Термодинамические характеристики комплексообразования гетероциклических N-оксидов с цинк(II)тетрафенилпорфирином в хлороформе и термоустойчивость образующихся комплексов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

003484787

На правах рукописи

Губарев Юрий Александрович

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ 1Ч-ОКСИДОВ С ЦИНК(П)ТЕТРАФЕНИЛПОРФИРИНОМ В ХЛОРОФОРМЕ И ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТЬ ОБРАЗУЮЩИХСЯ КОМПЛЕКСОВ

02.00.04 - физическая химия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

2 С [-¡0 л 20С9

Иваново-2009

003484787

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте химии растворов РАН

Научный руководитель:

доктор химических наук, доцент Лебедева Наталья Шамильевна

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Коган Виктор Александрович

доктор химических наук, профессор Мамардашвили Нугзар Жораевич

Ведущая организация:

Ярославский государственный технический университет

Защита состоится « 3 » декабря 2009 г. в 14°° часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 002.106.01 при Учреждении Российской академии наук Институте химии растворов РАН по адресу: 153045, г. Иваново, ул. Академическая, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института химии растворов РАН по адресу: 153045, г. Иваново, ул. Академическая, д. 1.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

Ангина Е. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Гетероциклические N-оксиды благодаря своим структурным особенностям (высокой донорной способности группы N->0 и ее пространственной доступности) представляют несомненный научный интерес как комплексообразующие реагенты. Широкие возможности химической модификации гетероциклических N-оксидов, связанной с введением различных по природе и электронодонорной (акцепторной) способности заместителей, расширением ароматической системы при переходе от N-оксидов пиридинового к хинолиновому ряду, позволяют оценить влияние структуры гетероциклических N-оксидов на их комплексообразующие свойства. Практический интерес к гетероароматическим N-оксидам вызван, в первую очередь, тем, что многие из них проявляют биологическую активность. Среди них есть соединения, обладающие канцерогенной, мутагенной (Fukuhara К., Chern. Res. Toxicol, 1992), гербицидной, фунгицидной, инсектицидной, бактерицидной, анальгетической, противосудорожной, рострегулирующеЙ и апоптогенной активностью (Albini A., Heterocyclic N-Oxides, CRC Press. Boca Raton, Ann Arbor, Boston, 1991). По многочисленным исследованиям, биохимическая активность гетероциклических N-оксидов напрямую связана с процессами комплексообразования с металлопорфиринами в живых организмах (Arala Н., J. Biochem., 1992; Takekawa К., Kitamura S., Xenobiotica, 2001; Takekawa К., Sugihara К., Kitamura S., Tatsumi K., Biochem. Mol. Biol Int, 1997; Smirnova I.A., Hagerhall С., Konsantinov A.A., Hederstedt L., Febs Letters, 1995; Furbacher P.N., Girvin M.E., Cramer W.A., Biochemistry, 1989). Систематических физико-химических исследований комплексообразования гетероциклических N-оксидов с координационно ненасыщенными металлопорфиринами нам обнаружить не удалось. Поэтому выявление основных закономерностей, определяющих устойчивость комплексов металлопорфиринов с гетероциклическими N-оксидами, представляется, несомненно, актуальной задачей.

Целью работы является установление основных закономерностей образования и устойчивости молекулярных комплексов цинк(П)тетрафенилпорфирина с гетероциклическими N-оксидами в зависимости от природы и положения заместителей в молекулах N-оксидов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• методами термогравиметрии и DSC изучить процессы деструкции гетероциклических N-оксидов, молекулярных комплексов с цинк(Н)тетрафенилпорфирином, оценить тепловой эффект деструкции комплексов в зависимости от природы и положения заместителей в молекулах N-оксидов;

• изучить особенности межмолекулярного взаимодействия гетероциклических N-оксидов с хлороформом, используемым в качестве сольватирующей среды. Оценить состояние гетероциклических N-оксидов в хлороформе в концентрационном интервале от 10"6 до 6-Ю"3 моль/л, что необходимо для корректного выбора условий проведения дальнейших спектральных и термохимических исследований;

• методом 'Н ЯМР спектроскопии определить термодинамическую устойчивость молекулярных комплексов N-оксидов с цинк(П)тетрафенилпорфирином, а, в случае бидентантных лигандов, установить реакционные центры, ответственные за комплексообразование;

• методом калориметрии титрования изучить термодинамику комплексообразования цинк(11)тетрафенилпорфирина с гетероциклическими N-оксидами;

• проанализировать влияние природы и положения периферийных заместителей в молекулах гетероциклических Ы-оксидов на устойчивость соответствующих молекулярных комплексов с цинк(11)тетрафенилпорфирином.

Научная новизна. Впервые определены кинетические параметры термоокисления широкого ряда гетероциклических Ы-оксидов и их молекулярных комплексов с цинк(И)тетрафенилпорфирином, позволившие показать, что молекулярное комплексообразование увеличивает устойчивость к термоокислению как М-оксидов, так и самого металлопорфирина.

При изучении кристаллогидратов Ы-оксида хинолина доказано, что нагревание И-оксида с ОгО инициирует химическую реакцию, в результате которой образуется изотопзамещенный изоиндолин-1,3-дион.

Впервые определены термодинамические характеристики процессов координации цинк(Н)тетрафенилпорфирином гетероциклических И-оксидов методами калориметрии титрования и 'Н ЯМР спектроскопии. Полученные сведения позволили показать, что кроме электронного влияния заместителей в молекулах 14-оксидов важное значение имеют стерические препятствия, оказываемые орто-заместителем на реакционный центр Ы-оксида Установлено, что устойчивость молекулярных комплексов Ы-оксидов пиридинового ряда с цинк(Н)тетрафенилпорфярином выше, тем устойчивость комплексов хинолинового ряда с цинк(11)тетрафенилпорфирином, что связано с расширением ароматической системы при переходе от 2^-оксидов пиридинового ряда к Ы-оксидам хинолинового ряда, приводящей к уменьшению электронной плотности на атоме кислорода и ослаблению связи И-оксида с цинк(Н)тетрафенилпорфирином. Меньшая чувствительность И-оксидов пиридинового ряда к введению к-электроноакцепторного заместителя по сравнению с Ы-оксидами хинолинового ряда обусловлена большей конформационной жесткостью молекул М-оксидов хинолинового ряда.

Проведенный сравнительный анализ данных калориметрии титрования, ЭСП и 'Н ЯМР спектроскопии показал, что использование метода электронно-адсорбционной спектроскопии для определения термодинамических характеристик процессов молекулярного комплексообразования с участием гетероциклических оксидов и цинк(Н)тетрафенилпорфирина не целесообразно. Это связано с наличием дополнительных равновесий, в частности, впервые обнаруженной транс-цис-изомеризацией стирильных производных Ы-оксидов и фотолизом цинк(П)тетрафенилпорфирина в хлороформе.

