Синтез, свойства и строение координационных соединений 3d-металлов с оксимами пирувиламинокислот тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР •

КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Т.Г.ШЕВЧЕНКО

На правах рукописи

ФРИЦКИЙ ИГОРЬ ОЛЕГОВИЧ

СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ 3 -МЕТАЛЛОВ С ОКСИМАШ ПИРУВИИШШОКИСЛОТ

02.00.01 - неорганическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Киев - 1990

■ 7

/А

.. Работа выполнена на кафедре неорганической химии Киевског ордена Ленина и ордена.Октябрьской Революции государственного университета имени Т.Г.Шевченко

Научные руководители - академик АН УССР, ' '

доктор химических наук, профессор СКОПЕНКО В.Б.

кандидат химических наук, доцент ЛАШЕКА Р.Д. ■

Официальные оппоненты: доктор химических наук, .

профессор КОСТРОЫИНА H.A.

кандидат химических наук, старший научный, сотрудник • ШНОЭДК П.А. •

Ведущая организация - НИИ физической.и органической химии при Ростовском-на-Дону государствен' ном университете

. Заядата состоится hO&fyA_ 1990.г.

в 14.00 на-заседании специализированного совета К 068.18.12 в Киевском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции госуниверситете имени Т.Г.Шевченко (252017, Киев, ГСП-601, ул.Владимирская, 60, Большая химическая аудитория).

С диссертацией мбано.ознакомиться в научной библиотеке Киевского госуниверситета. * —

Автореферат разослан " 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета

К 068.18.12 „ ГОРЛАЧ Б.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

"Ï Актуальность темы. Синтез и исследование металлокомплексов на основе структурных аналогов биомолекул представляет несомненный интерес в связи с их потенциальной биологической активностью.

Оксиш пнрувиламинокислот (ОПАК, Hs Ь ) до своему строению являются структурными аналогами дилептидов и отличаются от последних наличием оксимной группы вместо тлеющейся в составе пептидов аминогруппы:

Î? 0 СН^ — СН - с - NH — ÇH — с оон CHs-C-C-NH-CH-COOH

ЫНз Л MR.

л О

н

Такое сходство в строении позволяет ожидать проявления подобия в донорных свойствах и возможной биологической активности как самих оксимов, так и комплексных соединений на их основе. Кроме того^ амполвдентатный характер рассматриваемых лигандов, их способность существовать л входить в состав комплексов в виде различных ионных форм, большое разнообразие возможных способов координации и типов образуемых комплексных частиц предопределяют теоретический интерес к указанным соединениям. Изложенные сооб-раяенияг позволяют рассматривать ОПАК в качестве перспективного класса лигандов как с чисто научной, так и с практической точз£и зрения. В связи с этим представляется актуальным изучение физико-химических' и биоактивных свойств ОПАК и координационных соединений на их основе.

Цель, работы заключалась в получении нового класса лигандов -оксимов пнрувиламинокислот, синтезе на их основе координационных зоединений с некоторыми 3oi-металлами, установлении особенностей строения полученных соединений, изучении их (физико-химических звойств, а также в исследовании физиологической активности литая--

дов и некоторых комплексов.

Научная новизна. Впервые осуществлен синтез оксимов пирувил--/,-аланина и пирувил-Ь -метионина и проведено изучение ОПАК как лигшщов. Методам рентгеноструктурного анализа, квантовой химии, ИК и полиддерной ЯМР-спектроснопии установлена кристаллическая и молекулярная структура ОПАК, изучено их пространственное и электронное строение, проведен конформационный анализ, определены вероятные донорные центры.

Разработаны методы синтеза и выделены в индивидуальном состоянии 58 новых координационных соединений катионного, нейтрального и анионного типов, содержащих указанные лигавды. С помощью методов электронной, ИК, поллядерной ШР-спектроскопии, магнето-химии , термогравиметрии определены состав и строение координационных соединений. Выполнен рентгеноструктурный анализ четырех синтезированных комплексов.

Проведена сравнительная характеристика особенностей взаимодействия исследуемых металлов с ОПАК, показана возможность реализации различных ионных форм лигандов в составе комплексных соединений. Осуществлено предварительное исследование физиологической активности лигандов и некоторых координационных-соединений.

Практическая ценность. Впервые получены систематические сведения об оксимах пирувиламинокислот и их координационных со- • единениях с 3<£-металлами. Установленные закономерности могут быть использованы при изучении комплексов с пептидоподобными и окснмсодерзащими лпгандаш. Синтезированные вещества обладают широким спектром биологической активности, проявляют выраженное гипотензивное действие и могут найти применение в качестве высокоэффективных противогипертонических препаратов.

Апробация работы и публикации. Материалы работы докладывались на XII Европейской кристаллографической конференции (Москва,

1969), 17 Всесоюзном Совещании "Проблемы сольватации и коыплек-сообразования в растворах" (Иваново, 1989), ХП Всесоюзном Сове- • щании "Применение колебательных спектров к исследованию неорганических и координационных соединений" (Шнек, 1989), XII Украинской республиканской, конференции по неорганической химии (Симферополь, 1989), ХУЛ Всесоюзном Чугаевском Совещании по химии комплексных соединений (Минск, 1990). По теме диссертации опубликовано 6 статей и тезисы 8 докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложений. Она изложена настраницах машинописного текста, включает 25 рисунков и 36 таблиц; список цитируемой литературы содержит 182 наименования. Первая глава посвящена обзору литературных данных, касающихся координационно-химических свойств функциональных группировок, входящих в состав пептидных и оксимных пггандов. В последующих главах изложен экспериментальный материал и обсуддены полученные результаты.

