦЕПТОРОВ

НА ОСНОВЕ СУЛЬФОПРОИЗВОДНЫХКАЛИКС[4]АРЕНА 2.1. Дизайн гетеродитопного рецептора

Каликс[4]арены являются известным строительным блоком для молекулярного узнавания, и они применяются в конструировании молекулярных контейнеров (полости, (хемо)-карцеранды, капсулы и синтетические нанотрубки). Каликс[4]арен в конформации конус имеет размеры ~4 А в глубину и ~7 А в диаметре по верхнему ободу. Каликс[4]арен в конформации 1,3-ачътернат более жесткий и является цилиндрическим туннелем, в котором попарно два соседних ароматических кольца ори-

ентированы ортогонально оси полости. Исходя из литературных рентгеноструктур-ных данных размер этого туннеля -5-6 А в диаметре.

Комплексы каликс[4]аренов с нейтральными молекулами являются достаточно слабыми: полость относительно мала и связывание с внутренней стороной полости слабое. В большинстве случаев молекула-гость не входит внутрь полости каликсаре-нов, а группируется выше относительно верхних углеродных атомов полиароматического скелета. С другой стороны, известно, что катионы более сильнее взаимодействуют с я-системой каликсаренов. Аммонийные ионы и катионы металлов комплексуют в конусовидной полости. 1,3-Альтепат, функционализированный по фенольным атомам кислорода, связывает такие ионы металлов, как Na+, К+ и Ag+, и с "жесткими" атомами кислорода и "мягкими" я-ароматическими кольцами. Для образования устойчивых комплексов каликсаренов с анионами необходимо введение групп, способных образовывать водородные связи с отрицательно заряженными анионами.

Нами было предложено использовать для комплексообразования с катионами -модификацию по нижнему ободу четырьмя сложноэфирными группами (I), с анионами - модификацию по верхнему ободу сульфамидными фрагментами (II). Предположительно, супрамолекулярный комплекс рецептора (III) с катионом натрия и анионом имеет состав НГКа+А\ причем катион включен в координационную полость, образованную восемью атомами кислорода четырех эфирных и четырех этоксикарбо-нильных групп, а анион находится в окружении четырех сульфамидных заместителей (рис. 1).

^ ,." .Ж. V"

o=s ? s s=o

tmks с г

Et О О—Et О О О О / OEt

/ / ' V EtO IjT^ OEt

R H.C 1J C CH. CH, OEt

I II Ш

A" = Cr20 72-, S04

Рис. 1. Рецепторы на основе каликсаренов для катионов I, анионов II, для анионов и катионов III

Нами было проведено моделирование возможной структуры ассодиатов НГЫа+А" в растворе. В оптимизированной модели катион натрия окружен восемью атомами кислорода с расстояниями Ка-О 2,49 А (рис. 2). Координационный полиэдр можно представить как искаженный куб с длинами ребер от 2,5 до 3,1 А, верхняя грань которого скручена относительно нижней на 32°. В рамках этой модели нижняя грань полиэдра образована атомами кислорода карбоксильных групп, что приводит к развороту этоксифрагментов в сторону от оси молекулы. В рамках другой модели нижняя грань полиэдра образована атомами кислорода этоксигрупп, что качественно не меняет форму координационного полиэдра, но приводит к развороту этих групп вдоль оси молекулы. По-видимому, в растворе существует динамическое равновесие целого ряда форм, варьирующих между двумя описанными моделями.

Рис. 2. Оптимизированная структура супрамолекулярного ассоциата рецептора с катионом натрия и бихромат-анионом. Координационные и водородные связи обозначены пунктиром

Связывание аниона должно быть обусловлено образованием водородных связей с КН-группами сульфамидных фрагментов. Попытка оптимизировать положение сульфатного аниона при условии образования связей со всеми четырьмя КН-груплами привела к модели с размещением атома серы на оси молекулы и расстояниями О-М в интервале 2,98-3,00 А, что соответствует очень слабым водородным связям. Небольшое смешение и разворот аниона относительно оси привел к ситуации с тремя водородными связями, с расстояниями О-Ы 2,78, 2,91 и 2,91 А. Бихромат-анион может образовать четыре водородных связи (рис. 2). Геометрические параметры этих связей приведены в табл. 1. Как можно видеть, связывание довольно благоприятное,

при этом анион почти изолирован от внешней среды гидрофобными фрагментами рецептора.

Таблица 1

Геометрия водородного связывания в структуре ассоциата

Связь Ы-Н---0 А Н--0, А Угол Ы-Н—О, °

К1А-Н-01Х 2,75 1,92 154

Ы1В-Н01У 2,76 2,15 125

ШС-Н"02Х 2,79 2,12 111

кт-н-о2У 2,76 2,24 117

Примечание. Структура ассоциата, приведенного на рис. 2

При оптимизации геометрии комплекса каликсарена с сульфатом железа нами было показано, что, в отличие от комплекса с сульфатом натрия, связывание сульфат-аниона происходит по четырем КН-группам на расстоянии О-М 2,75 А. При этом расстояние Ре-0 равнялось 1,93 А, а расстояние между атомами кислорода противоположных фенольных колец - 3,77 А. Аналогичные результаты были получены для сульфата никеля.

Рис. 3. Оптимизированная структура свободного лиганда и комплекса с Ре$04

Оптимизация структуры комплекса только с анионами показала, что сульфат-анион координируется по четырем 1ЧН-группам на расстоянии N-0 2,79 А, расстояние между атомами кислорода по нижнему ободу для 1,3-колец равно 4,54 А, что значительно больше, чем в комплексах с металлами.

Таким образом, нами на основании квантово-химических расчетов было показано, что каликс[4]арены, модифицированные по нижнему ободу четырьмя сложно-эфирными группами, по нижнему - сульфамидными заместителями, могут проявлять свойства гетеродитопного рецептора для ионных пар катион-анион.

2.2. Синтез и модификация каликсаренов

Следующей задачей был синтез сульфамидных производных каликсарена. Описанные в литературе методы введения сульфогруппы в положения по верхнему ободу каликсарена приводят к образованию мононатриевой соли каликсарена. Нами был предложен метод сульфирования каликсаренов 30% олеумом. В результате реакции нам удалось выделить с выходом 40-70% в твердом виде язе/ирягас-сульфонаты ка-ликс[4]арена 24,26,27, свободные от натрия.

о он

\ /

// Н2804-50з

14,16,17 24,26,27

И = п-Ви (14,24), СН2СООЕ1 (16,26), СН2СОМН2 (17,27)

При сульфировании каликсарена 17, содержащего карбоксамидные группы, в результате был выделен в твердом виде комплекс 27, содержащий по данным элементного анализа и масс-спектра одну молекулу серной кислоты. Нами было сделано предположение, что протон координируется между оксиметилкарбоксамидными группами и гидросульфат образует водородные связи с карбоксамидными группами. Данный комплекс легко разрушается при перекристаллизации из этанола или растворении в воде.

ноч,° оХ>ч?»0 о он

0=в ? $ Б=0

27 27а он

Синтезированные сульфонаты 24,26,27 были использованы для получения хлор-сульфонилкаликсаренов. При реакции с хлористым тионилом были получены соответствующие сульфонилхлориды 34,36,37 с выходом 60-80%.

24,26,27 34,36,37

И = п-Ви (24,34), СК^СОС® (26,36), СН2СО,\Н2 (27,37)

Другим способом получения хлорсульфоновых производных каликсаренов является реакция хлорсульфоновой кислоты и де-тре/и-бутилированного каликс[4]арена в хлороформе с выходами порядка 30-40%.

Я = п-Рг (13,33), п-Ви (14,34), СН^СН^ОСИ, (15,35), СЕ^СООЕ! (16,36)

Нами был реализован одпогоршковый метод синтеза хлорсульфонилка-ликс[4]арена исходя из ия/>а-/и/>ети-бутилкаликсарена. Мы показали, что при взаимодействии бутилкаликсарена с избытком хлорсульфоновой кислоты при комнатной температуре в хлористом метилене образуется с выходом до 80% тетра-к»с(хлорсульфонил)каликс[4]арен 34-39. В аналогичных условиях О-замещенные (Я'= Ме, Ег, Рг) каликсарены подвергаются гидролизу эфирных групп, и при увеличении времени проведения реакции до 10-15 часов образуется хлорсульфонил-тетрагидроксикаликсарен 30 с выходом 15-30%.