Практическая значимость. Полученные сведения по устойчивости гетероциклических М-оксидов к термоокислению могут быть использованы при подборе условий проведения химических реакций с участием №-оксидов. Существенную значимость имеет обнаруженная химическая реакция получения фталимида из И-оксида хинолина с точки зрения перехода от шестичленного цикла к пятичленному в мягких условиях. Выявленная высокая термодинамическая и кинетическая устойчивость молекулярных комплексов цинк(И)тетрафенилпорфирина с изученными гетероциклическими К-оксидами позволяет рассматривать указанный металлопорфирин как препарат, потенциально пригодный для гемосорбции.

Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы, содержащиеся в диссертации, докладывались на IV Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокрисгаллизация. Биокристаллизация» (Иваново,

2006); I, II, III Региональной конференции молодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем» (Иваново, 2006, 2007, 2008); XXIX, XXX научной сессии Российского семинара по химии порфиринов и их аналогов (Иваново, 2006; Сыктывкар, 2007); XVI Международной конференции по химической термодинамике в России (Суздаль, 2007); XXIII Международной Чугаевской конференции по координационной химии (Одесса, 2007); VII Школе-конференции молодых ученых стран СНГ по химии порфиринов и родственных соединений (Одесса,

2007); Школе-конференции «Магнитный резонанс и его приложения» (Санкт-Петербург, 2007); XIV Симпозиуме по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул (Челябинск, 2008); Научной конференции «Органическая химия для медицины» (Черноголовка, 2008); V Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация для нанотехнологий, техники и медицины» (Иваново, 2008); II Международной научно-технической конференции «Наноструктуры в полимерах и нанокомпозиты» (Нальчик, 2009); XVII Международной конференции по химической термодинамике в России (Казань, 2009).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 4 статьях в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Российской Федерации для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, а также в 17 тезисах докладов.

Структура работы: диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, основных итогов работы, списка литературы (219 источников) и приложения. Диссертация изложена на 168 странице, содержит 51 рисунок и 43 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Литературный обзор состоит из нескольких частей, включающих сведения о процессах комплексообразования N-оксидов с кислотами Бренстеда, с ж-, а- и v-акцепторами. Анализируется спектральное поведение N-оксидов при комплексообразовании, строение образующихся комплексов. Обобщены данные по каталитической активности металлопорфиринов в реакциях дезоксидирования N-оксидов. Отмечается, что представленные в литературе сведения о молекулярном комплексообразовании N-оксидов с металлопорфиринами явно недостаточны и требуют более глубоких исследований. На основании проведенного анализа литературных данных обоснованы задачи и цели исследования.

Глава 2. Экспериментальная часть. В данном разделе диссертационной работы приводятся методики очистки исследуемых веществ и контроля их степени чистоты.

В качестве объектов исследования выбраны цинк(И)тетрафенилпорфирин (ZnTPhP) и гетероциклические N-оксиды пиридинового, хинолинового ряда, а также их стирильные производные, отличающиеся природой и положением периферийных заместителей (рис.1).

Описаны методики подготовки образцов для термогравиметрического, ИК спектрального, DSC и 'Н ЯМР исследования. Следующий раздел экспериментальной части диссертационной работы посвящен описанию используемого оборудования и математической обработке данных.

Термохимические исследования проведены с помощью термоаналитической установки (Лебедева Н.Ш., Якубов СЛ., Кинчин А.Н., Вьюгин А.И., Журн. физической химии, 2005), которую атгестовывали по реперным веществам KN03, NH4NO3, NUiCl,

N02 N02

N *

О

no2

h3i

I

о

СНз

N t

О

no2 cl

côcôax,

PyO 4-NPyO 2-MeNPyO 4-MePyO 3-McNPyO QO

t

О 4-NQO

(

О

4-C1QO 2-MeQO

4-MeOPyO

-N(CHjh y

4-ClPyO 4-MeOStPyO=

(CH3)3

о 1 J

2-StQO ^^

Рис. 1. Гетероциклические N-оксиды: пиридина (PyO); 4-нтропиридина (4-NPyO); 2-метил-4-нитропиридина (2-MeNPyO); 4-метилпиридина (4-МеРуО); З-метил-4-нигропиридина (3-MeNPyO); 4-метоксипиридина (4-МеОРуО); 2,6-диметил-4-нитрошридина (2,6-MeNPyO), 4-хлорпиридина (4-С1РуО); хинолина (QO); 4-нитрохинолина (4-NQO); 4-хлорхинолина (4-C1QO); 4-(4'-метоксистирил) пиридина (4-MeOStPyO); 4-(4'-диметиламиностирил)-пирцдина (4-DPyO); 2-(4'-диметламиностирил)пирццина (2-DQO); 2-{сгарил)хинолина (2-StQO)

NaN03, К2СГ2О7, LiCl, KI, KBr, KCl, K2C03, BaCir2H20, бидистиллированная вода, пиридин, ДМФА, бензол, гексан, ацетон, этанол, хлороформ, КМп04. Подробно описаны методики проведения эксперимента и примененный математический аппарат для обработки экспериментальных данных, расчета погрешностей.

DSC исследования были выполнены1 с использованием Setaram TG-DSC 111 и DuPont 2100 Thermal Analyst, DSC 91. Измерения были проведены в атмосфере азота и аргона со скоростью потока 50 мл/мин. В качестве вещества сравнения использовался свинец и индий, соответственно. Скорость нагрева составляла 10 град/мин.

Калориметрические исследования проводились на автоматическом дифференциальном калориметре титрования {Лебедева Н.Ш., Михайловский КВ., Бьюгин А.И., Журн. физической химии, 2001), который аттестован по реакции взаимодействия трис-оксиметиламинометана с соляной кислотой в воде и теплотам смешения растворителей.

H ЯМР исследования проводились на ЯМР спектрометре фирмы Bruker с частотой 200 МГц. Описана методика определения термодинамической устойчивости комплексов по данным ЯМР титрования.

ИК спектральные исследования были выполнены в области от 4000 до 400 см"1 на спектрофотометре Perkin Elmer "SpectrumBX" и на Avatar 360 FT VIR ESP.

Электронные спектры поглощения регистрировали на спектрофотометрах Сагу 100 и Specord М40.

Квантовохимические расчеты структуры и колебательных спектров молекул N-оксида хинолина и дейтерозамещенного моногидрата фталимида были проведены методом DFT/B3LYP/6-31 Ю**с использованием программы GAUSSIAN 03w.

Глава 3. Обсуждение результатов. 3.1 Термогравиметрическое исследование гетероциклических N-оксидов и их кристаллосольватов

Термохимическое исследование комплексов подразумевает наличие

Исследования проводились в ИФХ ПАН (г. Варшава) под руководством проф. В.3еленкевича.

б

информации о термической стабильности реагентов, которая в случае исследуемых гетероциклических N-оксидов отсутствует. В связи с чем, в данном разделе приводятся полученные в работе сведения по термоокислительной деструкции N-оксидов.