ОСНОВНОЕ ССЩЕЕИПИЕ РАБОТЫ I. Характеристика ОПАК как лигандов

• Исследованы свойства оксимов пирувилглищша ( Н3& , А ■ = Н), трувил-/,-аланина ( НЯА , Л = СНд) и пирувил- -метионина (И3М, I = СН2СН25 СНд). Структурная аналогия ОПАК с дипептидами, нали-ше нескольких потенциальных донорных группировок определяют ам-голидентатннй характер исследуемых лигавдов.

Свойства ОПАК как лигшщов зависят от ряда факторов, превде 5сего от конфигурационного строения молекул и взаимного расположения потенциальных координирующихся группировок, донорных свойств номов, кислотно-основных' свойств. ОПАК содержат в своем составе

три лабильных протона, потенциально способных к замещению на ионы металлов: протоны карбоксильной, оксимной и амидной групп. Величины рКа ионизации, соответствующие процессам отщепления протонов первых двух типов, в отсутствие ионов металлов характеризуются величинами 3,4-3,6 и 10,5-11,1 соответственно. Б присутствии ионов некоторых металлов может происходить также существенное понижение величины рКа и замещение протона амидогруппы.

1.1. Квантовохимический расчет и конформационный анализ ОПАК

С целью изучения распределения электронной плотности и определения наиболее вероятных донорных центров в ОПАК проведены квантовохимические расчеты методом ССП МО ЛКАО в рамках, полуэмпирических приближений МНЛО и СN1)0 в 5, р-базисе. Расчеты проводились как для молекул нейтральных литияов, так и для одно, двух- и трехкратно депротонированных анионов Н3& ; .Согласно полученным результатам максимальными отрицательными зарядами в молекулах нейтральных лигавдов обладают атомы кислорода карбоксильной и амвдной групп, а также амвдный атом азота, характеризующиеся выраженными как & так и Я" -доыорными свойствами. Атом азота оксиминогрушш обладает небольшим суммарным отрицательным зарядом (-0,084.'в Н3& ), однако избыточный зарвд на 2р<г (*•!/) орбиталях С-0,187) позволяет рассматривать дшшый атом . как б'-донор. Последовательное депротонирование лиганда приводит к существенному изменению суммарных зарядов на атомах и порядков связей в рамках качэдой из ионизированных группировок. В оксим- и пептид-депротонированных анионах наиболее предпочтительными до-норными центрами при координации Зс£-металлов представляются ок-сишый атом азота, обладающий, несмотря на суммарный положительный заряд (+0,086 в Сг ), выраженными С -донорными и 1Г-ак- ■

цепторныш свойствами, и атом азота амцдной группировки, являзо-щийся и -донором.

С целью определения наиболее предпочтительных и энергетически выгодных конформаций били проведены расчеты различных конфигурационных изомеров и конформеров Н3б- . Показано, что наиболее отрицательной энтальпией образования характеризуются изомеры с внти-располодением оксишой группы по отношению к амцдной. При этом наиболее энергетически выгодной является конформация с гранс-расположением оксиминогруппы по отношению к аыидноцу карбо-нилу, реализованная в кристаллических структурах трех исследуемых нигандов.

Г.2. Рентгеноструктурное исследование ОПАК

Рентгеноструктурное исследование позволило выяснить влияние конфигурационного и информационного строения на свойства рассматриваемых соединений как лигандов. Исследуемые оксимы проявляют большое сходство в строении. В молекулах трех изученных ОПАК реализована трано-конфигурация амцдной связи, ок-сишая группировка находится в анти-позиции по отношению к пептидной группе и в транс-полоае-нип относительно амвдного карбо-нила, Б молекулярных структурах оксимов определяющим является наличие плоского остова

ис.1. Строение молекул ОПАК проект™ на плоский остов

СНа-С(=ыон)-.с(о)ыи — > в рамках которого геометрические и конформацпонные характеристики лигандов практически идентичны (рис.1). Наиболее существенные различия в строении связаны с кон-формациями боковых цепей и карбоксильных группировок относительно остова. В случае н3б- молекула практически плоская, тогда как в молекулах Н3А и Н3 М карбоксильная группа образует с плоским остовом диэдралыше углы от 30° до 94,4°. При этом в структуре А в элементарной ячейке содержится два кристаллографически независимых конформера (А и В), отличающихся величинами торсион-" пых углов (рис.1). В одной из молекул карбоксильная группа образует с остовом угол 94,4°, в другой 31°. Геометрические характеристики лигаидов типичны для соединений, содержащих пептидные и оксимные группировки.

Проведенные квантовохимические и структурные исследования позволяют предсказать возможность реализации тех или иных -способов координации ОПАК в комплексных соединениях, из которых наиболее вероятными представляются гашеприведенные:

СН.-С — С-МИ-СНЙ-С-

^ К II >*-.

II

N О

М -

сн.-с

* II

Ий)

У

II

О

I

н-сня ' I

СН.-С-С 3 Я I

Н М-СНЯ-С:'' (н)о' ^ ^О

т

2. Строение синтезированных координационных соединений

В ходе выполнения работы были синтезированы координационные соединения различных типов, в которых ОПАК выступают в качестве нейтральных лигандов либо ацидолигаидов, отвечающих всем возмож-

ным степеням депротонировання H3L . В зависимости от степени ионизации лигаццов и соотношения металл : лиганд получены катион-Еше, нейтральные и анионные комплексы.

2.1. Катионные и внутрикомплексные соединения

Разнолигандные хлорддсодеркащие комплексы состава M(Hsl.)iC£i г пирвдинатнне комплексы состава М(^5(Н41)Ап и Си Ру (НгС\ А и (An = NOj, сеОц ) получены из нвводных растворителей (спирты, ацетон) с использованием соответствующих солей исследуемых металлов (хлоридов, нитратов, перхлоратов). Внутрикомплексные соединения состава М(Ма1-)г-пНаО (Ц = Мп ,Со, Ш, 2п. ) и Си(Ш)-пН20 зцделены из водных растворов. Разнолигандные комплексы хорошо растворимы в протонодонорных растворителях, при этом в растворах эни подвергаются заметной диссоциации с отщеплением координированных ОПАК, о чем свидетельствуют величины молярной злектропрсэ-зодности (табл.1), а тшше данные ЭСП. Внутрикомплексные соедине-шя практически не растворимы в воде и органических растворите-шх, что является следствием их полимерного строения.