си О оЛсЯ^о 9-Я

\\\Н ||| 00-09 44

50,51 о о о1°ч 56,57 ¿»У V ^

Ш=Н (00), Ме (01), ШО-СП Е1 (02), Рг (03) 1

ач о оЛ(Я?,о 9 Р о=в ? э=о

Я о

н н н н 30

34-36,38,39 52,53 58,59

И1 = п-Ви (04,24,34,50,52,54,56,58,60), СН2СН2ОСН3 (05,25,35,). СН2СООЕ1 (06,26,36,51,53,55,57,59,61), СН2СОКМе2 (08,38), СН2СОШ12 (09,39)

п = 1 (00-09, 20-29, 30-39), 3 (50-55), 5 (56-61)

Следует отметить, что при наличии более длинного радикала К1=Ви, СН2СООЕ1, СН2С(ЖМе2, СН2СН2ОСН3, СН2СОКЕ12 гидролиз эфирных групп не происходит. В результате реакции образуются соответствующие сульфохлориды с выходом 70-80%. Строение было доказано методами ЯМР !Н спектроскопии, масс-спектрометрии и данных элементного анализа. В спектре ЯМР 'Н для соединения 35 было отмечено отсутствие сигналов трет-бутнльнон группы, что говорило о полном прохождении реакции ылсо-замещения. Сигналы атомов водорода мостиковых СН2-групп наблюдались в виде АВ системы при 4,73 и 3,42 м.д., сигналы двух -ОСН2 наблюдали в виде триплетов при 4,31 и 3,78 м.д., сигналы -ОСИ3 - в виде синглета в области 3,37 м.д. и ароматические протоны в виде синглета при 7,50 м.д. Нами впервые было предложено использовать этот метод для синтеза сульфохлоридов каликс[6, 8]аренов 52,53 и 58,59. Сульфонилхлориды каликс[6] и [8]аренов при выдерживании в холодной воде легко гидролизуются до соответствующих сульфокислот 54,55 и 60,61 с выходом 5060%. Хлорсульфонилкаликс[4]арены 34-39 более устойчивы и подвергаются гидролизу только в теплой воде.

Таким образом, нами был разработан одностадийный метод получения тетра-кг/с(хлорсульфонил)каликс[4]арена.

Исходя из игея1рокг/с(хлорсульфонил)каликс[4]арена реакцией амидирования были получены каликсарены 40,44-46,48 (а-и) с выходом 70-80%.

Alk = H (а), Ме (б), Ме2 (в), i-Pr (г), п-Рг (д), t-Bu (е),

Bz $к), Ph (з), CH2CH2NHCOCH3 (и) R1 =Н (30,40), n-Bu 04,44), CF^CRjOC^ (35,45), C^COOEt (36,46), CI^CONMe^MS)

Синтезированный нами каликсарен 46г содержит в положении по верхнему ободу четыре сульфамидных фрагмента с NH-протонами, способных комплексовать анионы, по нижнему ободу содержит четыре этоксикарбонильные группы, способные комплексовать катионы. По данным Я\1Р спектра, каликсарен 46 находится в коя-формации конус - сигналы атомов водорода мостиковых СН2-групп наблюдаются в виде AB системы при 5,11 и 3,56 м.д. Конформация конус обуславливает предоргани-зованное расположение комплексообразующих групп, благоприятное для связывания ионов, как анионов, так и катионов. Таким образом, данные соединения могут проявлять свойства дитопных рецепторов.

Следующим этапом работы стал синтез каликсарена, содержащего восемь NH-связей, способных образовывать водородные связи с анионами. Так, нами были синтезированы каликсарены 45к, л реакцией хлорсульфонилкаликсарена с азидом натрия, а затем с N-ацетилэтилендиамином. Другой способ заключается во введении в каликсарен остатка 5-амино-1Н-1,2,3-триазола.

Ме-О О-Ме

35

Я = СОКНС6Н,,сус1о (64к,45к). СОШРЬ (64л,45л)

45к,л

Также нами был синтезирован /яе/и/юк-ыс(азидосульфонил)каликсарен 63. В отличие от каликсарена 62, тетраэфир 63 способен образовывать устойчивые комплексы с катионом натрия, поэтому в качестве катализатора был использован трготиламин. В результате взаимодействия теш/?акг^с(азидосульфонил)каликсарена 63 с Х-цикло-гексилцианацетамидом в Гфисутствии триэтиламина был получен тетракис(5-дмтю-1,2,3-триазол-1-илсульфонил)каликсарен 65, который при кипячении с избытком три-этиламина претерпевает перегруппировку Димрота с образованием тетракис((1Н-1,2,3-триазол-5-ил)аминосульфонил)каликсарена 46к. Таким образом, нами были синтезированы два изомерных каликсарена, содержащие 1,2,3-триазольные циклы: один - с гетероароматическими аминогруппами, а второй - с сульфамидными группами и группами, содержащими МН-кислые протоны.

Таким образом, нами были синтезированы сульфамидные производные ка-ликс[4]аренов, содержащие 4 или 8 N11-е вязе й, способных участвовать в комплексо-образовании с анионами.

2.3. Изучение комплексообразующих свойств синтезированных соединений

2.3.1. ЯМР титрование

Для определения констант комплексообразования нами был использован метод ЯМР 'Н титрования. Было показано, что в присутствии тетрабутиламмонийных солей (гидросульфата, хлорида) наблюдается слабопольный сдвиг сульфамидных и ароматических протонов (рис.4).

8/ ррш - -о

* *

я

Рш ' ■ - -■ - - -

1

С/ што1171

О 5 10 15 20 25

Рис.4. Смещение сигналов КН (0) и АгН (ш)протонов в спектрах соединения 45л в зависимости от концентрации ВщКС!

Были определены константы комплексообразования для соединений 66, 45д, 45л, которые приведены в табл.2. Из данных видно, что каликсарены (соед.45д и 45л), содержащие сульфамидные остатки, являются анионными рецепторами на сульфат- и хлорид-анионы. Следует отметить значительное увеличение константы комплексообразования хлорид-аниона с каликс[4]ареном 45л, содержащим триазольные циклы.

Таблица 2

Константы ассоциации каликсаренов с анионами

Соль Константы ассоциации КаСс, моль» л с

Ме Ф О =8 = О О 66 г Гг\ Г г о о о^ „ / / Ме Ме Ме Ме 45д N N -^ ^ кк А,-"" ^Ч, " \ "V ПН "И /"* н" ^ V," 0,1 К О-В ? * * К- о о О о 0 Ч Ме — о 45л о--

ВщИС! 21 360 1050

ВщГ^ШСи 48 970 270

Как было показано ранее, при комплексовании с анионным рецептором 45д наблюдалось смещение сигналов ароматических протонов из области 6,6 м.д. в область слабого поля до 7,5 м.д., а для катионного рецептора 48в происходил сдвиг протонов из 6,6 м.д. в область сильного поля до 5,8 м.д. При попытке использовать ЯМР !Н титрование для изучения комплексообразования гетеродитопных рецепторов нами было показано, что сдвига сигналов ароматических протонов практически не происходит, зато наблюдается сдвиг Т^Н-протонов, но определить его точное значение затруднительно. Это, по-видимому, связано со ступенчатым образованием гетероди-топного комплекса. В ходе проведения эксперимента кривая титрования становится пологой и определить образование комплекса сложно. Поэтому для дальнейших характеристик гетеродитопных комплексов мы использовали константу экстракции.

Рис. 5. Смещение сигналов ароматических протонов при ЯМР *Н титровании

2.3.2. Перенос ионов через оргаиическую импрегнированную мембрану

При изучении переноса через жидкую импрегнированную мембрану было показано, что гетеродитопный рецептор 46г показывает для сульфат-аниона и для хромат-аниона лучшие результаты по сравнению с монорецепторами 16 и 45г. Начальный поток сульфата натрия для рецептора 46г превышает аналогичное значение для анионного и катионного рецепторов 45г и 16, в 65 и 92 раз соответственно (табл. 3). Это позволяет сделать вывод, что рецептор 46г является гетеродитопным рецептором для аниона и катиона.

Таблица 3

Величины начального потока солей через жидкую импрегнированную

мембрану (20°С)

Соед. Поток (мОЛЬ'С" *м~ )

Ка2Сг207 №2504

46г 1,23*10"ь 4,37*10°

45г 5,66*10"* 4,72*10"7

16 9,60-10"8 6,72*10-'

холостой опыт 7,50*10"10 7,35-Ю'10

л Таким образом, нами было показано, что каликсарен, содержащий в положении

по верхнему ободу сульфамидные группы, а по нижнему сложноэфирные функции, является гетеродитопным рецептором для катионов натрия и таких анионов, как сульфат и бихромат.

Также нами были исследованы комплексообразующие свойства рецепторов 4бк, 65 и 67, содержащих 1,2,3-триазольный цикл.

Таблица 4

Величины начального потока солей через жидкую импрегнированную

мембрану (20°С)

Соединение Поток (моль-с" *м")

Ка2804

46к 6,65-10°

65 1,3 7-10"6

67 7,50*10"1и

МеС,114Ь02'

67

Так было показано, что начальный поток сульфата натрия для соединения 46к составил 6,65 • 10~5, для 65 - 1,37 • 10'6, для 5-тозиламино-1,2,3-триазол-4-(М-цикло-гексил)-карбоксамида 67 эта величина составила 7,50-10"10 моль- с*1- м"2. Кооперативный гетеродитопный эффект, в сравнении с рецептором 67, который способен образовывать комплекс только с катионами, составил 1,9 и 95 для 65 и 46к соответственно (табл. 4).

Таким образом, нами показано, что кадиксарен 65, содержащий триазольный цикл с незамещенной аминогруппой в положении 5 гетероцикла, слабо комплексует анионы, в то время как каликсарен 46к, содержащий изомерный триазольный цикл с сульфамоильной группой, проявляет свойства гетеродитопного рецептора.

2.3.3. Экстракции солей из водных растворов

Нами была изучена экстракция катионов и анионов из водной фазы при помощи синтезированных соединений и определены константы экстракции. Экстракция из растворов это один из основных процессов выделения, применяемых в промышленных масштабах. Этот процесс основан на использовании экстрагентов, которые могут селективно образовывать комплексы с различными ионами. В случае использования нейтральных (не обладающих зарядом) экстрагентов, например краун-эфиров, процесс переноса ионов должен быть формально электрононейтральным. В данной ситуации, например в случае краун-эфиров, которые являются высокоселективными для различных катионов, процесс экстракции сильно зависит от структуры противоиона. Часто приходится использовать для этой цели в ионообменных процессах водорас-

творимые соли липофильных анионов или катионов, таких как тетраарилбораты, пи-краты (для экстракции катионов) или тетраалкиламмонийные соли (для экстрации анионов). В случае использования гетеродитопных рецепторов отпадает необходимость в дополнительных липофильных ионах, что должно привести к значительному экономическому эффекту.