Процесс термоокисления изученных N-оксццов многостадийный. При этом первый этап на термограммах, как правило, соответствует удалению оюслюзированного растворителя или разрушению кристаллогидрата. Например, на термограмме QO (21-134°С) зафиксировано удаление воды, что соответствует кристаллогидрату состава Q0-2H20. Молекулы воды, входящие в состав Q0-2H20, энергетически неравноценны, что согласуется с рентгеноструетурными данными (Ivashevskaja S.N. et. al„ Acta Cryst., 2002). Замена H20 на D20 приводит к изменению вида кривых TG, DTG и DTA, анализ которых позволил выдвинуть предположение о протекании химической реакции при нагревании. ИК спектральное и ЯМР исследования образцов, нагретых до температур 70 и 145 °С в случае кристаллогидратов QO с Н20 и D20, соответственно, показали, что в случае D20 протекает химическая реакция продуктом которой является фталимид (рис.2).

Й О!

£ S

/ууг

2000

Волновое число (см-1)

Рис.2. ИК спектр образцов, полученных при кристаллизации Ы-оксидахинолина из Н20 (верхняя линия) и Б20 (нижняя линия) и фталимвда (средняя линия)

ИК спектр образца, выделенного из 020, имеет спектральные характеристики, схожие с Ж спектральными данными фталимвда за исключением области 3000-2000 см"1. Проведенные квантово-химические расчеты (табл.3.2), показали, что спектр (рис.2, средняя линия) соответствует гидрату изотопозамещенного фталимида (рис.3).

Механизм реакции превращения И-оксида хинолина во фталимид не изучен, однако, можно утверждать, что переход от шестичленного цикла к пятичленному в мягких условиях интересен не только с фундаментальной, но и с практической точки зрения. Этап на термограмме (187-300 °С) соответствует деструкции М-оксида, что подтверждалось спектральным анализом образцов нагретых до температуры 187°С. Кинетические характеристики термоокисления Ы-оксидов, рассчитанные по методикам Сестака-Берггрена, представлены в табл.1. Полученные данные хорошо описываются

d-0

Рис.3. Комплекс CaHiDiNOrD^O

моделью, которая предполагает, что лимитирующей стадией термоокисления Т<Г-оксида хинолина является зародышеобразование. Термоокисление N-oкcидa 4-хлорхинолина начинается при температуре 120°С и характеризуется резким уменьшением массы образца, высокой скоростью удаления газообразных продуктов.

Таблица 1

N-оксид T,UC ln(A) Ea, кДж/моль i* f(a)

QO 187-300 26 108 0.969 d-a)

2-MeQO 124-208 17 63 0.907 (1-я)

4-C1QO 120-151 78 282 0.775 (1-a)

2-StQO 190-258 34 146 0.788 d-a)

2-DQO 184-353 17 59 0.976 (!-«)

РуО 140-307 15 49 0.992 (1-я)

3-MeNPyO 185-260 29 183 0.983 d-a)

2-MeNPyO 153-271 49 99 0.995 (1-я)

4-MePyO 203-256 28 197 0.985 (1-Я)

4-MeOPyO 80-165 64 44 0.982 (1-Я)

4-DPyO 223-259 12 264 0.890 (1-a)

4-MeOStPyO 144-166 56 235 0.942 (1-я)

4-NQO 144-258 63 97 0.932 (1-a)

4-NPyO 178-266 26 117 0.906 d-a)

Погрешность определения Е, составляет 3-7 %, 1п(А) - 5-10%

Совпадение убыли массы на данном этапе с массовым содержанием хлора и качественная реакция с Ag+ свидетельствуют о дегалогенировании. При более высоких температурах прослеживаются еще три стадии процесса термоокисления N-оксида 4-хлорхинолина. Аналогичным образом были проанализированы термограммы всех исследованных N-оксидов (табл.1).

Устойчивость к термоокислителыюй деструкции N-оксидов, оцененная по телшературам начала деструкции N-оксидов хинолинового и пиридинового ряда, увеличивается в последовательностях (1) и (2):

4-C1QO < 2-MeQO < 4-NQO < 2-DQO < QO < 2-StQO (1)

4-MeOPyO<PyO<4-M^StPyO<2-MeNPyO<4-NPyO<3-MeNPyO<4-MePyO<4-DPyO (2) В то время как энергия активации первого этапа термоокислительной деструкции увеличивается в рядах (3) и (4):

2-DQO < 2-MeQO < 4-NQO < QO < 2-StQO < 4-C1QO (3)

4-MeOPyO<PyO<2-MeNP>CK4-NPyO<3-MeNPyO<4-MePyO<4-MeOStPyO<4-DPyO (4)

Ряды (1) и (3), а также (2) и (4) совпадают ^зуг с другом за исключением положения 4-C1QO и 2-DQO а также 4-MeOStPyO. Возможно, в случае 4-C1QO, 2-DQO и 4-MeOStPyO первый этап термоокисления проходит по иному реакционному центру, например, как было указано выше, для 4-C1QO первым этапом является дегалогенирование.

Кинетические характеристики термоокисления N-оксидов существенно зависят от природы и положения заместителя в молекуле N-оксида, причем влияние заместителей не сводиться только к передаче электронного эффекта на реакционный центр, но, в ряде случаев, изменяет и механизм протекания процесса термоокисления. В целом, гетероциклические N-оксиды достаточно устойчивы к термоокислению, их разложение начинается при температурах, превышающих 80°С, что позволило

изучать их комплексы с ZnTPhP методами термогравиметрии и DSC.

В связи с тем, что в дальнейшем предполагалось изучение термодинамических характеристик молекулярного комплексообразования гетероциклических N-оксидов с ZnTPhP в хлороформе, необходима информация о характере межмолекулярного взаимодействия N-оксидов с хлороформом, которая отсутствует в литературе. Поэтому были проведены термохимические исследования кристаллосольватов N-оксидов с хлороформом. В диссертационной работе анализируются термограммы и значения изменения энтальпии при испарении СНС13 из соответствующих кристаллосольватов. Полученные данные свидетельствуют об универсальном характере взаимодействия N-оксидов с хлороформом.

При проведении исследований в растворах следует учитывать возможную ассоциацию реагентов, для чего были проанализированы концентрационные зависимости оптической плотности растворов N-оксидов в хлороформе.

3.2 Термогравиметрическое н DSC исследование молекулярных комплексов гетероциклических N-оксидов с цинк(11)тетрафенилпорфир1шом

Термогравиметрическим методом с позиции топохимии были оценены кинетические характеристики процессов термоокислительной деструкции комплексов

ZnTPhP с N-оксидами. В качестве примера на рис.4 представлены термограммы ZnTPhP, QO и ZnTPhP-QO. В температурном интервале от 249 до 317°С на кривой TG и DTG зафиксированы изменения, связанные с убылью массы образца ZnTPhP-QO (кривая TG, рис.4.), при этом характер кривой DTA не изменился. Сравнение кривых, полученных для исходных реагентов и молекулярного комплекса, позволят предположить, что на данном этапе происходит разрушение комплекса (эндо-процесс), а также образование и удаление газообразных продуктов термоокисления (экзо-процесс). Расчеты, проведенные по о

О 100 203 3GO 490 500 600 700Т.С800

Рис.4. Термограмма ZnTPhP-QO, QO и ZnTPhP

0 " 100 200 300 т.с

Рис.5. DSCZnTPhPQO

убыли массы исследуемого образца, показали, что в температурном интервале от 249 до 317 °С убыль массы составляет

17.7%, в то время как процентное содержание QO в комплексе ZnTPhP-QO равно 17.63%. Таким образом, полученные сведения позволяют предположить, что деструкция комплекса сопряжена с полным удалением QO, при этом молекулярный лиганд подвергается окислению. Интересно отметить, что энергия, затрачиваемая на деструкцию комплекса, полностью компенсирует энергию, выделяемую при термоокислении QO. Для определения энтальпии деструкции комплекса ZnTPhP-QO необходимо нивелировать второй процесс, связанный с окислением QO, поэтому было проведено DSC исследование молекулярных комплексов ZnTPhP-QO (рис.5). При достижении 220°С зафиксирован значительный тепловой эффект, обусловленный деструкцией исследуемого комплекса, что подтверждалось ИК спектральным анализом образцов, взятых до и после DSC исследования. Кинетические характеристики термоокислительной деструкции комплексов ZnTPhP с N-оксидами представлены в табл.2.