Разнолигандные хлоридсодеркащие комплексы содерлат коорди-шрованные молекулы нейтральных ОПАК. Об этом свидетельствуют Щ спектры рассматриваемых комплексов (табл.1), в которых обнару-кны полосы поглощения и , характерные для протони-

юванной карбоксильной группировки. В ИК спектрах пирццинатных и знутрикомплексных соединений вместо указанных частот появляются юлосы с00 и V^j coo , свидетельствующие о депротшшрова-ши карбоксила. Высокочастотные сдвиги полос и по

¡равнению со спектрами "свободных" ОПАК являются следствием ко-(рцпнации атома азота протонированной оксишшогруппн во всех рассориваемых комплексах. Сдвиги частот )1Ст0 (Амид I) в сторону i*

Таблица I

Некоторые свойства разнолигандных комплексов а) Хлорвдсодерздщие кошлексы

Соединение некоторые частоты ИКС (см-*) «/^ офф.

О 1 1 л 1 гоон М.Б. (25°С)

Уи-о Ус-о АишИ Уе./у Ус.ос00Н

Ш(Н36)3С£2 1114 1221 1610 1680 1742 3,26

Ш(н3 А)гах 1080 1220 1607 1685 1746

т(и3н)л сег 1078 1220 1605 1682 1743 2,93

Со (Н|&)г сеа 1112 1221 1608 1678 1742

сь (н5а)л сег 1080 1220 1605 1680 1735

со(нзм)2сгг 1080 1220 1605 1682 1745 4,65

Ол(Н50)2 c£^ изо 1222 1612 1690 1750

си (н,а)2 се1 1145 .1224 1610 ■ 1680 1731

н,<г 1030 1240 1617 1658 1735

Из А 1028 1240 1629 1662 1720 ' -

н3м 1017 1236 1639 1667 1741 -

б) Пирвдипсодеркащие комплексы Соединение некоторые частоты ИКС (см-1) . 1°

^гсоо ^исоо ДниЭ! (25 С) •ЫОЛЬ~А (Н20)

1122 1390* 1589 1618 1677 4,90 173

СсРц3(И1&)С£0к 1396 1589 1627 1677 . . 4,69 184

1148 1387х 1590 1609 1677 4,92 180

СоРц3(Нг")"° 1 1103 1381* .1588 1600 1670 4,62 175 .

1120 1388м 1587 1622 1680 2,95 187

1147 1388х 1587 1610 1679 3,10 178

МРЩ {Н1М)НО1 1110 1387й 1586 1609 . 1674 2,98 175

Сл.Рх(Нг<г)Ы03 1137 1381* 1578 1610 1670 1,83 176

С^.Р|/(Нг&)С£Оч 1400 1588 1623 1682

СиРц,(НгМ) НОуО-ОН 1120 1388х 1580 1611 1670

С<.Ру(Н1М)НС>3 ИЗО 1390х 1579. 1610 1678 1,86 157

гп(>ц3{нг&)ыо3 ИИ 1370х 1591 1609 1660 ■ - 194

* наложение частоты нитрат-иона

, ■ . Таблица 2

ИК спектральные (см-*) и ыагнетохимические характеристики внутрикомплексных соединении

Соединение афф.

1.0 ^С00 АниЭ I ' М.Б.(25°С)

1122 1420 1586 1613 1680 4,70

М1(Н1 б)г-2нго 1128 1421 1585 1618 1690 3,11

Ынг&)г-2нгО 1127 1422 1589 1621 1691 -

Чп(Нг&)г-2Н10 Ш6 1420 1590 1612 1679

Си(Н&)-НгО 1070 ' 1402 1565 1620 1656 1.74

¡ЬСМ^ 1146 1420 1580 - 1620* 1680 4,68

1148 1421 1590 1618 1686 3,11

11(НаАЬ 1148 1421 1590 1621 1687 -

Мп(нгА)г 1144 1420 1580 - 1620* 1672

Ох (НА) 1070 1411 1590 - 1615й 1662 1,87

'а(н1н)ггнгО 1125 1422 1585 - 1615" 1680

>И(Нгн)г-2ИгО 1120 1418 1585 - 1615* 1685 3,09

!п(НгМ)г1НгО 1116 1420 1585 - 1615* 1682 -

чп( МгМ)ганго 1110 1420 1592 1610 1672

и (ИМ) НгО 1080 1410 1580 1618 1670 1,76

<нг& 1030 1400 1590 1655 1680 -

<НгА 1031 1409 1591 1644 1670 -

<нгм 1025 1395 1580 • 1641 -

неразрешенные полосы

изких волновых чисел по сравнению с положением в спектрах НдЬ ш калиевых солей КНгЬ обусловлены координацией пептидного гома кислорода. В ИК спектрах пирддинатннх комплексов обнаружены астоты, характерные для координированного пиридина, _Значения эффективных магнитных моментов всех синтезирование комплексов (табл.1, 2) свидетельствуют об отсутствии заметных 5мешшх взаимодействий и характерны для высокостшовых кодалекг-)в кобальта(И) и никеля(И). Положение максимумов в ЭСО кош-' звеов кобальта(П) и никеля(П) свидетельствует об октаздричес-

кой конфигурации центральных, атомов. В ЭСО пирвдинатных и внутрикомплексных соединений Со(II) наблюдается структурированная

полоса с максимумом около 20000-21000 см--'-, относимая к Ч"Г.(Р) — чт "

'ij переходу. В ЭСО хлоридсодергащих комплексов Со(И) отмечаются полосы, свойственные как октаэдрической, так и тетраэдри-ческой конфигурации ( ~ 18600 и мультиплет в области I4400-I6000 см~* соответственно), что характерно для цис-искажешшх псевдо-октаэдрических соединений кобальта(П). В ЭСО кошлексов (II) наблюдаются максимумы при I5300-I7200 и 25000-27500 см-1, обусловленные 37]j ■*- и Tj (Р) переходами соответственно, а тате малоинтенсивные "плечи" интеркомбинационных • переходов.