В качестве экстрагента сравнения для анионов нами был использован ка-ликс[4]арен 44г, модифицированный по верхнему ободу изопропилсульфамидными группами, а по нижнему бутильными заместителями. Нами было показано (рис.6), что в отсутствие липофильных противоионов (тетраалкиламмония) процент экстракции не превышает 5%. При использовании липофильных катионов наибольшая константа экстракции наблюдается для сульфат-аниона (5,06) и хлорид-аниона (3,77).

^К.С^оГ лдиг ГсНОд_ко_ВиЛУВг

Ч1,? оЖ о^-н ? в=0

£ &

н^с н3с от, сп, 44г

Рис.6. Экстракция анионов из водной фазы при помощи экстрагента 44г

В качестве экстрагента сравнения для катионов нами был использован ка-ликс[4]арен 06, содержащий по верхнему ободу третбутильные заместители, а по нижнему - модифицированный этоксикарбонилметильными группами. Нами было показано, что в отсутствие липофильных анионов экстракция неорганических солей практически не происходит, исключение составляет сульфат железа, для которого константа экстракции составила 2,44. По-видимому, сульфат железа экстрагируется в виде ионной пары и координация ее происходит внутри полости каликс[4]арена за счет я-взаимодействия (см. рис. 7). Следует отметить, что при экстракции тетраалки-ламмонийных солей процент экстракции наблюдается около 5%, это связано с растворимостью этих солей в органической фазе.

N¡N0., К2Гг20, КаВг EL.NI ЕьМЬО,

___ка _ви^цг К1ЛП

Рис.7. Экстракция анионов из водной фазы при помощи экстрагента 06

При использовании в качестве экстрагента каликс[4]арена 45г, модифицированного по верхнему ободу изопропилсулъфамидными заместителями, а по нижнему ме-токсиэтокси-группами, было показано, что для неорганических солей процент экстракции возрастает до 8-12% для таких солей, как сульфат железа (11), бихромат калия, хлорид калия, бромид натрия, при этом была проявлена очень высокая селективность для сульфата никеля (78%) (рис.8). Это возможно из-за подходящего размера никеля под размер полости подандов МеОСНгСЬЬО в положении по нижнему ободу каликсарена. Таким образом, соединение 45г представляет собой новый дитопный рецептор, селективный для сульфата никеля.

80,00% 70,00% 60,00% 50.00% 40,00% 30.00% 20,00% 10,00% 0.00%

N180.,

Гс304

КгСпО,

КО

МаВг

<

14 \ о^ВЯь

о=Б' ^^ЩГ^ 8=0

¥ «.С слц ^сн,

45г

Рис.8. Экстракция анионов из водной фазы при помощи экстрагента 45г

Таблица 5

Константы экстракции солей для исследуемых экстрагентов

Соли Константа * экстракции для экстрагентов К -[со.чь\оп ¡{соль\мн

44г 06 48г 46г

N1504 0,00817 0,00 101,0 7,04

Ре804 0,0446 2,44 70,9 587

К2Сг207 0,00715 0,00 44,7 231

КС1 0,0135 0,00 22,4 25,8

ЫаВг 0,00563 0,238 83,7 1430

КаНБ04 0,00632 0,123 0,919 0,953

Вщ^Вг 1,15 0,260 1,05 1,26

Е^Ш 1,78 0,114 1,94 1,86

£1,>чтС1 3,77 0,143 3,64 3,86

Е14Ш804 5,06 0,0618 5,30 5,52

Примечание. * Ошибка константы экстракции не более 5%

В случае экстракции солей рецепторами 48г и 46г, содержащими этоксикарбонил-или диметиламинокарбонилметокси-заместители по нижнему ободу, а по верхнему сульфамидные группы, мы показали, что соединение 48г способно экстрагировать соли металлов (N1804, Ре$04, К2Сг207, КС1 и ЖВг) из водной фазы с эффективностью 95-98%. В случае же гидросульфата натрия процент экстракции составляет 47,9 и 48,8% соответственно (см. рис. 9,10). Полученные данные свидетельствует о том, что эти рецепторы по отношению к гидросульфату натрия работают как парный рецептор, то есть одна половина молекул выступает в роли катионного рецептора, а другая в роли анионного. Это, вероятно, связано с тем, что, как было показано при квантово-химическом моделировании, одновременная координация сульфат-аниона и катиона натрия приводит к слабому связыванию.

100,00% во,00%

ВО,00% 70,00% во,00%

5000% «100% 3000% 2000% •щоо% 000%

I-

n¡80, кейо, к'^ гго- ыг1 n«bг \nhso.

—N I. ^ N-1 48г

Рис.9. Экстракция анионов из водной фазы при помощи экстрагента 48г

мод кгспо, кс! \анг каняо,

46г

Рис. 10. Экстракция анионов из водной фазы при помощи экстрагента 46г

Таким образом, нами было показано, что каликсарены, модифицированные по верхнему ободу сульфамидными группами, являются гетеродитопными рецепторами.

N Ж]

45л

46к

Рис.11. Новые анионные и гетеродитопные рецепторы

В ходе проведенной работы мы получили новые анионные и гетеродитопные рецепторы на основе модифицированных каликсаренов (рис. 11).

22

ВЫВОДЫ

1. Квантово-химическими методами показано, что каликс[4]арены, содержащие в положении по нижнему ободу этоксикарбонилметокси-группы, по верхнему - сульфамидные заместители, координируют катионы металлов подандами, а анионы с образованием водородных связей - с сульфамидными группами. При этом для сульфата натрия происходит координирование по трем сульфамидным заместителям, для сульфатов железа (II) и никеля - по четырем. Для бихромат-аниона происходит координация также по четырем сульфамидным группам

2. Разработан одностадийный метод получения /петршсг/с(хлорсульфонил)-каликс[4]арена мясо-замещением трет-бутильных групп хлорсуяьфоновой кислотой.

3. Показано, что каликс[4]арены, содержащие по нижнему ободу четыре суль-фамино-1Н-1,2,3-триазольные циклы, являются анионными рецепторами для хлорид-анионов.

4. Показано, что синтезированные сульфамидные каликсарены проявляют свойства гетеродитопных рецепторов.

5. Установлено, что каликс[4]арены, содержащие по нижнему ободу диметила-минокарбонилметокси-заместйтели, по верхнему - Ы-изопропилсульф-амидные группы, являются хорошими экстрагентами для неорганических солей (РеБОд, КаС1, Ка2Сг207) из водных растворов.

6. Показано, что каликс[4]арен, содержащий по нижнему ободу метоксиэтокси-заместители, по верхнему И-изопропилсульфамидные группы, проявляет высокие экстракционные свойства для сульфата никеля.

7. Выявлены селективные рецепторы для экстракции неорганических солей (КааСггСЬ, Ка2804) через жидкую импрегнированную мембрану.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. И В. Гейде, Д.В. Солдатов, O.A. Крамаренко, А.И. Матерн, Ю.Ю. Моржерин. Дитопный рецептор на основе ш^т/»акисаминосульфанилкаликс[4]арена. Журнал структурной химии. 2005. ЛЬ 7. С. 30-34.

2. И В. Гейде, Т.В. Глухарева, А.И. Матерн, Ю.Ю. Моржерин. Перегруппировка Димро-та в синтезе гетеродитопиого рецептора. Химия гетероциклических соединении. 2006. ЛЬ 1. С. 135-138.

3. И В. Гейде, А.И. Матерн, Ю.Ю. Моржерин. Гетеродитопный рецептор на основе кя-ликс[4|арена и 1,2,3-триазола. Вестник УГТУ-УПИ, серия химическая. 2005. Лв 5(57). С. 172-174.

4. А.И. Матерн, Т.В. Глухарева, В.М. Зыскин, М.Ф. Костерина, Ю.Ю. Моржерин, И В. Панина (Гейде). Каликсарены и серусодержашие гетероциклы в методах анализа анионов и катионов хрома, мышьяка, сурьмы. сб."Регинальный конкурс РФФИ "Урал". Екатеринбург, УрО РАН. 2003. С. 210-213.

5. А.И. Матерн, Т.В. Глухарева, В.М. Зыскин, М.Ф. Костерина, Ю.Ю. Моржерин, И.В. Гейде, O.A. Крамаренко. Каликсарены и серусодержащие гетероциклы в методах анализа анионов и катионов хрома, мышьяка, сурьмы, сб. "Региначьный конкурс РФФИ "Урал". Екатеринбург, УрО РАН. 2004. С. 276-282.

6. А.Ю. Полякова, С.С. Суровцева, C.B. Гладкова, М.Ф. Костерина, И.В. Гейде, Ю.Ю. Моржерин, А.И. Матерн. Синтез и свойства анионных и катконных рецепторов на основе каликсаренов и азот- и серусодержащих гетероциклов. Сборник материалов Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых "Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии". 2004. С. 254-255.