Таблица 2

Комплекс Т,°С F кДж/моль 1п(А) п /(а) модель

ZnTPhP-QO 249-319 162 34 1 (1-а) F1

ZnTPhP-2-MeQO 178-266 61 15 1 (1-а) F1

ZnTPhP-4-MeQO 238-303 152 36 1 (1-а) F1

ZnTPhP-4-ClQO 239-282 265 66 1 (1-а) F1

ZnTPhP-2-StQO 270-310 268 33 1 (1-а) F1

ZnTPhP-2-DQO 225-259 227 46 1 (1-а) F1

ZnTPhP-4-NPyO 443-572 215 29 1 (1-а) F1

ZnTPhP-4-DPyO 249-300 164 39 1 (1-а) F1

ZnTPhP-4-MeOStPyO 240-293 163 40 1 (1-а) F1

Погрешность определения Е, составляет 3-7 %, 1п(А) - 5-10%

Термоокислительная деструкция комплексов ZnTPhP с большинством исследованных М-оксидов не сопряжена с полным удалением лигандов. Исключение составляют комплексы 2пТРЬР с <30, 4-Ме(}0 и 2-Ме(}0. Кинетические параметры термоокисления гпТР№, оставшегося после деструкции комплексов гпТРЫМ-Ме(?0, гпТРЬР-(20, 7пТРЬР-2-Мер0, практически совпадают друг с другом и существенно больше, чем кинетические параметры реакции термоокисления индивидуального 7пТРЬР (табл.3).

Таблица 3

Кинетические па раметры термоокисления ZnTPhP

Исходное соединение Т,°С Еа, кДж/моль !п(А)

ZnTPhP-QO 412-533 276 46

ZnTPhP-2-MeQO 417-487 285 50

ZnTPhP-4-MeQO 427-526 281 46

ZnTPhP* 350-559 191 34

*Лебедева Н.Ш., Павлычева Н.А., Вьюгин А.И., Журн. общей химии, 2007 Погрешность определения Е, составляет 3 %, 1п(А) - 5%

Судя по литературным данным, одним из первых этапов термоокисления металлопорфиринов является процесс координации кислорода центральным ионом металла порфирина. Поэтому, очевидно, что аксиально координированный на гпТРЬР

ю

N-оксид препятствует координации 02, а после удаления N-оксида при высоких температурах, вероятно, координация 02 затруднена.

Необычную картину демонстрирует молекулярный комплекс ZnTPhP-4-CIQO. Для данного комплекса в температурном интервале от 239 до 282°С на кривых TG и DTG фиксируется отдельный этап, не наблюдавшийся ранее для N-оксида и ZnTPhP. Убьшь массы на данном этапе 4.7% согласуется с содержанием хлора (4.1%) в комплексе ZnTPhP-4-ClQO. Дегалогенирование индивидуального 4-C1QO протекает при значительно меньшей температуре (122°Q. Аналогичным образом в данной части диссертационной работы рассмотрены результаты термоокислительной деструкции остальных изученных комплексов ZuTPhP с N-океидами. Установлено, что комплексообразование увеличивает устойчивость как ZnTPhP, так и лигавда.

В табл.4 представлены тепловые эффекты деструкции молекулярных комплексов ZnTPhP с N-оксидами. Регистрируемые эффекты относили к процессу деструкции соответствующих молекулярных комплексов на основании ИК спектрального анализа образцов до и после DSC исследования.

Таблица 4

N-оксид т °r Q\ кДж/моль

4-NPyO 189 12.18

2-MeQO 258 61.86

4-C1QO 274 50.67

QO 288 85.70

4-MeQO 300 67.03

Тепловой эффект определялся с погрешностью не более 1%

Тепловой эффект деструкции комплексов гпТРЬР с К-оксидами увеличивается в ряду: 4-ЫРуО < 4-С1(}0 < 2-МеСЮ < 4-МеОО < до (5)

Положение N•<>№^508 в ряду (5) согласуется с электронным влиянием периферийных заместителей на реакционный центр - ИО-группу N-oкcидa. Нитро-группа, введенная в перо-положение N-0^1^13, являясь мощным л-электроноакцепторным заместителем, приводит к уменьшению отрицательного заряда на атоме кислорода, уменьшению электронодонорной способности лиганда и ослаблению его связи с 2пТРЬР. Аналогичным образом влияет введение электроноакцепторного атома хлора. В этой связи остается неясным положение в ряду (5) Л-МеС^О, молекула которого содержит электронодонорую СНз-группу в пара-положении, а комплекс гпТРЬР с 4-Ме(}0 демонстрирует меньшую устойчивость по сравнению с комплексом 2пТРИР с (}0. В случае 2пТР11Р-2-Ме<30, вероятно, большее значение имеют стерические препятствия, оказьтаемые метальной группой, расположенной рядом с реакционным центром (МО-группой) лиганда.

3«3 Исследование комплексообразования гпТРЬР с гетероциклическими 1Ч-оксндами методом 'Н ЯМР спектроскопии

Взаимодействие между молекулами приводит к изменению экранирования протонов и, как следствие, изменению химического сдвига соответствующих протонов (Дб), причем, при переходе к более удаленному от реакционного центра протону эффект экранирования уменьшается и, соответственно, уменьшается величина Д5. Исходя из этого были проанализированы 'Н ЯМР спектры комплексов Zn^PbP с № оксидами и исходных реагентов в СВСЬ. Для всех изученных комплексов установлено, что координация Ы-оксида на центральном атоме металла порфирина осуществляется

по Ж>-группе. В случае бидентантных лигандов данная информация необходима для корректного обсуждения влияния электронных эффектов в молекулах Ы-оксидов. Полученные спектральные данные позволили рассчитать константы устойчивости образующихся комплексов (табл.5). Следует отметить, что решение получается неустойчивым (рис.6), т.к. можно выделить очень широкий диапазон значений констант, которое удовлетворительно описывают экспериментальные данные.