TaiaiM образом, во всех рассматриваемых комплексах (за исключением внутрикомплексных соединений меди) имеет место хелато-образование при участии амвдного атома кислорода и оксимного атома азота (по типу I). В хлоридсодержащих комплексах лиганды являются бидентатными, протонированные карбоксильные группировки не принимают участия в связывании иона металла. В разнолигаидных пирвдинатных и внутрикомплексных соединениях состава 1:2 лиганды являются однэзарядными и координированы трвдентатно за счет мос-тиковой функции карбоксильной группы, не участвующей в хелатооб- ' раэовашш. Окружение центральных атомов в разнолигавдннх комплексах дополняется до октаэдрического за счет координации двух хлорид-ионов либо трех молекул пиридина. Пиридинатные и внутрикомп-лексные соединения марганца, кобальта, ншселя и цинка типа "РцзЫио3 и М (HitJj. nHjOc од1шм и тем ке лигацдом образуют нзоструктурные ряды, что свидетельствует об одинаковом строении комплексов в рамках каждого ряда.

Установленный способ координации лигандов и полимерное стро--

ение пирцдинатных и внутри-комплексных соединений подтверждены рентгеноструктур-нш исследовашем комплексов Си-Ру}(ИгП)НОг£ГОН И

. Показано, что в кристаллах пирвдинсодер-жащего комплекса за счет мостиковой функции карбоксильной группы Нам~ реализуется полимерная структура (рис.2). Кристалл построен из связанных в полимерные цепи комплексных катионов

, рне-

Рис.2. Кристаллографически независи- пшесферных нитрат-конов и пая часть структуры (нгм)]м75 €Ш сольватных молекул этанола.

В полимер объединены базисный и трансляционно связанный вдоль оси с катионы. Координаци-шный полиэдр меди(П) - искаженная тетрагональная бшшрамица, образованная донорными атомами трех молекул пиридина, расположенных реберным способом ( Си.-Л/ = 2,047-^,073 А), и тридентатного хе- ; гатно-мостикового аниона . Последний координирован за счет

1Томов азота оксимной и кислорода амцдной групп с образованием штичленного металлоцикла, а такае карбоксилатного кислорода ! См.-Ы = 2,090;. Си-О ^ = 2,306; Си-О - 2,196 А);

[ри этом основание полиэдра составляют четыре атома азота, в апи-альных позициях находятся атомы кислорода. Координация приводит : существенному изменений конформации плоского остова НгМ с пе~ • 3*

»»

реходом оксиыино-группы из транс- в цис-позицию по отношению к амидному карбонилу. Трис-пирвдинатше комплексы меди(И) являются неустойчивыми и легко отщепляют две молекулы, пиридина с образованием монопири-динатних комплексов состава (и Ру (Иги) В последних, по-видимому, реачизуется плоскоквадратная конфигурация координационной сферы.

Рентгеноструктурное исследование комплекса Ми(НаА)г показало, что однозарядный анион ОПАК координирован точно таким же способом, как и в случае [СиЯ^3 (На М)]'1" . Отличие заключает-*< ся в том, что в настоящем ,

случае координация двух лигандов приводит к полимеризации по двум • направлениям, в результате чего кристалл имеет сеточное строение ' (рис.3). При этом связанными оказываются базисный атом и трансляционные по осям х и у. Координационный полиэдр марганца(П) -искаженный октаэдр, в котором реализовано транс-расположение до-норных атомов азота. Расстояния Ми -Н (2,291 А) заметно больше,

чем Мп" 0 амид = 2'140 и Мп"°карбоксил = 2'062 А- Координационный полиэдр с собственной симметрией С^ является конфигурационно хпралъннм, два хелатных цикла располагаются с образованием Д -

Рис.3. Фрагмент кристаллической структуры Мп(НгА)а в проекции на плоскость -ху

- конфигурации октаэдра.

Ионы меди(II), в отлитие от других' исследуемых металлов, образуют внутрикомплексные соединения состава 1:1. При этом дваздн депротонировашше молекулы лигандов тридентатно хелатируют центральный атом (по типу III). Четвертое место в экваториальном координационном узле может занимать атом кислорода'-карбоксильной группировки соседнего структурного фрагмента, координированной бидентатно-мостиковым способом. В ЭСО пиридинатных и внутрикомп-лексннх соединений Си. (п) наблюдается широкая полоса с максимумом около I3200-I5000 см-*, характерная для тетра^нально-иска-кешщх и плоскоквадратных комплексов медп(П).

• 2.2. Ашюнные комплексы

Замещение протонов амидной и оксимной групп ОПАК ионами кобальта, меди(II) и никеля(П), происходящее под действием оснований, приводит к образованию устойчивых анионных комплексов данных металлов..Все полученные анионные соединения хорошо растворимы в воде, при этом величины молярной электропроводности их водных растворов (табл.3) хорошо согласуются с олидасмым характером диссоциации комплексов. Существенные шсокочастотпые сдвиги полос ^н-о по сравнению с 1ПС спектрами "свободных" ллгапдов (Д^ -■ = 100-155 см-*) свидетельствуют о координации оксимного. атома азота во всех аниопных комплексах (табл.3).