7. А.И. Матерн, И.В. Гейде, Е.В. Дьяконова, Г.В. Зырянов, М.Ф. Костерина, Ю.Ю. Моржерин. Синтез и свойства анионных и катионных рецепторов на основе каликсаренов и азот- и серусодержащих гетероциклов. сб. "Регинальный конкурс РФФИ "Урач". Екатеринбург, УрО РАН. 2005. С. 278-284.

Работа доложена на научных конференциях:

1. И.В. Панина (Гейде), В.М. Зыскин, Ю.Ю. Моржерин. Каликсарены и транспорт ионов железа через органическую мембрану. Молодежная научная школа по органической химии. Екатеринбург. 2000 - С. 261.

2. И.В. Панина (Гейде), В.М. Зыскин, Ю.Ю. Моржерин. Синтез каликсаренов. Транспорт через органическую мембрану ионов металлов. X Всероссийская студенческая научная конференция "Проблемы теоретической и экспериментальной химии". Екатеринбург. 2000 - С. 156.

3. И.В. Панина (Гейде), М.Ф. Костерина, Ю.Ю. Моржерин. Каликсарены и серусодержа-щие гетероциклы в методах анализа анионов и катионов хрома, мышьяка, сурьмы. VМолодежная научная школа-конференция по органической химии. Екатеринбург. 2002 - С. 340.

4. И.В. Гейде, Г.В. Зырянов, Ю.Ю. Моржерин, А.И. Матерн. Каликс[8]арены как новые рецепторы для обнаружения NCh. VII молодежная научная школа-конференция по органической химии. Екатеринбург. 2004 - С. 347.

5. И.В. Гейде, Ю.Ю. Моржерин. Дитопные рецепторы на основе каликсаренов. Ill Молодежная научная школа-конференция по органической химии. Казань. 2005 - С. 435.

6. Yu. Morzherin, I. Geide, Ju. Nein, S. Gladkova. «The Synthesis of Heterotopic Receptors. Sulfo Derivatives of Calix[4]arenes». 8Л International Conference on Calixarenes (CALIX 2005). Prague, Czech republic. 2005. P.84.

7. Yu. Morzherin, L Geide, Ju. Nein, S. Gladkova. «Fused zwitterionic heterocyclic: The Synthesis of 2,4,5,6-tetrahydropyrrolo[l,2-c][l,2,3]triazolio-5-olate». 20th International Congress Heterocyclic Chemistry. Palermo, Italia. 2005. P.84.

8. И.В. Гейде, А.И. Матерн. Каликсарены в качестве рецепторов нейтральных молекул. Научные труды Ml отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург. 2005. 42 - С. 277.

9. И.В. Гейде, Ю.Ю. Моржерин. Гетеродитопный рецептор на основе каликс[4]арена. Научные труды IX отчетной конференции мачодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург. 2006. Ч 1 - С. 280.

10. А.В. Кискина, И.В. Гейде, Т.В. Глухарева, Ю.Ю. Моржерин. Перегруппировка Димрота в синтезе дитопного рецептора. XVI Всероссийская студенческая научная конференция "Проблемы теоретической и экспериментальной химии". Екатеринбург. 2006 - С. 343.

11. Yu.Yu. Morzherin, I.V Geide, Ju.I. Nein, T.V. Gluhareva. «Heteroditopic receptors for ion-pair on the base of calix[4]arene». IVth International Symposium "Design and Synthesis of Su-pramolecular Architectures". Kazan, Russia. 2006. P.23.

12. Ю.Ю. Моржерин, Т.В. Глухарева, И.В. Гейде, А.В. Кискина. Синтез и свойства гетеро-дитопных рецепторов на основе сульфонилкаликс[4]аренов. International Symposium on ASOC. Sudak, Crimea, Ukraina. 2006. P. У-12.

Отпечатано в типографии ООО «Издательство УМЦ УПИ» 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 17, оф. С-123 Заказ {£¿/9 Тираж экз.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ГЕТЕРОДИТОПНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ.

1.1.Введени е.

1.2. одновременное комплексообразование неорганических ионных пар.

1.3. одновременное комплексообразование органических ионных пар.

В последнее десятилетие значительное внимание в области супрамолекулярной химии уделялось молекулярному узнаванию и самоорганизованным архитектурам [1]. С экологической и экономической точкек зрения, молекулярное распознавание и детектирование является эффективным процессом. Одним из основных аспектов этой междисциплинарной области химии является дизайн необычных соединений и создание на их основе сенсоров и рецепторов для биологических и неорганических объектов. Интенсивное изучение нековалентных взаимодействий между синтетическими рецепторами и такими объектами, как катионы, анионы и малые нейтральные молекулы, привело не только к различным открытиям в области молекулярной и супрамолекулярной химии, но и, что более важно, оказывало большое влияние на современную химию в целом. Перспективным направлением в этой области является дизайн и построение более сложных искусственных рецепторов с несколькими различными центрами и функциями, что может значительно повысить эффективность комлек-сообразования с различными молекулами.

По-настоящему новым является введение второго центра комплексообразования анионов в молекулу лиганда (краун-эфира, каликсарена и т.д.), уже имеющего центр комплексования катионов, с целью получения новых супрамолекулярных рецепторов, так называемых гете-родитопных рецепторов, для одновременного, синхронного или ступенчатого, комплексообразования солей в виде ионных пар или отдельных ионов. С одной стороны, такие рецепторы показывают интересные аллостерические и кооперативные эффекты, приводящие к усилению их комплексообразующей способности и более высокой ионной селективности в органических растворителях или при транспорте через искусственные мембраны. С другой стороны, работа гетеродитопного рецептора моделирует биохимические процессы, происходящие в живых организмах, и можно ожидать высокую эффективность гетеродитопных рецепторов для экстракции солей. Примеры работ такого рода редки.

Одним из подходов дизайна рецепторов для детектирования катионов, анионов и нейтральных молекул является использование каликс[п] арена в качестве платформы, с последующей специфической функционализацией. Это объясняется тем, что каликсарены обладают предорганизованной структурой и имеют несколько мест для введения групп, способных к комплексообразованию. Выбор функционализации зависит от катионов, анионов или молекул, на которые будет рассчитан рецептор. Строение каликсаренов позволяет проводить селективную модификацию по нижнему и верхнему ободу и создать два различных центра комплексообразования, что может привести к появлению принципиально новых рецепторов с широкими вариациями свойств комплексообразования, размерами полости и нековалент-ных взаимодействий гость-хозяин.

Целью работы являлся дизайн и синтез ряда новых анионных и гетеродитопных рецепторов на основе функционализированных каликсаренов и изучение комплексообразующих свойств синтезированных соединений.

Научная новизна. Синтезированы и исследованы свойства гетеродитопных рецепторов на основе каликс[4]аренов в конформации конус, функционализированных по нижнему и верхнему ободам. Квантово-химическими расчетами смоделированы их комплексы с неорганическими солями и показано, что эти модифицированные каликсарены могут образовывать комплексы одновременно и с катионами, и с анионами. Впервые показано, что размер полости каликсарена влияет на селективность комплексообразования с анионами.

Впервые показано, что /ие/ирад-мс(сульфамоил)каликс[4]арены являются эффективными переносчиками анионов через липофильные импрегнированные жидкие мембраны. Впервые установлено, что каликс[4]арен, функционализированный по нижнему ободу сложноэфир-ными фрагментами, а по верхнему сульфамидными группами, является гетеродитопным рецептором на ионные пары. Показано, что /иералт,(/сульфамоил)каликс[4]арен, модифицированный по нижнему ободу метоксиэтокси заместителями, является селективным экстраген-том по отношению к сульфату никеля.

Практическая ценность работы. В результате работы разработан одностадийный метод синтеза те/и/>акис(хлорсульфонил)каликс[4]арена исходя из /?а/?а-7мрв7м-бутилкаликсарена. Предложен метод синтеза сульфонатопроизводных каликсаренов, не содержащих катионов металла. Разработан метод синтеза гетеродитопного рецептора на основе 1,2,3-триазолилсульфамоилкаликсарена, содержащий 8 NH-протонов, способных образовывать устойчивые водородные связи. Разработаны эффективные методы переноса неорганических солей через жидкую импрегнированную мембрану, содержащую гетеродитопные рецепторы. Синтезированы селективные гетеродитопные рецепторы для сульфата железа (II), сульфата никеля, бихромата калия.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации доложены в виде устного доклада на X Всероссийской студенческой научной конференции "Проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Екатеринбург, Россия, 2000), а также представлены в виде стендовых докладов на Молодежных научных школах-конференций по органической химии (Екатеринбург, Россия, 2000, 2002, 2004; Казань, 2005), на 8-й Международной конференции по каликсаренам (Прага, Чехия, 2005), на 20-м Международном конгрессе по гетероциклической химии (Палермо, Италия, 2005), на IV Международном симпозиуме "Design and Synthesis of Supramolecular Architectures" (Казань, 2006), на Международном симпозиуме по органической химии (ASOC) (Судак, Украина, 2006).

Опубликовано по теме диссертационной работы 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах (Журнал структурной химии, Химия гетероциклических соединений, Вестник УГТУ-УПИ, серия химическая) и 16 тезисов докладов.