Таблица 5 Константы устойчивости комплексов ХпЛ'ЪР с Ы-оксидами

Рис.6. Поверхность минимизированной функции по программе MathCad

N-оксид Kc", л/моль

4-МеРуО 7412

4-NPyO 5381

2,6-MeNPyO 5622

2-MeNPyO 5985

3-MeNPyO 7865

4-DPyO 5632

4-MeOStPyO 4035

PyO 1074

Погрешность составляет 20-30%

3.4 Исследование комплексообразования ZnTPhP с гетероциклическими N-оксвдами методом калориметрии титрования

Методом калориметрического титрования были изучены процессы комплексообразования ZnTPhP с гетероциклическими N-оксидами в хлороформе (табл.6). Все изученные N-оксиды с ZnTPhP в хлороформе образуют комплексы состава 1:1, что было установлено по точке перегиба интегральной кривой титрования, приходящейся на состав 1:1, а также удовлетворительным описанием экспериментальной калориметрической кривой теоретической функцией по модели образования комплекса состава 1:1с дисперсией адекватности менее 10"3.

Таблица б

Термодинамические характеристики комплексообразования

N-оксид К« л/моль ДНи, кДж/моль ASU, Дж/(моль-К)

4-NPyO 5623 ±401 -0.80±0.06 69¿21

3-MeNPyO 7861 ±432 -1.64±0.18 69±21

2-MeNPyO 6606 ±537 -I.01±0.08 70±21

2,6-MeNPyO 6693 ±280 -0.95±0.4 70±20

4-MePyO 8167 ±449 -3.17±0.31 64±18

4-MeOStPyO 4352 ±213 -4.41±0.22 55±18

4-DPyO 5608 ±308 -4.97±0.10 55±18

QO 1652 ±91 -7.64±0.89 36±11

2-MeQO 1513 ±16 -1.90±0.02 55±18

4-NQO 289 ± 18 -6.47±0.41 25±9

4-C1QO 748 ± 37 -6.96±0.29 32±9

2-DQO 6427 ±328 -3.20±0.16 62±16

Результаты, полученные методом калориметрического титрования, согласуются с результатами 'Н ЯМР спектроскопии. Существенное внимание в данной части работы отведено оценке применимости метода электронной спектроскопии для определения констант устойчивости комплексов ZnTPhP с № оксидами. С использованием ТСХ установлено, что в присутствии гетероциклических N-оксидов в хлороформе в условиях регистрации ЭСП анализируемых растворов гпТРЬР подвергается фотолизу. В случае стерильных производных гетероциклических Ы-оксидов, в частности, 4-ОРуО, обнаружена фотоицдуцированная транс-цис-изомеризация (рис.7).

—I--,-¡-.-1-1-.-1-1-,-i-i-1-1-1-1-1-1-,-,-,-

S.CO 7-80 7CÜ aso ЛзиШ___________

Рис. 7. 'Н ЯМР спектр фотостационарной смеси 4-DPyO в CDC13, ТМС- внутренний стандарт

Обсуждая термодинамические характеристики молекулярного комплексообразования в хлороформе (табл. 6), следует отметить, что процесс координации N-оксидов на ZnTPhP экзотермичен, что типично для процессов комплексообразования, однако, значения изменения энтальпии сравнительно низкие. Это объясняется тем, что координация N-оксидов на центральном атоме металла ZnTPhP осуществляется по атому кислорода, а, судя по литературным данным (Vogel G.C., Stahlbush J.R., Inorg. Chem. ¡977), донорно-акцепторная связь металл-лиганд характеризуется меньшим значением изменения энтальпии по сравнению с координацией на ZnTPhP азотсодержащих гетероциклических лигандов. Положительные значения изменения энтропии связаны с тем, что ZnTPhP, N-оксид и их комплекс сольватируются хлороформом, и данные сольватационные взаимодействия вносят существенный вклад в изменение энтропии.

Константы устойчивости (табл. 6) молекулярных комплексов ZnTPhP с гетероциклическими N-оксидами пиридинового ряда увеличиваются в ряду: 4-MeOStPyO<4-DI^O^NPyO<2-MeNP><)ö,6-MeNF^O<3-MeNPyO<4-MePyO (6)

Введение в шра-положение N-оксида я-акцептора - нитрогруппы - приводит к уменьшению комплекса ZnTPhP с 4-NPyO, 2-MeNPyO, 2,6-MeNPyO, 3-MeNPyO по сравнению с устойчивостью комплекса ZnTPhP-4-MePyO. Анализ данных, полученных для метил-нитрозамещенных N-оксидов, позволяет оценить влияние положения СНз-группы на устойчивость соответствующих молекулярных комплексов с ZnTPhP. Введение СНз-группы в молекулу N-оксида независимо от положения приводит к увеличению устойчивости комплекса, что обусловлено +/-эффек10м алкильного заместителя. Большая устойчивость комплекса ZnTPhP-3 -MeNPyО по

сравнению с 2пТРЬР-2-МеМРуО и 2пТРЬР-2,6-МеЫРуО согласуется с общими теоретическими представлениями о более эффективной передаче индуктивного эффекта заместителя из мета-, нежели из орта-положения.

Устойчивость комплексов гпТРНР с производными Ы-оксида хинолина изменяется в ряду: 4-^0 < 4-С100 < 2-МеОО = (30 < 2-000 (7)

Как и в случае Ы-оксидов пиридинового ряда, введение нитрогруппы в молекулу 00 приводит к уменьшению устойчивости молекулярных комплексов с порфирином, что, как отмечалось выше, связано с я-акцепторной способностью нитро-заместителя. Однако, учитывая, что молекула <20 за счет конденсации двух гетероароматических колец становится более конформационно-жесткой, тг-акцепторные свойства ЫО^-группы сказываются более существенно (константа гпТРЬР-4-Ы0О в 6 раз ниже, по сравнению с Кс гпТРйР-ОО, в то время как константа гпТРЬР-4-№уО только в =2 раза ниже, чем константа 2пТРЫМ-МеРуО).

Константа устойчивости комплекса 2пТРЬР-4-С1<30 ниже аналогичной характеристики для комплекса 2лТР№-00, что обусловлено -1-эффектом атома хлора, приводящего к уменьшению электронной плотности на М)-группе н ослаблению координационной связи с порфирином. Положение 4-С100 в ряду (7) между 4-ЫОО и 00 согласуется с теоретическими представлениями об электронных эффектах заместителей (а^, = 0.23,0(ко2)= 0.78).

Значительное увеличение константы устойчивости молекулярного комплекса 2пТР1гР-2-О0Ю по сравнению с 00, вероятнее всего, связано с наличием дополнительных аттрактивных взаимодействий между ароматическими системами М-оксида 2-ВОО и порфиринового макрокольца.

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ

Впервые проведено термохимическое исследование устойчивости гетероциклических Ы-оксндов хинолинового и пиридинового рядов, а также их стерильных производных. Установлено что:

- изученные гетероциклические М-оксвды устойчивы к термоокислению, их разложение начинается при температурах, превышающих 80°С. С позиции топохимии лимитирующей стадией термоокисления Ы-оксидов является свободное зародышеобразование;

- ряды устойчивости Ы-оксидов хинолинового ряда к термоокислению, построенные по температурам начала деструкции и энергиям активации, совпадают за исключением положения Ы-оксидов 4-хлорхинолина и 2-(4'-диметиламиностирил)хинолина. Вероятно, термоокисление 4-С10О и 2^00 протекает по другому механизму в отличие от остальных №оксидов. В частности, первым этапом деструкции 4-С10О является дегалогенирование.