2.2.1. Анионные комплексы кобальта(Ш)

В щелочных средах в системах Со(П)-ОПАК в присутствии кис- ■ лорода возд^Ьса происходит самопроизвольное окисление кобальта(И), в результате чего образуются диамагнитные анионные комплексы ко-бальта(Ш) состава М[СоЦпНгО (М = Na, К ), содержащие

, Таблица 3 Некоторые свойства анионных комплексов

Соединение Частоты ИКС (см-1) ^ Ю-3. М

' М.Б. Ом-* см2- моль"*

^ 1 со о ' (Е^О)

На^Со&уЭН^ 1175 1410 _ ' 300

К3 СоА4-5НЗР 1180 1403 - 277

НалСоМг'-5нгО 1185 1402 - 341

КСи.6-2Нг0 ИЗО . 1385 1,04 93

А/аСи &гнго НЗЗ 1395 • 100

ННчСи.А-2НгР ИЗО 1400 101

К Си М- ¿И2.О 1135 1390 1,06 98

1158 .1398 2,70 178

Шч)гИ1(нА)г.г.ЦгО 1155 1392 ■ 155

КхШСнмъ^то 1146 1395. 2,89 165

(ННч)1_М(Нм)1-2Й20 1148 1390 2,80

к3т Нна)-бНго 1141 1395 - 373

А//А(НА)-'/Н10 1155 1410 - . 318

К3Ы1Н{нМ):ЗНг0. 1Ш 1395 - 384

трехкратно.депротонированные остатки ОПАК. Их строение установде-I но с помощью рентгеноструктурного исследования монокристаллов со: единения • ЗНдО . Структура состоит из трехзарядных комплексных анионов [Со, катионов натрия и молекул воды, объединенных в каркас разветвленной системой водородных связей (рис.4). В элементарной ячейке содержатся два энантиомерных комплексных аниона, связанных центром инверсии. В анионах два практически плоских лиганда координированы реберным способом во взаимно перпендикулярных плоскостях тридентатно через атомы азота де-лротонировашшх амидной и оксимной групп и карбоксилатного кислорода, в результате чего каддыи лиганд образует два смежных пяти-. . членных металлоцикла с общей связью Со-А/ Координационный полиэдр Со(Ш) - слегка искаженный октаэдр: расстояния Со-0 в

01В

о, I»«

Рис.4. Строение комплексного аниона [Со • Указаны расчи-

"танные по СНЪО эффективные заряды на атомах (в скобках - в "свободном"

полиэдре (1,971 и 1,947 А) несколько больше, чем

Со~ ^амвд ^■876 и 1>866 А)

и Со-*окс1щ (1,891 и 1,909 «

А). Координированные лиганды в комплексе практически не ■ изменяют своей конформащш по ' сравнению со "свободным" ^ .

' С целью выяснения особенностей электронного строения комплексного аниона £Со выполнен квантово-

химический расчет методом ССП Ш ЛКАО в валентном приближении СЫЪО с использо--ванием геометричесюпс характеристик, полученных в результате структурного анали--за. При этом распределение

электронной плотности в комплексном анионе сравнивали с расчитаи-ным для "свободных" и 0- .(рис.4). В результате координации отрицательные заряды на карбоксилатном атоме кислорода 04 и пеп-твдном атоме азота N2 уменьшаются по сравнению с таковыми в Ст (д<^= 0,225 и 0,247 соотв.), в то время как положительный заряд на оксимном атоме азота N1 еще более увеличивается (0,179 против.'. 0,016 в б"3 ). Анализ распределения заряда по орбиталям позволил,-., установить преимущественно 1Т -донорную функцию амвдного атома ■" азота и выраженные б'-донорнута и *Г -акцепторную функции окснм-ного атома азота при координации.

С целью изучения оптической активности рассматриваемых ком-

- 1ь -

Рис.5. Электронные (—) и Щ[ (-■-) спектры водных растворов ' М^а) и [СоМ2]3" (б)

плексов были исследованы электронные и да, спектры их водных растворов (рис.5). Собственная симметрия С£ комплексов с оптически активными Нд А и И3М предполагает существование диастерео-мерных комплексных анионов [(Ы-^1 . в КД спектре [СЬА^]3 харак-: тер. чередования полос (- + -), величины Д £ и суммарная отрицательная вращательная сила в области «- перехода (16000-23000 см""*) могут рассматриваться как ожидаемая картина ••для вицинальной оптической активности, наведенной дипептидоподоб-■. ным лигавдом, содержащим Ь -аминокислотный остаток в С-терми-иальной части. Такой характер спектра может свидетельствовать о приблизительно'равном соотношении диастереомеров, что приводит к

взаимному погашению их конфигурационных вкладов в оптическую ак-

1 3-

... тивность. Наличие двух диастереомеров в £СЬ Аг] подтвервдено ис-

.следованиями Л,1Р-спектров, в которых наблюдаются удвоенные наборы

т, всех ожидаемых сигналов, что вызвано диастереомерной анизохронно-

стью. Б КД спектре имеется ряд существенных отличий,

, связанных преаде всего с наличием двух положительных аффектов

Коттона в области первого Ы. перехода. Учитывая суммарный отрицательный вклад вицинального эффекта L -изомера М3 во вращательную силу, было сделано заключение о существовании сильного положительного вклада, связанного с преобладанием одного из диастереомеров, что свидетельствует об энантиоспецифичности реакции образования комплекса. При этом доминирующим-является образование обладающего положительны:.! конфигурационным вкладом в КД Я (Сд^изомера. Предполагается, что источники стереоспецпфичности имеют преимущественно термодинамическую природу.