1 Работа выполнена на кафедре технологии органического синтеза химико-технологического факультета "Уральского государственного технического университета -УПИ", является частью исследований по государственному контракту "Проведение научных исследований молодыми учеными" (IV очередь) шифр 2006-РИ-19.0/001/467 "Гетеродитоп-ные рецепторы для органических и неорганических соединений на основе синтетических ка-ликс[4]ареновых нанотрубок", выполняемой в рамках федеральной целевой научно-технической программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы. Исследования проводились при поддержке грантов РФФИ № 04-03-96143-р2004урала "Синтез и свойства анионных и катионных рецепторов на основе каликсаренов и азот- и серусодержащих гетероциклов", № 05-03-32094 "Гетероди-топные рецепторы для органических и неорганических соединений на основе гетероциклических каликс[4]аренов и краун-эфиров", № 05-03-32085 "Синтетические нанотрубки на основе каликсарен-гетероциклических гибридов для молекулярного распознавания и сенсоров", гранта Американского фонда гражданских исследований и развития для независимых государств бывшего Советского Союза НОЦ - Перспективные материалы REC-005.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 110 страницах, включает 30 рисунков, 13 схем, 6 таблиц и состоит из введения, трех глав, выводов и библиографического списка, включающего 130 наименований.

выводы

1. Квантово-химическими методами показано, что каликс[4]арены, содержащие в положении по нижнему ободу этоксикарбонилметокси-группы, по верхнему - сульфамидные заместители, координируют катионы металлов подандами, а анионы с образованием водородных связей с сульфамидными группами. При этом для сульфата натрия происходит координирование по трем сульфамидным заместителям, для сульфатов железа (II) и никеля - по четырем. Для бихромат-аниона происходит координация также по четырем сульфамидным группам

2. Разработан одностадийный метод получения ягеяг/>акис(хлорсульфонил)-каликс[4]арена г/ясо-замещением яг/>е/м-бутильных групп хлорсульфоновой кислотой .

3. Показано, что каликс[4]арены, содержащие по нижнему ободу четыре сульфамино-1Н-1,2,3-триазольные циклы, являются анионными рецепторами для хлорид-анионов.

4. Показано, что синтезированные сульфамидные каликсарены проявляют свойства ге-теродитопных рецепторов

5. Установлено, что каликс[4] арены, содержащие по нижнему ободу диметиламино-карбонилметокси-заместители, по верхнему №изопропилсульфамидные группы, являются хорошими экстрагентами для неорганических солей (БеБО^ ЫаС1, Ыа2Сг207) из водных растворов.

6. Показано, что каликс[4]арен, содержащий по нижнему ободу метоксиэтокси-заместители, по верхнему Ы-изопропилсульфамидные группы, проявляет высокие экстракционные свойства для сульфата никеля.

7. Выявлены селективные рецепторы для экстракции неорганических солей (Ка2Сг207, №2804) через жидкую импрегнированную мембрану.

1.4. Заключение

Таким образом, анализ литературных данных показал, что дизайн новых гетеродитопных лигандов для совместного комплексования анионов и каитионов (распознование ионных пар) является новой и актуальной областью координационной химии. Такие мулътицентровые лиганды могут увеличивать липофильность ионных гостей и тем самым увеличивают растворимость ионной пары в неполярной среде, что позволяет использовать их более эффективно для экстракции солей и в системах мембранного транспорта. Сочетание различных связывающих фрагментов позволяет получить гетеродипопные рецепторы, которые могут образовывать комплексы с субстратами за счет взаимодействий одновременно с катионны-ми, анионными и нейтральными центрами связывания при участии одновременно электростатических, Ван-дер-ваальсовых и донорно-акцепторных взаимодействий, а также сольво-фобных эффектов [97]. В то время как гомотопные рецепторы могут образовывать комплексы с дикатионными или дианионными субстратами, гетеродитопные рецепторы позволяют связать несколько различных субстратов, ионные пары или цвитгер-ионы. Образование водородных связей, 71-71-взаимодействие или кулоновские взаимодействия могут быть использованы для распознавания аминокислот, нуклеотидов и нейтральных гетероциклических молекул за счет комплементарного спаривания оснований. Для оптимального размещения участвующих в связывании фрагментов, а также для создания гидрофобной полости необходимой формы для включения органических субстратов требуются рецепторы с большими более или менее жестко связанными между собой макроциклическими фрагментами или рецепто-ры-молекулярные клетки.

За последние годы было синтезировано много новых макроциклических рецепторов, содержащих различные полярные функциональные группы. Эти рецепторы способны образовывать комплексы с заряженными и незаряженными органическими субстратами. Синерге-тическое сочетание электростатических и гидрофобных эффектов может наблюдаться в ам-фифилъныхрецепторах, содержащих заряженные связывающие фрагменты с органическими функциональными группами, причем экранирование полярных фрагментов препятствует их взаимодейтсвию с растворителем и усиливает тем самым электростатические взаимодействия субстрат - рецептор. На данный момент накоплен обширный материал, который может составить основу для анализа особенностей молекулярного комплексообразования, а также для выбора подходящих структурных фрагментов при дизайне новых молекул-рецепторов.

Следует отметить, что до начало наших исследований (2000 год), работы по дизайну и синтезу гетеродитопных рецепторов только начались, было опубликовано около 20 сообщений. Основные примеры таких лигандов были описаны в последние 3-4 года.

Глава 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА АНИОННЫХ И ГЕТЕРОДИТОПНЫХ РЕЦЕПТОРОВ НА ОСНОВЕ СУЛЬФОПРОИЗВОДНЫХ КА ЛИКС [4] АРЕНА

Основные задачи нашей работы:

• дизайн и синтез ряда новых анионных и гетеродитопных рецепторов на основе функ-ционализированных каликсаренов;

• изучение комплексообразующих свойств синтезированных соединений.

Таким образом, перед нами стояла задача сконструировать рецептор, способный одновременно комплексовать анионы и катионы.

2.1. Дизайн гетеродитопного рецептора

Каликс[4]арены являются известным строительным блоком для молекулярного распознавания [98] и применяются в конструировании молекулярных контейнеров (полости, (хемо)-карцеранды, капсулы и синтетические нанотрубки [99,100]). Каликс[4]арен в конформации конус имеет размеры ~4 А в глубину и ~7 А в диаметре по верхнему ободу [101,102]. Ка-ликс[4]арен в конформации 1,3-алътернат более жесткий и является цилиндрическим туннелем, в котором попарно два соседних ароматических кольца ориентированы ортогонально оси полости [ЮЗ]. Размер этого туннеля - 5-6 А в диаметре, по литературным рентгеност-руктурным данным [104,105,106,107].

Комплексы каликс[4]аренов с нейтральными молекулами являются достаточно слабыми: полость относительно мала и связывание с внутренней стороной полости слабое. В большинстве случаев структура кристаллов комплексов каликсаренов молекула-гость не входит внутрь полости, а группируется выше относительно верхних углеродных атомов полиароматического скелета. С другой стороны, известно, что катионы сильнее взаимодействуют с %-системой каликсаренов [108]. Аммонийные ионы и катионы металлов комплексуются в конусовидной полости [109,110,111]. 1,3-Алътенат, функционализированный по фенольным атомам кислорода, связывает такие ионы металлов, как Ыа+, К+ и Ag+, и с "жесткими" атомами кислорода и "мягкими" л;-ароматическими кольцами [112,113,114,115]. Для образования устойчивых комплексов каликсаренов с анионами необходимо введение групп, способных образовывать водородные связи с отрицательно заряженными анионами [116].

0 0 0 0 ' OB , \ ч по 1 ^^ он

И,С Н,С Cllj си,

OD

11 A- = Cr2072 fS042- 111

Рис. 2.1. Рецепторы на основе каликсаренов для катионов I, анионов II, для анионов и катионов 111

В продолжение работ по созданию анионных рецепторов на основе каликс[4]арена, проводимых на кафедре технологии органического синтеза УГТУ-УТТИ совместно с группой профессора Рейнхоудта (Университет Твенте, Нидерланды), нами было предложено использовать в качестве основы гетеродитопного рецептора каликс[4]арен в конформации конус. Конформация конус в предложенном рецепторе фиксирована заместителями по нижнему ободу, для этого предлагается использовать заместители с длинной цепью более двух атомов углерода [117]. Для комплексообразования с катионом мы предполагаем использовать модификацию по нижнему ободу четырьмя сложноэфирными группами (I), с анионами - модификацию по верхнему ободу сульфамидными фрагментами (Л) [118]. Предположительно, супрамолекулярный комплекс рецептора (III) с катионом металла и анионом имеет состав ITT-Kat А", причем катион включен в координационную полость, образованную восемью атомами кислорода четырех эфирных и четырех этоксикарбонильных групп, а анион находится в окружении четырех сульфамидных заместителей (рис. 2.1).

2.1.1. Структура свободного лиганда

Для изучения возможности применения такого рецептора в качестве гетеродитопного для ионных пар нами были проведены квантово-химические расчеты свободного рецептора и возможных структур ассоциатов III с катионами металлов, различными анионами и солями. Расчеты проводились в пакете программ Gaussian03W [119] полуэмпирическими методами AM К РМЗ и методом B31YP 6-3 IG*.

6.182 а

9.205 А С

4.513 А

3.943 А

Рис. 2.2. Оптимизированная структура соединения Ш (метод В31УР 6-ЗЮ*)

На рис. 2.2 приведена оптимизированная структура свободного лиганда Ш. Как видно из рисунка, каликсарен Ш имеет форму эллипсовидной чаши. Размер полости по нижнему ободу имеет размеры между атомами кислорода от 3,9 до 4,5 А, что за вычетом ван-дер-ваальсовых радиусов кислорода приводит к полости в ~ 2,6 А, являющейся достаточной для катионов различных металлов. Подвижность четырех подандов (этоксикарбонилметиокси-групп) делает возможным различный размер полости. Размер чаши между атомами водорода по верхнему ободу 6,2 - 9,2 А значительно больше, чем размер анионов, таких как галогени-ды, сульфаты и нитраты.