Впервые проведено термохимическое исследование кристаллогидратов Ы-оксндов. Установлено, что:

- Ы-оксид хинолина образует устойчивый кристаллогидрат 0О-2Н2О, в котором молекулы воды являются энергетически неравноценными;

- основные ИК спектральные изменения, обусловленные гидратацией К-оксвда хинолина, приходятся на изменение интенсивности и положения полос валентных колебаний №0-группы в области 1310-1266 см"1. Интенсивность полосы поглощения при »1310 см'1 уменьшается при переходе от 00 к <30Н20 и далее к 0О-2Н2О. Образование водородной связи между МО-грунпой М-оксида хинолина и протоном молекул воды уменьшает внутримолекулярный перенос заряда и

порядок u-связи NO в молекуле N-оксида и, в конечном счете, приводит к уменьшению интенсивности поглощения v(NO);

- нагревание QO с D20 инициирует химическую реакцию, в результате которой образуется изотогаамещенный изоиндолин-1,3-дион. С применением ИК спектроскопии и квантово-химических расчетов показано, что поглощение в области 2500-2300 см"1 соответствует колебаниям групп атомов ND и OD. Механизм протекания реакции превращения N-оксида хинолина в изоиндолин-1,3-дион не изучен, однако, можно утверждать, что переход от шестичленного цикла к шггачленному в мягких условиях интересен не только с фундаментальной, но и с практической точки зрения.

Впервые проведено термогравиметрическое и DSC исследование

молекулярных комплексов N-оксидов с ZnTPhP. Установлено, что:

- комплексы N-оксидов с ZnTPhP являются термически стабильными, их деструкция начинается при температурах, превышающих 178°С. Лимитирующей стадией термоокисления молекулярных комплексов является свободное зародышеобразование;

- деструкция комплексов ZnTPhP с N-оксидами хинолина, 2-метилхинолина, 4-метилхинолина сопряжена с полным удалением N-оксидов. Кинетические параметры термоокисления ZnTPhP, оставшегося после деструкции комплексов ZnTPhP QO, ZnTPhP-2-MeQO и ZnTPhP-4-MeQO, значительно выше аналогичных характеристик термоокисления индивидуального ZnTPhP, что, вероятно, связано с затрудненной координацией кислорода на металле комплексообразователе при высоких температурах;

- тепловой эффект деструкции комплексов ZnTPhP с N-оксидами увеличивается в ряду 4-NPyO<4-ClQO<2-MeQO<QO. Положение N-оксидов в указанном ряду определяется электронным и/или стерическим влиянием заместителя в молекуле N-оксида на реакционный центр. Электроноакцепторные заместители (N02, С1) уменьшают электронодонорную способность атома кислорода NO-группы, что ослабляет донорно-акцепторную связь O-Zn.

Впервые были получены термодинамические характеристики процессов

координации ZnTPhP гетероциклических N-оксидов. Установлено, что:

- все изученные N-оксиды с ZnTPhP образуют комплексы состава 1:1, судя по данным 'Н ЯМР спектроскопии, координация N-оксидов на центральном ионе металла ZnTPhP осуществляется по NO-rpynne;

- термодинамическая устойчивость молекулярных комплексов с N-оксидами пиридинового ряда увеличивается в ряду: РуО < 4-MeOStPyO < 4-DPyO < 4-NPyO < 2-MeNPyO < 2,6-MeNPyO < 3-MeNPyO < 4-MePyO. Введение электроноакцепторных заместителей в молекулу N-оксида приводит к уменьшению Кс комплексов ZnTPhP с N-оксидами за счет понижения донорной способности атома кислорода NO-группы. Введение стирильной группы и заместителей во 2 и 6 положение молекулы N-оксида приводит к уменьшению устойчивости комплекса за счет стерических факторов;

- термодинамическая устойчивость молекулярных комплексов с N-оксидами хинолинового ряда увеличивается в ряду. 4-NQO < 4-C1QO < 2-MeQO < QO < 2-DQO. Положение N-оксидов в указанном ряду согласуется с общими теоретическими представлениями о передаче электронных эффектов на реакционный центр влиянии и стерических факторов;

- термодинамическая устойчивость молекулярных комплексов N-оксидов пиридинового ряда с ZnTPhP, как правило выше, чем устойчивость комплексов хинолинового ряда с ZnTPhP. Так как расширение ароматической системы при переходе от N-оксидов пиридинового ряда к N-оксидам хинолинового ряда приводит к уменьшению электронной плотности на атоме кислорода и, как следствие, к ослаблению связи N-оксида с ZnTPhP;

- константа ZnTPhP-4-NQO в 6 раз ниже, по сравнению с константой устойчивости ZnTPhP-QO, в то время как константа ZnTPhP-4-NPyO только в =2 раза ниже, чем константа ZnTPhP-4-MePyO. Меньшая чувствительность N-оксидов пиридинового ряда к введению я-электроноакцепторного заместителя обусловлена меньшей конформационной жесткостью молекулы N-оксида пиридина по сравнению с хинолиновыми производными.

Проведенный сравнительный анализ данных калориметрии титрования, ЭСП и !Н ЯМР спектроскопии показал, что использование метода электронно-адсорбционной спектроскопии для определения термодинамических характеристик процессов молекулярного комплексообразования с участием гетероциклических N-оксидов и ZnTPhP не целесообразно. Это связано с наличием дополнительных равновесий, в частности, с /я/мяс-г/иоизомеризацией стирильных производных N-оксидов и фотолизом ZnTPhP в хлороформе.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1) Губарев ЮЛ., Лебедева Н.Ш., Андреев В.П., Нижник Я.П., Вьюгин А.И. Термоокислительная деструкция гетероциклических N-оксидов И Журн. общей химии. 2007. Т.77, вып.6. С.1006-1013.

2) Lebedeva N.Sh., Zielenkiewicz W., Uizig E., Gubarev Y.A., Andreev V.P., Nisznik YaP. Thermal oxidative destruction of complexes of heterocyclic N-oxides with Zn(II)tetraphenylporphyrin//J. Thenn. Anal. & Cal. 2008. V.91, N 2. P.601-608.

3) Губарев Ю А, Лебедева HILL, Андреев В.П., Гиричев Г.В. Термическое поведение гидратов и дейтерогидрата N-оксида хинолина // Журн. общей химии. 2009. Т.79, вып.6. С.1011-1018.

4) Кондратьева А.П., Лебедева Н,Ш., Губарев ЮЛ., Павлычева НА., Андреев В.П., Альпер ГЛ., Кумеев P.C. Фотоиндуцированная изомеризация N-оксида 4-{4'-дйметаламиностирил)пиридоша // Журн. структурной химии. 2009. Т.50, № 4. С.748-752.