2.2.2. Анионные комплексы меди(П)

Анионные комплексы меяи(П) состава М СиЬ'пНгО(ц = содержат трехзарядные остатки ОПАК. При этом лиганд координирован, по-видимому, так же, как и в случае внутрикомплешшх соединений Си. (II). В спектрах ЭПР поликристаллических комплексов регпстриру-. ются сильно уширенные сигналы, что связано с обменными взаимодействиями. Величины^» и для К (м-Сг-2НХ0 (2,246 и 2,042 соотв.) весьма близки к обнаруженным для внутрикомнлексных соединений (2,235-2,247 и 2,024-2,030), что характерно для комплексов меди(II) с экваториальным координационным узлом . Величины

комплексов (1,04-1,06 м.б.) свидетельствуют о весьма значительных обменных взаимодействиях, которые могут быть связаны с наличием бидентатных карбоксилатных мостиков -Си-ОСО-Си- . В ЭСП и ЭСО комплексов меди(П) с ОПАК положение максимума в видимой области сдвигается в сторону высоких частот в ряду: хлорндные комплексы (12000-12500 см-1) - пиридинатные комплексы (13200-13800) - внутри-комплексные соединения (14000-15000) - анионные комплексы (16300-[6900 см-*). Отмеченная тенденция мокет свидетельствовать о последовательном усилении экваториального поля, создаваемого донорпыми ■ атомами лигавдов, за счет увеличения числа координированных атомов

азота и последующего депротонирования оксиминогруппы, а также о возрастании степени тетрагонального искажения. Склонность Си. (II) к образованию с ОПАК комплексов состава 1:1 и низким КЧ, очевидно, связана с' существенным Ян-Теллеровским искажением в сильных эква-' ториальных. полях, создаваемых донорными атомами лигацдов.

2.2,3.: Анионные комплексы никеля(И)

. Взаимодействие никеля(П) с ОПАК в щелочных средах характеризуется ступенчатым депротонированием лигавдов, что выражается в возможности ввделения координационных соединений, содержащих ли-ганды в различных ионных формах. Депротонирование амидогруппы ОПАК сопровождается образованием зеленых октаэдрических парамагнитных комплексов состава Н2 A/i iwi.)z • 2 НаО (М = к, л/а ). Дальнейшее де-протойирование лигшщов по оксиминогруппе под действием избытка основания приводит к-образованию желто-оранжевых плоскоквадратных диамагнитных комплексов'состава К3ИИ(Ш)пНгО (табл.3). ЭСО

• и' ХП октаэдрических комплексов содержат полосы с максимумами при 16150-16500 и 26400-26500 см-*, с учетом которых нами расчитаны спектрохимические параметры IOD^ , В и JJ . Увеличение параметра Ю3>7 при переходе от хлорвдных (8470 см-1 для tJi(HiA)iCli ) к внутрикомплексным (8910 см-* для а//(н|а)г) и далее к анионным со- . единениям (9140 см-1 для {NH4)lNi(HA)i-2Hl0 ) связано с увеличением количества доноров сильного поля в координационном окружении центрального атома. Величины параметров В (987, 1027 и 1028 см~*. соотв. для упомянутых комплексов) и j3 (0,93; 0,97 и 0,97 соотв.') свидетельствуют об очень небольшой степени ковалентности связей металл-лиганд во всех рассматриваемых соединениях. Очевидно, что

в октаэдрических анионных комплексах никеля(II) реализуется три-

• деитатная координация лигандов при наличии протонировашюи окси-

г.зшогрушш (по типу III).

В ЭСП и ЭСО соединений типа К)Ш.1*(нс)-пНго наблюдаются полосы при ~ 22000 см-1 с £ = 135-200 и при 27300-27800 см"1 с £ = 6002500, характерные для плоскоквадратных комплексов Ш (II). В ШР-спектрах растворов диамагнитных комплексов в ДГ.1С0 ( с(6) содержится сигнал при 18,0-18,5 м.д., характеристи-она[Ш(СН,С(*0К1С(?)МН)(СЦ,Ф0)С(.0)Н с(о)н]~ тшый для протона диоксимат-

ных комплексов Ш(II). Таким образом, в плоскокЕадратных комплексах координация лигпндов осуществляется через атош азота депротонировашшх амидогрупп, а также оксиминогрупп, связанных внутрш:ошлексной водородной связью; карбоксильные группировки не координированы (тип II).

В ходе изучения плоскоквадратных комплексов была обнаружена необычная реакция химической деструкции координированных остатков Н_5<г , происходящая в щелочных спиртовых растворах на матрице металла. В результате указашюй реакции был получен устойчивый комплекс состава к [т (сн, С (ион) С(о) нн^сн, с {но) с Ш ЦЩЩо, содержащий координированные продукты деструкции исходного И3& . Строение комплекса установлено с помощью РСА и ППР-спектралыюго исследования. Кристалл состоит из комплексных анионов, катионов калия и молекул воды, объединенных посредством водородных связей. Координированные лиганды можно рассматривать как депротонированные остатки оксимов пирувиламида и /У-пирувилкарбамкналя. В комплексном анионе цент-

' Рис.6. Строение комплексного ани-

ральный атом находится в пяоскоквадратном, окружении четырех ато- ■ нов азота, принадлежащих оксшлным и депротонированным ашдным группировка!/ (рис.6). Расстояния А//'-а/ составляют 1,86-1,89 X.

■ В координационной'сфере реализовано цис-расположение оксиминогрупп, •. ртабилизированное короткой несимметричной водородной связью мед-

ду атомами кислорода (2,457 А). Кристалл имеет стопочное строение, в нем реализуются контакты Ш-М (3,364 и 3,526 X), не приводя, щие к изменению магнитных свойств. В ПЫР-спектре раствора комплекса в ДГйС0( о^) обнаруживается сигнал при 9,1 м.д., не исчезающий

■ 'при добавлении 2>20 , характерный для альдегидного протона.

■ 3. Физиологическая активность ОПАК и некоторых комплексов

•. Установлено, что ОПАК и комплексы на их основе обладают широ-' ; ким спектром биологической активности. Испытания ОПАК на модели аналептической активности показали, что они обладают стимулирующим действием на ЦНС, укорачивают барбитуровый сон в 1,2-1,4 раза и проявляют активность, близкую к эталонному препарату кофеину

' • . Таблица 4

Результаты исследований гипотензивной активности ОПАК и некоторых комплексов на их основе (доза 100 мг/кг)

. Соединение ' Исходный уро- Понижение САД (%) после

. • вень, мм рт.ст. введения веществ, через

10 мин. 30 мин. 60 мин.