На рис. 2.3 представлена структура комплекса соединения Ш с катионом натрия. Известно [117], что каликс[4]арен, модифицированный по нижнему ободу четырьмя алкоксикарбо-нилметиокси группами, является селективным по отношению к катиону натрия. Из рисунка видно, что каликсарен Ш имеет форму круглой симметричной чаши, атомы кислорода по нижнему ободу несколько сближены (3,46 А) по сравнению со свободным лигандом. В оптимизированной модели катион натрия окружен восемью атомами кислорода с расстояниями Ыа-О 2,68 А (см. рис. 2.3). Амидные группировки по верхнему ободу расположены достаточно далеко друг от друга.

2.1.2. Структура комплексов с катионами металлов

7.К25 fj^s

Н.02А i i я / ЛЛ ■ tfitä—*

Рис. 2.3. Оптимизированная структура комплексов HI*Nar (метод AMI) и lll*Fe2+ (метод РМЗ)

При оптимизации комплекса соединения III с катионом Fe" (рис. 2.3) нами было показано, что, несмотря на то, что радиус катиона железа меньше, чем натрия, расстояние между атомами кислорода по нижнему ободу больше, чем для комплекса с катионом натрия. Это свидетельствует о меньшей стабильности комплекса каликсарена Ш с катионом железа. Также несколько уширен и верхний обод по сравнению с комплексом с катионом натрия.

2.1.3. Структура комплексов с анионами

1.395

5.097

N-H — О

No \н

Рис. 2.4. Оптимизированная структура комплекса 111* S042" (метод B31YP 6-3IG*)

Рис. 2,5. Оптимизированная структура комплекса Ш*СГ (метод B31YP 6-31G*)

Оптимизация геометрии комплекса соединения III с сульфат-анионом (рис. 2.4) показала, что сульфат-анион координируется по всем четырем NH-группам на расстояними Н---0 1,36 Л, угол Н "'О ~ S составляет 110-121°, что говорит о достаточно прочном связывании сульфат-аниона четырьмя водородными связями. Полученные данные хорошо согласуются с экспериментальными данными для константы ассоциации сульфамидных производных ка-ликс[4]арена с гидросульфат-анионами [120]. В случае комплексования с анионом хлора (рис. 2.5) обнаружилось, что происходит образование только двух прочных водородных связей. По-видимому, это связано с малым размером хлорид-аниона составляющим 1,81 Ä.

Таким образом, показано, что предложенная нами структура рецептора может выступать как в роли анионного, так и в роли катонного рецептора.

2.1.4. Структура гетеродитопных комплексов

Следующим шагом нашего исследования стала оптимизация структур комплексов соединения III с различными неорганическими солями. На рис. 2.6 представлена структура комплекса с гидросульфатом натрия.

В оптимизированной модели катион натрия окружен восемью атомами кислорода на расстоянии №-0 2,49 А (рис. 2.6). Координационный полиэдр можно представить как искаженный куб с длинами ребер от 2,5 до 3,1 А, верхняя грань которого скручена относительно нижней на 32°. В рамках этой модели нижняя грань полиэдра образована атомами кислорода карбоксильных групп, что приводит к развороту этоксифрагментов в сторону от оси молекулы. В рамках другой модели нижняя грань полиэдра образована атомами кислорода этоксиг-рупп, что качественно не меняет форму координационного полиэдра, но приводит к развороту этих групп приблизительно вдоль оси молекулы. По-видимому, в растворе существует динамическое равновесие целого ряда форм, варьирующих между двумя описанными моделями.

Связывание аниона должно быть обусловлено образованием водородных связей с N11-группами сульфамидных фрагментов. Попытка оптимизировать положение сульфатного или гидросульфатного аниона при условии образования связей со всеми четырьмя 1ЧН-группами привело к модели с размещением атома серы на оси молекулы на расстоянии О-Ы в интервале 2,98-3,00 А, что соответствует очень слабым водородным связям. Небольшое смещение и разворот аниона привел к ситуации с тремя водородными связями, на расстоянии (ММ 2,78, 2,91 и 2,91 А.

6.648 а

Рис, 2.8, Вид сверху структур ассоциатов Ш^аНЗО^ и Ш*Ре804

При оптимизации комплекса каликсарена с сульфатом железа (рис, 2.7, 2.8) нами было показано, что в отличие от комплекса с сульфатом натрия связывание сульфат-аниона происходит по четырем ЫН-группам на расстоянии 0-14 2,75 А. При этом расстояние Ре-0 равнялось 1,93 А, расстояние между атомами кислородов противоположных фенольных колец равняется 3,77 А. Аналогичные результаты были получены для сульфата никеля. Таким образом, в данном случае мы наблюдали аллостерический эффект в предложенном нами гете-родитопном рецепторе: разные по размеру катионы создают разного размера полость на другом ободе каликсарена. В случае катиона натрия образование устойчивого комплекса с сульфат-анионом маловероятно, в то время как для катионов железа и никеля следует ожидать образование устойчивых комплексов с данным анионом.

При оптимизации комплекса каликсарена с бихроматом натрия (рис. 2.9) нами было показано, что в отличие от комплекса с сульфатом натрия связывание бихромат-аниона происходит по четырем 1ЧН-группам на расстоянии О-Ы 2,75-2,79 А. Геометрические параметры этих связей приведены в табл. 1. Как можно видеть, связывание довольно благоприятное, при этом анион почти изолирован от внешней среды гидрофобными фрагментами рецептора.

Рис. 2.9. Оптимизированная структура супрамолекулярного ассоциата рецептора Ш с катионом натрия и бихромат анионом. (Координационные и водородные связи обозначены пунктиром)

1. Comprehensive Supramolecular Chemistry; Atwood J.L, Davies J. E. D.; MacNicol D. D.; Vögtle, F, Eds.; Elsevier: Exter, 1996.

2. J.W. Steed and J.L. Atwood: Supramolecular Chemistry.York: Wiley. 2000.

3. J. D. Badjicä, A. Nelson, S. J. Cantrill, W. B. Turnbull, J. F. Stoddart Multivalency and Cooperativity in Supramolecular Chemistry. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 723-732.

4. L. Sessler, A. Andrievsky, J.W. Genge: Anion binding by sapphyrins, in G.W. Gokel (ed.), Advances in Supramolecular Chemistry. Vol. 4, pp. 97-142, Greenwich: JAI Press, 1997

5. K. Bowman-James. Alfred Werner Revisited: The Coordination Chemistry of Anions. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 671-678.

6. K. A. Schug, W. Lindner Noncovalent Binding between Guanidinium and Anionic Groups:

7. Focus on Biological- and Synthetic-Based Arginine/Guanidinium Interactions with Phosphon.ate and Sulf[on]ate Residues. Chem. Rev. 2005, 105, 67-113

8. G. J. Kirkovits, J. A. Shriver, P. A. Gale, J. L. Sessler. Synthetic Ditopic Receptors./. Incl.

9. Phen. Macrocycl. Chem. 2001, 41, 69-75.

10. J. H. Hartley, T. D. James, C. J. Ward. Synthetic receptors. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 2000,3155-3184.

11. L. Kovbasyuk, R. Krämer. Allosteric Supramolecular Receptors and Catalysts. Chem. Rev.2004, 104, 3161-3187.

12. M.T. Reetz, C M. Niemeyer, K. Harms. Crown Ethers with a Lewis Acidic Center: A New

13. Class of Heterotopic Host Molecules. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1991, vol.30, 1472-1474.

14. M.T. Reetz, B.M. Johnson, K. Harms. Asymmetric synthesis. XXX. Synthesis of 3-substituted piperidines from chiral non-racemic lactams. Tetrahedron Lett. 1994, vol.35, 2525-2528.

15. D.M. Rudkevich, Z. Brzozka, M. Palys, HC. Visser, W. Verboom, D.N. Reinhoudt: A Difunctional Receptor for the Simultaneous Complexation of Anions and Cations; Recognition of KH2PO4. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1994, vol. 33, 467-468.

16. D.M. Rudkevich, W. Verboom, D.N. Reinhoudt. Calix4.arene Salenes: A Bifunctional Receptor for NaH2P04. J. Org Chem. 1994, vol. 59, 3683- 3686.

17. D.M. Rudkevich, W.P.RV. Stauthamer, W. Verboom, J.F.J. Engbersen, S. Harkema and D.N.

18. Reinhoudt. U02-Salenes: Neutral Receptors for Anions with a High Selectivity for Dihy-drogen Phosphate. J. Am. Chem. Soc. 1992,114, 9671-9673.

19. O. P. Kryatova, A. G. Kolchinski, E. V. Rybak-Akimova. Metal-containing ditopic receptorsfor molecular recognition of diammonium cations Tetrahedron. 2003. vol. 59, № 2, 231-239.

20. D.M. Rudkevich, J.D. Mercer-Chalmers, W. Verboom, R. Ungarro, F. de Jong, D.N. Reinhoudt.

21. Bifunctional Recognition: Simultaneous Transport of Cations and Anions through a Supported Liquid Membrane. J. Am. Chem. Soc. 1995,117, 6124-6125.