5) Губарев ЮЛ., Лебедева Н.Ш. Кристаллогидраты гетероциклических N-оксидов // IV Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокристаялизация. Биокристаллизация» сентябрь 2006 г. Тез. конф. С.70.

6) Губарев ЮЛ. Молекулярные комплексы цинк(11)тетрафенилпорфирина с гетероциклическими N-оксидами И 1 Региональная конференция молодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем». Ноябрь 2006 г. Иваново. Тез. конф. С.16.

7) Губарев ЮЛ:, Лебедева H.IIL, Андреев В.П., Нижник ЯЛ. Термохимическое исследование молекулярного комплекса N-оксида хинолина с цннк(Ц) тетрафешшюрфирином // XXIX научная сессия Российского семинара по химии порфиринов н их аналогов. Декабрь 2006 г. Иваново. Тез. конф. С.43-44.

8) Губарев ЮЛ., Лебедева Н.Ш. Влияние комплексообразования цинк(П)теграфе1Шлпорфирина с N-оксидами на устойчивость меташюпорфирина к термоокислению // XXX сессия Российского семинара по химии порфиринов и их аналогов. Всероссийская научная конференция. Апрель 2007 г. Сыктывкар. Тез. конф. С.45.

9) Andreev V.V., Nizhnik Y.P., Lebedeva N.S., Gubarev Y.A. New Basicity/Nucleophility Scale Based on Axial Coordination of Zn-Tetraphenylporphine И XVI Международная конференция по химической термодинамике. Коль 2007 г. Суздаль. Тез. конф. 3S-249.

10) Губарев Ю.А., Лебедева H.IÍL, Андреев В.П., Нижник Я.П. Влияния изотопного замещения в молекуле воды на физико-химические свойства кристаллогидратов N-оксида

хинолина // XXIII международная Чугаевская конференция по координационной химии. Сентябрь 2007 г. Одесса. Тез. конф. С.112-114.

11) Губарев Ю.А., Лебедева H.LLL, Андреев В.П., Нижние Я.П. Термодинамика реакции комплексообразования металлопорфирннов с гетероциклическими N-оксидами II Седьмая школа-конференция молодых ученых стран СНГ по химии порфиринов и родственных соединений. Сентябрь 2007 г. Одесса, Украина. Тез. конф. C.80-8I.

12) Губарев Ю.А. Кондратьева А.П. ИК спектральное и термохимическое исследование кристаллогидратов N-оксида хинолина // П Региональная конференция молодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем». Ноябрь 2007 г. Иваново. Тез. конф. С .51-52.

13) Губарев Ю.А., Лебедева Н.Ш., Андреев В.П., Нижние Я.П. Исследование методом ЯМР молекулярных комплексов цинк(П)тетрафенилпорфирина с гетероциклическими N-оксидами // Школа-конференция «Магнитный резонанс и его приложения». Декабрь 2007г С.-Петербург. Тез. конф. С.106-108.

14) Губарев ЮА., Лебедева Н.Ш., Кондратьева AIL, Андреев В.П., Нижник Я.П. Влияние цинк(11)тетрафенилпорфирина на фотохимическую изомеризацию N-оксида 4-(4-диметиламшюстирил)пиридина // XIV Симпозиум по межмолекулярному взаимодействию и конформяциям молекул. Июнь 2008 г. Челябинск. Тез. конф. С.125.

15) Губарев ЮА., Лебедева Н.Ш., Андреев В.П, Мартенова АЛ., Сотникова Н.Ю. Физико-химические свойства молекулярного комплекса цинк(П)-тетрафенилпорфирина с N-оксидом 4-(4-диметиламиностирил)пирид1ша и его влияние на функциональную активность нейтрофильных клеток периферической крови // Научная конференция «Органическая химия для медицины». Сентябрь 2008 г. Черноголовка. Тез. конф. С.65.

16) Губарев Ю.А., Малькова ЕЛ., Лебедева Н.Ш., Хапшрова С. Ю. ИК спектральные характеристики и гидродинамические свойства комплексов - 4-(4-диметиламиностирил) пиридина с водорастворимым полимером // Научная конференция «Органическая химия для медицины». Сентябрь 2008 г. Черноголовка. Тез. конф. С.63.

17) Губарев Ю.А., Кондратьева AIL, Лебедева Н.Ш., Андреев В.П. Термогравимегрическое исследование кристаллосольватов гетероциклических N -оксидов пиридинового ряда с хлороформом // V Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация для нанотехнологий, техники и медицины». Сентябрь 2008 г. Иваново. Тез. конф. С.113.

18) Кондратьева А.П., Малькова ЕА., Губарев Ю.А., Лебедева Н.Ш., Хапшрова С.Ю., Андреев В.П. Гибридный композит N-оксида 4-(4-диметиламиностирил)-пиридина на основе полиметакрилатгуанидина // V Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация для нанотехнологий, техники и медицины». Сентябрь 2008 г. Иваново. Тез. конф. С.282.

19) Губарев ЮА. Устойчивость молекулярных комплексов цинк(П)теграфенилпорфирина с гетероциклическими N-оксидами по результатам термохимического и спектрального исследования // Ш региональная конференция молодых учёных «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем». Ноябрь 2008 г. Иваново. Тез. конф. С.30.

20) Gubarev YA., Lebedeva N.Sh., Andreev V.P. Thermodynamics of complex formation of heterocyclic N-oxides -with zinc(II)tetraphenylporphyriii IIXVII Международная конференция по химической термодинамике в России. Июнь 2009 г. Казань. Тез. конф. С.485.

21) Губарев ЮА., Лебедева H.IIL, Вьюгин А.И. Особенности определения констант устойчивости спектральными и термохимическими методами // П Международной научно-технической конференции «Наноструктуры в полимерах и нанокомпозиты». Сентябрь 2009 г. Нальчик. Тез. конф. С.44.

ООО "Выбор" 153012,. г. Иваново, ул. Свободная, д.2 ИНН 3730004010 з. 158 от22.10.09г. т.80экз. усл. печ. лист-1.00

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Взаимодействие с кислотами Бренстеда

1.2. Комплексы с п- акцепторами

1.3. Комплексы с о- акцепторами

1.4. Комплексы с v- акцепторами

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Объекты исследования

2.1.1. Приготовление образцов для 57 термогравиметрического исследования

2.1.2. Подготовка образцов для ИК спектрального 57 исследования

2.1.3. Подготовка растворов для *Н ЯМР исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Термогравиметрический анализ

2.2.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия

2.2.4. Калориметрический метод

2.2.5. Ядерно-магнитный резонанс

2.2.6. Квантовохимические расчеты

2.2.7. ИК и электронная спектроскопия

ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1. Термогравиметрическое исследование гетероциклических 75 N-оксидов и их кристаллосольватов

3.2. Термогравиметрическое и DSC исследование 101 молекулярных комплексов гетероциклических N-оксидов с цинк(Н)тетрафенилпорфирином

3.3. Исследование комплексообразования ZnTPhP с гетеро- 113 циклическими N-оксидами методом *Н ЯМР спектроскопии