. 117,3 -4,5 -10,8 -21,В

Из А 116,2 -3,3 -12,5 -18,5

Нз М 118,8 -9,0 -17,5 -23,4

\ А/а,[С»&1].5НдО 117,3 ' -6,8 -18,9 -26,2

/Уа3[СоМ2]-5Й10 118,3 -7,1 -16,5 -24,2

Ыал1т<Ци&)]- 6Н20 116,8 -4,5 -12,2 -18,7

Кл Н1 (нм)г • 2 Н,0 117,0 -4,1 -16,8 -27,5

• Ыл Си & ■ 3 ИгО -117,2 -4,8 -16,2 -26,8

теобромин 118,3 . -7,3 . -11,5 ' -14,6

бензоату натрия.'Обнаружено, что ОПАК и некоторые анионные комплексы обладают гипотензивным эффектом, который проявляется в снп-кении системного артериального давления.(САД), превосходящем к 60 минуте действие эталонного препарата теобромина в 1,3-1,5 раза в случае ОПАК и в 1,3-1,9 раз в случае комплексов (табл;4). Комплекс сные соединения в 1,1-1,5 раза превосходят по гипотензивному действию "свободные" ОПАК. Все рассматриваемые вещества характеризуется низкой токсичностью ( ¿2) gQ — 2000 мг/кг).

ВЫВОДЫ

1. Синтезированы и исследованы методами ПК и полиядерной ШР-спектроскошш оксимные аналоги дипептидов - оксимы пирувил-мпщина, пнрувил- L-адалина и гшрувпл-с-метиошша.

2. Методом ССП Ш ЛКАО в валентных приближениях MNDO , NDo в S, р -базисе проведены квантовохимичесюте расчеты элек-рошюго и пространственного строения молекул и анионов исследу-мкх оксимов, а также структурных конформеров Н3& .На основа-ии анализа распределения электронной плотности и энтальпий обра-ования конформеров сделаны выводы о наиболее вероятных донорпых ентрах и преимущественных конформациях лигаццов.

3. Проведен полный рентгеноструктурнш анализ трех оксимов ирувиламилокислот. Показано, что в молекулах исследуемых соеди-зний реализована транс-конфигурация пептццной связи, окскшая эушшровка находится в антп-позиции по отношению к амидогруппе в Транс- по отношению к ашдному карбонилу.

4. Разработаны методики получения и осуществлен синтез но-IX катионных, нейтральных и анионных координационных соединений фганца(П), кобальтаШ и III), нккеля(П), меди(Н) и цинка с ¡силами пирувиламинокислот. Изучены ф.изико-хвмичеекпе свойства

полученных комплексов. ,

5. Изучены особенности поведения оксимов пирувиламинокислот как лигандов. Показано, что

- исследуемые оксимы могут функционировать как нейтральные • лиганды либо одно-, двух- или трехзарядные аццдолигавды. Степень депротонирования лигавдов и заряд комплекашх частиц определяются условиш,и синтеза и природой центрального атома;

. - координация лигандов происходит при участии атомов азота оксиминогруппы и кислорода амидогруппы с образованием пятичленно-го хелата, карбоксильнай группа при этом может вовлекаться в мо-стиковую либо бидентатно-мостиковую координацию. При депротониро-вании пептидной группы хелатирование может осуществляться через атомы азота оксиминогруппы и амидогруппы при участии (либо без такового) карбоксилатного атома кислорода с образованием двух смежных- или одного пятичленных металлоциклов;

■ - замещение пептидного протона в присутствии ионов меян(И) происходит уже в слабокислых средах. Для внутрикомплексных и анионных соединений меди(П), в отличие от других исследуемых металлов, наблвдается тенденция к образованию комплексов состава : 1:1 й реализации низких координационных чисел;

взаимодействие кобальта(П) о оксимами пирувиламинокислот в щелочных средах сопровоадается окислением металла до трехвалентного ростояния и образованием устойчивых анионных кошлексов. , ■ Промотируемая ионами металла диссоциация оксимпого и амидного . протонов имеет кооперативный характер;

. - ионизация амидного протона в системах никель(П) - оксим | пирувиламинокислоты приводит к образованию октаздрических парамагнитных анионных комплексов. При дальнейшем депротонировании .•'. оксиминогрушш происходит образование низкоспиновых плоскоквадратных координационных соединений. Обнаружено, что в.йодных и

спиртовых растворах плоскоквадратных комплексов никеля(П) с И3& имеет место происходящая на матрице металла химическая деструкция лиганда, затрагивающая карбоксильные и меуиленовые группировки.

6. Изучены электронные спектры и магнитные свойства синтезированных соединений марганца(И), никеля(П), кобальта(П).

' Значения эффективных магнитных моментов и характер электронных спектров свидетельствуют об образовании высокоспиновых, преимущественно октаэдрических комплексов.

7. Проведен рентгеноструктурный анализ монокристаллов координационных соединений [Си. («гм)]"^з'&он ; Мп(_Н1Л)г;

[Со• $НгО И ц[н1(сн3с(тн)с(о)нн)(сн3с(мо)с(о)* е^и)]-ЗН20 Показано, что:

- комплексный катион [СиРу,(НгМ)] + образуется за счет хелатно-мостиковой координации моноаниона Н^М , при этом лигацд образует пятпчленный металлоцигл при участии атомов ок-симного азота и амлдного кислорода, карбоксильная группировка координирует центральный атом соседнего структурного фрагмента. Мостиковая функция карбоксильной группы приводит к объединению комплексных катионов в полимерную цепь;

- в кристалле Мгс(НаА)г реализуется сеточная структура за счет полимеризации по двум направления!,!. Способ координации лиганда подобен обнаруженному в [СиРу3 (нгЛ*)] + ;

- октаэдрическнй комплексный анион [Со б-2]3 образуется путем тридентатной координации во взаимно перпендикулярных плоскостях по реберному типу двух анионов трехкратно ионизированного лиганда. Участие в хелатировашш атомов азота окекмной и амидной групп и кислорода карбоксильной группы приводит к образованию двух смеанцх пятичленных ме.таллоциклов;

- плоскоквадратная конфигурация комплексного аниона

[Ai ¡(СН}С(н о*) с(о) nh) (ся у С Си о) с (о) n с(о)н)2 ~~ , реализуется за счет 'координации оксимного и амцдного атомов азота и стабилизируется короткой водородной, связью в мостиковой оксиминогруппе. Химическая деструкция приводит к появлению структурных различий двух ; координирующих лигавдов, в составе•одного из которых лрисутству- ■ ет альдегидная группировка.