22. L.A.J. Christoffels, F. de Jong, D.N. Reinhoudt, S. Sivelli, L. Gazzola, A. Casanati and R. Ungaro: Facilitated Transport of Hydrophilic Salts by Mixtures of Anion and Cation Carriers and by Ditopic Carriers. J. Am. Chem. Soc. 1999,121, 10142-10151.

23. J. Schreeder, J.P.M. van Duynhoven, J.F.J. Engbersen, D.N. Reinhoudt. Solubilization of NaX

24. Salts in Chloroform by Bifunctional Receptors. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996, 35, № 10, 1090

25. P.D. Beer, S.W. Dent. Potassium cation induced switch in anion selectivity exhibited byheteroditopic ruthenium(ii) and rhenium(i) bipyridyl bis(benzo-15-crown-5) ion pair receptors. Chem. Commun. 1998, 825-826.

26. Nabeshima, T.; Hanami, T.; Akine, S.; Saiki, T. Control of Ion Binding by Cooperative Ion

27. Pair Recognition Using a Flexible Heterotopic Receptor. Chem. Lett. 2001,vol. 30, № 6, 560-562.

28. G. W. Gokel, W. M. Leevy, M. E. Weber. Crown Ethers: Sensors for Ions and Molecular

29. Scaffolds for Materials and Biological Models. Chem. Rev. 2004,104, 2723-2750.

30. P.D. Beer, J.B. Cooper. Alkali metal cation cooperative iodide anion recognition by newheteroditopic bis(calix4.arene) rhenium(i) bipyridyl receptor molecules. Chem. Commun. 1998, 129-130.

31. J.B. Cooper, M.G.B. Drew, P.D. Beer. Alkali metal cation cooperative anion recognition byheteroditopic bis(calix4.arene) rhenium(I) bipyridyl and ferrocene receptor molecules. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2000, 2721-2728.

32. J.B. Cooper, M.G.B. Drew, P.D. Beer. Heteroditopic rhenium(I) and ruthenium(H)bipyridyl calix4.arene receptors for binding cation-anion ion pairs. J. Chem. Soc, Dalton Trans. 2001, 392-401.

33. P.D. Beer, M.G.B. Drew, R.J. Knubley and M.I Ogden. Synthesis and co-ordination chemistry of a novel bis(benzo crown ether) substituted calix4.arene that can simultaneously complex cations and anions. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1995, 3117-3123.

34. P. D. Beer, S. E. Stokes. Potassium cations allosterically switch off the halide anion recognition properties of a new cobalticinium bis benzo crown ether receptor. Polyhedron. 1995, 14, 2631-2635.

35. Stibor, D.S.M. Hafeed, P. Lhotak, J. Hodajcova, J. Kojca, M. Cajan: From the Amide Bond Activation to Simultaneous Recognition of Anion-Cation Couple. Gazz. Chim. Ital. 1997, vol 127, 673-685.

36. A. J. Evans, P. D. Beer. Potassium cation cooperative anion recognition by heteroditopiccalix4.arene bis(benzo-15-crown-5) receptor molecules. Dalton Trans . 2003, 4451-4456.

37. T. Nabeshima, T. Saiki, J. Iwabuchi, S. Akine Stepwise and Dramatic Enhancement of Anion Recognition with a Triple-Site Receptor Based on the Calix4.arene Framework Using Two Different Cationic Effectors. J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 5507-5511

38. A. Arduini, E. Brindani, G. Giorgi, A. Pochini, A. Secchi. Anion Effects on the Recognition of1.n Pairs by Calix4.arene-Based Heteroditopic Receptors. ,/. Org. Chem. 2002, 67, 6188-6194.

39. A. Arduini, A. Secchi, A. Pochini. Recognition of Amides by New Rigid Calix4.arene-Based

40. Cavitands. J. Org. Chem. 2000, 65, 9085-9091.

41. S O. Kang, K.C. Nam. A Bifunctional 1,3-Alternate Calix4.arene Receptor Containing

42. Urea and Crown Ether Moieties. Bull Korean Chem. Soc. 2002, vol 23, № 4, 640 -462.

43. G. Tumcharern, T. Tuntulani, S. J. Coles, M. B. Hursthouse, J. D. Kilburn. A Novel Ditopic Receptor and Reversal of Anion Binding Selectivity in the Presence and Absence of Bound Cation. Org Lett. 2003, vol 5, №26, 4971-4974.

44. P. Tongraung, N. Chantarasiri, T. Tuntulani. Calix4.arenes containing urea and crown/urea moieties: effects of the crown ether unit and Na+ towards anion binding ability. Tetrahedron Lett. 2003. vol 44, №> 1, 29-32.

45. S O. Kang, K.C. Nam. A Bifunctional 1,3-Alternate Calix4.arene Receptor Containing

46. Urea and Crown Ether Moieties. Bull Korean Chem. Soc. 2002, vol 23, № 4, 640 -642.

47. J. Min Oh, E. Jin Cho, B. Ju Ryu, Yo. Ju Lee, K. Chun Nam. Synthesis and Anion Binding

48. Properties of Bifunctional Urea Derivative of Calix4.diquinone. Bull Korean Chem. Soc. 2003, vol 24, № 10, 1538-1540.

49. Casnati, A.; Massera, C.; Pelizzi, N.; Stibor, I.; Pinkassik, E.; Ugozzoli, F.; Ungaro, R. A novelself-assembled supramolecular architecture involving cation, anion and a calix4.arene heteroditopic receptor. Tetrahedron Lett. 2002, 43, 7311.

50. M. D. Lankshear, A. R. Cowley, P. D. Beer. Cooperative AND receptor for ion-pairs. Chem. Commun., 2006, 612-614.

51. P. R. A. Webber, P. D. Beer. Ion-pair recognition by a ditopic calix4.semitube receptor.

52. Dalton Trans . 2003, 2249-2252.

53. M.J. Deetz, M. Shang, B.D. Smith. A Macrobicyclic Receptor with Versatile Recognition

54. Properties: Simultaneous Binding of an Ion Pair and Selective Complexation of Di-methylsulfoxide. J. Am. Chem. Soc. 2000,122, 6201-6207.

55. M. Barboiu, S. Cerneaux, A. van der Lee, G. Vaughan Ion-Driven ATP Pump by Self

56. Organized Hybrid Membrane Materials. J. Am. Chem. Soc. 2004,126, 3545-3550.

57. J. M. Mahoney, A. M. Beatty, B. D. Smith. Selective Solid-Liquid Extraction of Lithium Halide Salts Using a Ditopic Macrobicyclic Receptor. Inorg. Chem. 2004, 43, 7617-7621

58. J. M. Mahoney, A. M. Beatty, B. D. Smith. Selective Recognition of an Alkali Halide Contact1.n-Pair. J. Am. Chem. Soc. 2001,123, 5847-5848.

59. J. M. Mahoney, K. A. Stucker, H. Jiang, I. Carmichael, N. R. Brinkmann, A. M. Beatty, B. C.

60. Noll, B. D. Smith. Molecular Recognition of Trigonal Oxyanions Using a Ditopic Salt Receptor: Evidence for Anisotropic Shielding Surface around Nitrate Anion. J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 2922-2928.

61. J. L. Atwood, A. Szumna. Anion-sealed single-molecule capsules. Chem. Commun., 2003,940.941.

62. S. Nishizawa, K. Shigemori, N. Teramae. A Thiourea-Functionalized Benzo-15-crown-5 for

63. Cooperative Binding of Sodium Ions and Anions. Chem. Lett. 1999, vol. 28, № 11, 1185

64. C. Arnal-Herault, M. Barboiu, E. Petit, M. Michau, A. van der Lee. Cation-rc interaction: acase for macrocycle-cation n-interaction by its ureidoarene counteranion. New J. Chem., 2005, 29, 1535- 1539.

65. M. Barboiu, G. Vaughan, A. van der Lee. Self-Organized Heteroditopic Macrocyclic Superstructures. Org. Lett, 2003, vol. 5, № 17, 3073-3076.

66. M. Barboiu, S. Cerneaux, A. van der Lee, G. Vaughan Ion-Driven ATP Pump by Self

67. Organized Hybrid Membrane Materials. J. Am. Chem. Soc. 2004,126, 3545-3550.

68. J. B. Love, J. M. Vere, M. W. Glenny, A. J. Blake, M. Schroder. Ditopic azathioether macrocycles as hosts for transition metal salts. Chem. Commun. 2001, 2678-2679.

69. V. Amendola, D. Esteban-Gomez, L. Fabbrizzi, M. Licchelli, E. Monzani, F. Sancenon. Metal

70. Enhanced H-Bond Donor Tendencies of Urea and Thiourea toward Anions: Ditopic Receptors for Silver(I) Salts. Inorg. Chem. 2005, 44, 8690- 8698.

71. H. Miyaji, S. R. Collinson, I. Prokes, J. H. R. Tucker. A ditopic ferrocene receptor for anionsand cations that functions as a chromogenic molecular switch. Chem. Commun. 2003, 64-65.

72. H. Miyaji, G. Gasser, S. J. Green, Ya. Molard, S. M. Strawbridge, J. H. R. Tucker. Selectiveelectrochemical sensing of acidic organic molecules via a novel guest-to-host proton transfer reaction. Chem. Commun. 2005, P. 5355-5357.