8. Методами полиядерной ЯМР-спектроскопии, электронной и КД спектроскопии, квантовой химии проведено изучение анионных' комплексов кобальта(Ш), Обнаружена анантиоспецифкчность реакций образования комплекйов с оптически активным И3М , в ре-.

зультате проведения расчета комплексного аниона [Со б"г] по ме-* *

тоду СЫЪО установлено, что при координации реализуются о'- и 7Г -донорные функции атомов азота аыцдогруппы и карбокси-латно'го кислорода, оксимний атом азота выступает как выраженный -донор и -акцептор.

• 9. Проведены испытания физиологической активности дигацдов ■ и пяти анионных комплексов. Показано, что исследуемые соединения проявляют выраженную гипотензивную активность, значительно превышающую показатели эталонного препарата, и могут быть использова-

i ■

; :ны в медицинской практике в качестве высокоэффективных и мало. токсичных средств при лечении сердечно-сосудистых заболеваний.

Список публикаций по теме диссертации :.

■.Г. Рентгеноструктурное и.ИК-спектральное исследование оксима пиру. вилглицина /.Лампека Р.Д., Дворкин А.А., Симонов Ю.А., Фрицкий И.О., Скопенко В.В. //Укр.хим.к. - 1989. - 55, Jfâ. - С.458-461. 2. Скопенко В.В., йрицкий И.О., Лампека Р.Д. Исследование компле-ксообразующих свойств оксимов некоторых пирувиламинокислот // Тез. докл. 1У Всесоюзн.совещ. "Проблемы сольватации и комплексообр ■в.растворах", - Иваново, 1989. - С.277.

S, Structure oî pyruvylominoacid. oxines / Dvorkin A.A., Simonov Yu.A., lîalinow/зку T.I., lorapeka R.D., Fritsky I.O., Skopenko V.V.

// XII European Crystallogr.Meeting. Collect.Abstr. - Moscow, USSR, 1989. - 2. - P.220.

4. ИК-спектралышй критерий координации оксимсодержащих лигацдов / Скопенко В.В., Лампека Р.Д., Слива Т.Ю.; Фрицкий И.О. // Тез. докл. ХП Всесоюзн.совещ. "Применение колебательн.спектров к ис-след.неорган. и.коорд.соединений". - Минск, 1989. - СЛ40.

5. Скопенко В.В., Лампека Р.Д., Фрицкий И.О. Ж-спектральное исследование координационных соединений на основе о'ксимннх аналогов олигопептидов // Там же. - C.I73. -• • '

6..Координационные соединения Зо£-металлов с оксимсодернащими аналогами.аминокислот и дилептидов / Скопенко В.В., Лампека Р.Д., Слива Т.Ю., Фрицкий И.О. // Тез.докл.'XII Укр.респ.копф.. по не-орган.химии. - Симферополь, 1989,. - С.276.

7. Кристаллическая и молекулярная структура оксима шрувил-L-атанина / Дворкин A.A., Фрицкий И.О., Симонов Ю.А. и др. // ■ ДАН.СССР. - 1990. - 310, Ж. - С.87-90. , .

8. Скопенко В.В., Лампека Р.Д., Фрицкий И.О. Координационные полимеры кобальта(Н), никеля(И), меди(П) и цшка(П) с оксшлами пирувиламинокислот //ДАН СССР. - 1990. - 312, №1. - С.123-128.

9. О комплексообразугацей способности оксимов, содержащих в положении карбоксильную, пептидную или. фосфорильную группу / Скопенко В.В., Лампека Р.Д., Фрицшй И.О. и др. // Тез.докл. ХУП Всес.Чугаев.совещ. по химии компл.соед. - Минск, 1990. - С.611.

10. Комплексы кобальта(Ш) с оксимами некоторых пирувиламинокис-лот / Скопенко В.В., Фрицкий И.О., Лампека Р.Д. и др. // Там ае. -С.612.

П. Разнолигандные комплексы кобальта(II) и.цинка с оксимами пи-рувиламинокислот и пиридином / Скопенко В.В., Фрицкий И.О., Лампека Р.Д. и др. // ДАН УССР. Сер.Б. .- 1990. - №6. - С.59-63. 12..Строение оксима пирувил- L-метионина / Дворкин A.A., Симонов Ю.А., Скопенко В.В., Фрицкий И.О., Лампека Р.Д. // ДАН СССР. - '• 1990. - 313, Ж. - С.98-101.

13. Особенности координирования оксимов пирувиламинокислот к переходным металлам / Симонов Ю.А., Дворкин A.A., Кравцов В.Х., Лампека Р.Д., Фрицкий'И.О. // Тез.докл. X Всесоюзн.совещ. "Физич.ме-тоды в коорцинац.химии". - Кишинев, 1990. - С.280. . .

14. Фрицкий И.О. Исследование комплексообразования шшеля(П) и меди(П) с оксимом плрувилглицина // Соврем.направленпя хим.послед. в КГУ. - Киев, 1988. - С.4-5. - Деп. в УкрШШКТИ 19.12.1988, 15 2990-Ук88.