73. F. Otón, A. Tarraga, A. Espinosa, M. D. Velasco, P. Molina. Heteroditopic ferrocene-based ureas as receptors for anions and cations. Dalton Trans., 2006, 3685-3692.

74. S. J. M. Koskela, T. M. Fyles, T. D. James. A ditopic fluorescent sensor for potassiumfluoride. Chem. Commun., 2005, 945-947.

75. D. J. White, N. Laing, H. Miller, S. Parsons, S. Coles, P.A. Tasker. Ditopic ligands for the simultaneous solvent extraction of cations and anions. Chem. Commun. 1999, 2077-2078.

76. V. Gasperov, S. G. Galbraith, L. F. Lindoy, B. R. Rumbel, B. W. Skelton, P. A. Tasker, A. H.

77. White. A study of the complexation and extraction of Cu(II) sulfate and Ni(D) sulfate by N302-donor macrocycles.Dalton Trans. 2005, 139-145.

78. S. G. Galbraith, P. G. Plieger, P. A. Tasker. Cooperative sulfate binding by metal salt extractants containing 3-dialkylaminomethylsalicylaldimine units. Chem, Commun. 2002, 2662-2663.

79. R. A. Coxall, L. F. Lindoy, H. A. Miller, A. Parkin, S. Parsons, P. A. Tasker, D. J. White. Solvent extraction of metal sulfates by zwitterionic forms of ditopic ligands. Dalton Trans .2003, 55 64.

80. H. A. Miller, N. Laing, S. Parsons, A. Parkin, P. A. Tasker, D. J. White. Supramolecular assemblies from ditopic ligands and transition metal salts. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2000, 3773-3782.

81. P. G. Plieger, P. A. Tasker, S. G. Galbraith. Zwitterionic macrocyclic metal sulfate extractants containing 3-dialkylaminomethylsalicylaldimine units. Dalton Trans . 2004, 313-318.

82. P.D. Beer, P.K. Hopkins, J.D. McKinney. Cooperative halide, perrhenate anion-sodiumcation binding and pertechnetate extraction and transport by a novel tripodal tris(amido benzo-15-crown-5) ligand. Chem. Commun. 1999, 1253-1254

83. J.L. Sessler, E.A. Bruker. The first "crowned" expanded porphyrin. Tetrahedron Lett. 1995,vol. 36, 1175-1176.

84. J.L. Sessler, P.A. Gale, J.W. Genge. Calix4.pyrroles: New Solid-Phase HPLC Supports forthe Separation of Anions. Chem. Eur. J. 1998, vol. 4, 1095-1099.

85. P. K. Panda, C.-H. Lee. Metalloporphyrin-Capped Calix4.pyrroles: Heteroditopic Receptor Models for Anion Recognition and Ligand Fixation. J. Org. Chem. 2005, 70, 3148-3156.

86. P. K. Panda, C.-H. Lee. Calix4.pyrroIe-Capped Metalloporphyrins as Ditopic Receptor

87. Models for Anions. Org. Lett. 2004, vol. 6, № 5, 671- 674.

88. C.B. Black, B. Androletti, A.C. Try, C. Ruiperez, J.L. Sessler. Dipyrrolylquinoxalines: Efficient Sensors for Fluoride Anion in Organic Solution. J. Am. Chem. Soc. 1999, vol. 121, 10438-10439.

89. P. Anzenbacher Jr., A.C. Try, H. Miyaji, K. Jursikova, V.M. Lynch, M. Marquez and J.L.

90. Sessler. Fluorinated Calix4.pyrrole and Dipyrrolylquinoxaline: Neutral Anion Receptors with Augmented Affinities and Enhanced Selectivities. J. Am. Chem. Soc. 2000, vol. 122, 10268-10272.

91. A. P. de Silva, G. D. McClean, S. Pagliari. Direct detection of ion pairs by fluorescence enhancement. Chem. Commiin. 2003, 2010-2011.

92. Lhotak, P.; Shinkai, S. Cation-n interactions in calix/i.arene and related systems. J. Phys.

93. Cyclotriveratrylenes. J. Org. Chem. 2004, 69, 1386-1388.78, A. Credi, S. Dumas, S. Silvi, M. Venturi, A. Arduini, A. Pochini, A. Secchi. Viologen

94. Calix6.arene Pseudorotaxanes. Ion-Pair Recognition and Threading/Dethreading Molecular Motions. J. Org. Chem. 2004, 69, 5881-5887.79, Shi, X.; Fettinger, J. C.; Davis, J. T. Ion-Pair Recognition by Nucleoside Self-Assembly:

95. A. Arduini, W. M. McGregor, A. Pochini, A. Secchi, F. Ugozzoli, R. Ungaro. New Upper Rim

96. Pyridine-Bridged Calix4.arenes: Synthesis and Complexation Properties toward Neutral Molecules and Ammonium Ions in Organic Media. J. Org. Chem. 1996, 61, 6881-6887.

97. J.L. Sessler, A. Andrievsky. Sapphyrin-lasalocid conjugate: a novel carrier for aromaticamino acid transport. Chem. Commun. 1996, 1119-1120.

98. G. Heinrichs, S. Kubik, J. Lacour, L. Vial. Matched/Mismatched Interaction of a Cyclic

99. Hexapeptide with Ion Pairs Containing Chiral Cations and Chiral Anions. J. Org. Chem. 2005, 70, 4498-4501.

100. V. Krai, K. Lang, J. Krälovä, M. Dvorak, P. Martäsek, A. O. Chin, A. Andrievsky, V. Lynch, J.

101. Sessler. Polyhydroxylated Sapphyrins: Multisite Non-metallic Catalysts for Activated Phosphodiester Hydrolysis. J. Am. Chem. Soc. 2006; 128(2); 432-437.

102. V. Krai, A. Andrievsky, J.L. Sessler. Oligosapphyrins: receptors for the recognition and transport of nucleotide di- and tri-phosphates. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1995, 2349-2351.

103. N. Pelizzi, A. Casnati, A. Friggeri, R. Ungaro. Synthesis and properties of new calixarenebased ditopic receptors for the simultaneous complexation of cations and carboxylate anions.,/. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 1998, 1307-1311.

104. S. Kubik, R. Goddard. A New Cyclic Pseudopeptide Composed of (L)-Proline and 3

105. Aminobenzoic Acid Subunits as a Ditopic Receptor for the Simultaneous Complexation of Cations and Anions.,/ Org. Chem. 1999, 64, 9475-9486.

106. S. Kubik. Large Increase in Cation Binding Affinity of Artificial Cyclopeptide Receptors byan Allosteric Effect. J. Am. Chem. Soc. 1999,121, 5846

107. G. Heinrichs, S. Kubik, J. Lacour, L. Vial. Matched/Mismatched Interaction of a Cyclic

108. Hexapeptide with Ion Pairs Containing Chiral Cations and Chiral Anions. J. Org. Chem. 2005, 70, 4498-4501.

109. J. Gong, B. C. Gibb. Polyfunctionalized macrocycles demonstrate enantioselective and ditopic binding properties. Chem. Commun, 2005, 3319-3321.

110. P. Debroy, M. Banerjee, M. Prasad, S. P. Moulik, S. Roy. Binding of Amino Acids into a

111. Novel Multiresponsive Ferrocene Receptor Having an Ene Backbone. Org. Lett., 2005, vol. 7, № 3, 403- 406.

112. Supramolecular Chemistry. Concepts and Perspectives. J-M. Lehn. Weinheim, 1998.

113. D. M. Rudkevich. Nanoscale Molecular Containers. Bull. Chem. Soc. Jpn., 2002, 75, 393-413.

114. Calixarene 2001; Asfari, Z, Böhmer, V, Harrowfield, J, Vicens, J, Eds.; Kluwer Academic

115. Publishers: Dordrecht, 2001.

116. Org. Chem. 1997,10, 273-285.111, R. Assmus, V. Böhmer, J. M. Harrowfield, M. I. Ogden, W. R. Richmond, B. W. Skelton, A.

117. Calixarenes: a versatile class of macrocyclic compounds, Vicens, J; Böhmer, V. Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, 1990.

118. S. Valiyaveettil, J. F. J. Engbersen, W. Verboom, D. N. Reinhoudt. Synthesis and complexation studies of neutral anion receptors. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, vol. 32, 900-901.

119. Yu.Yu. Morzherin, D.M. Rudkevich, W. Verboom, D.N. Reinhoudt. Chlorosulfonylated Calix4.arenes: Precursors for Neutral Anion Reseptors with a Selectivity for Hydrogen Sulfate. J. Org. Chem. 1993, 58, № 26, 7602-7605

120. S. Shinkai, S. Mori, T. Sone, O. Manade. New water-soluble host molecules derived fromcalix6.arene. Tetrahedron Lett., 1984, 25, 5315-5318.

121. D. Coquiere, Н. Cadeau, Ya. Rondelez, М. Giorgi, О. Reinaud. Nitrenes, Diradicals, and Ylides. Ring Expansion and Ring Opening in 2-Quinazolylnitrenes. J. Org. Chem., 2006, vol. 71, mil, 4049-4058.

122. И.В. Гейде, T.B. Глухарева, А.И. Матери, Ю.Ю. Моржерин. Перегруппировка Димрота в синтезе гетеродитопного рецептора. Химия гетероциклических соединений, 2006, Ml,.С. 135-138.

123. Изв. АН., сер. Хим., 2001, № 11, С. 2038-2047.130,М. Мулдер. Введение в мембранную технологию. М.: Мир. 1999, 513 с.