3.4. Исследование комплексообразования ZnTPhP с гетеро- 117 циклическими N-оксидами методом калориметрии титрования

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ

Гетероциклические N-оксиды благодаря своим структурным особенностям (высокой донорной способности группы N—Ю и ее пространственной доступности) представляют несомненный научный интерес как комплексообразующие реагенты. Широкие возможности химической модификации гетероциклических N-оксидов, связанной с введением различных по природе и электронодонорной (акцепторной) способности заместителей, расширением ароматической системы при переходе от N-оксидов пиридинового к хинолиновому ряду, позволяют оценить влияние структуры гетероциклических N-оксидов на их комплексообразующие свойства. Практический интерес к гетероароматическим N-оксидам вызван, в первую очередь, тем, что многие из них проявляют биологическую активность. Среди них есть соединения, обладающие канцерогенной, мутагенной [1], гербицидной, фунгицидной, инсектицидной, бактерицидной, анальгетической, противосудорожной, рострегулирующей и апоптогенной активностью [2]. По многочисленным исследованиям, биохимическая активность гетероциклических N-оксидов напрямую связана с процессами комплексообразования с металлопорфиринами в живых организмах [3-7]. Систематических физико-химических исследований комплексообразования гетероциклических N-оксидов с координационно ненасыщенными металлопорфиринами нам обнаружить не удалось. Поэтому выявление основных закономерностей, определяющих устойчивость комплексов металлопорфиринов с гетероциклическими N-оксидами, представляется, несомненно, актуальной задачей.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫМ ОБЗОРИзвестно, что третичные амины и азотсодержащие гетероциклы при окислении образуют соответствующие N-оксиды, из которых последние (особенно содержащие ароматический гетероцикл) представляют наибольший интерес. Гетероциклические N-оксиды являются удобными промежуточными соединениями в синтезе разнообразных гетероароматических соединений как с донорными, так и с акцепторными заместителями [1-13]. Уникальность свойств N-оксидов заключается в способности группы N—Ю выступать в роли как акцептора, так и донора электронов в зависимости от структуры самого N-оксида, растворителя или природы соединений, вступающих с ним во взаимодействие. Эта способность обусловлена сопряжением атома кислорода N-оксидной группы.-с ароматической системой, что может быть описано в случае N-оксида пиридина следующими резонансными структурами:Ч,NIО„ +IsО+ „ NОПорядок связи N—О также зависит от перечисленных выше факторов. Распределение электронной плотности в указанных молекулах делает их интересными объектами в процессах внутримолекулярного (таутомерия, резонанс) и межмолекулярного взаимодействия.

К реакциям, включающим взаимодействие по N-оксидной группе, относятся дезоксидирование, протонирование, алкилирование и ацилирование [14, 15], а также 1,3-диполярное циклоприсоединение, протекающее с участием как N-оксидной группы, так и а-углеродных атомов гетероцикла [16]. Интерес к таким соединениям обусловлен их биологической активностью, например, антибактериальной [17, 18], Nоксиды применяются для лечения ВИЧ-инфекции [19], контроля роста водорослей [20].

Если упомянутые выше внутримолекулярные процессы и химические реакции с участием гетероароматических N-оксидов описаны в настоящее время подробно, то межмолекулярные взаимодействия с участием N-оксидов изучены недостаточно. Рассмотрим имеющиеся сведения.

Принятая в литературе [21] классификация1 молекулярных комплексов с учетом наличия в ароматических N-оксидах нескольких потенциальных донорных центров (7г-система гетероцикла, кислород N-оксидной группы или заместитель в кольце) позволяет выделить три типа взаимодействий с различными акцепторами (п, а, и v) и, соответственно, различать следующие типы донорно-акцепторных комплексов: 1) комплексы с лг-акцепторами (п,к-и 7г,7г-типа); 2) комплексы с ег-акцепторами (п,<т- и тг,<т-типа); 3) комплексы с v-акцепторами (n,v- и ^v-типа) [22].

Известно, что донорную способность соединений характеризует их первый потенциал ионизации. Однако, для гетероциклических веществ, имеющих наряду с гетероатомом систему тг-связей, его использование не всегда возможно. Часто наиболее высокой занятой молекулярной орбиталью донора является лг-орбиталь, но молекула проявляет свойства «-донора и, наоборот [22, 23]. Поэтому для оценки донорной способности N-оксидов принято использовать величины полуволн потенциалов электрохимическогоОК.окисления (Ej/2 ), легко определяемых методом полярографии [24].

0ICОбнаружена линейная зависимость [22] между Еш и а -константами заместителей в N-оксидах, причем, показано, что наличие донорных1 В основе существующей классификации донорно-акцепторных комплексов лежит тип орбиталей, принимающих участие в образовании межмолекулярных связей. В соответствии с этим молекулы, способные проявлять донорные свойства, разделяют на три группы: п, а, и тс. У донорнов первой группы, наиболее высокой в энергетическом отношении, орбиталью является неподеленная электронная пара гетероатомов, у доноров ст-типа - пара электронов ст-связи, у доноров третьего типа - л-электроны. По характеру акцептирующих орбиталей акцепторы делят на три группы: и, <т, и тс. Наиболее низкой молекулярной орбиталью для акцепторов первой группы является и-валентная орбиталь атома металла (гапогениды металлов, металлоорганичексие соединения), для акцепторов второй группы - <т-антисвязывающая орбиталь (12, Вг2, и тд.), третьей - тс-орбиталь (ароматические и ненасыщенные соединения с электроноакцепторными заместителями.ок.заместителей способствует уменьшению Ej/2 которые для полициклических N-оксидов ниже, чем для моноциклических (табл. 1.1).

Таблица 1.1Величины полуволн потенциалов электрохимического окисления N-оксидов пиридинов и хинолиновЗаместитель в положении 4 N-Оксиды пиридинов, 77 0К л, &1/2 V N-Оксиды ХИНОЛИНОВ, 77 0К лт + Onno2 2.130 - +0.790С1 1.795 1.630 +0.114н 1.802 1.537 0СН3 1.606 — -0.311ОСН3 1.362 1.110 -0.778При наличии сильных электроноакцепторных заместителей в кольца гетероароматические N-оксиды могут выступать также в роли акцепторов. К этому типу относятся комплексы N-оксида 4-нитрохинолина с многоатомными фенолами [25] или дезоксинуклеотидами, образованием последних объясняют канцерогенные и мутагенные свойства указанного соединения [26, 27].

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ

Впервые проведено термохимическое исследование устойчивости гетероциклических N-оксидов хинолинового и пиридинового рядов, а таюке их стирильных производных. Установлено что:

- изученные гетероциклические N-оксиды устойчивы к термоокислению, их разложение начинается при температурах, превышающих 80°С. С позиции топохимии лимитирующей стадией термоокисления N-оксидов является свободное зародышеобразование;

- ряды устойчивости N-оксидов хинолинового ряда к термоокислению, построенные по температурам начала деструкции и энергиям, активации, совпадают за исключением положения N-оксидов 4-хлорхинолина и 2-(4'-диметиламиностирил)хинолина. Вероятно, термоокисление 4-C1QO и 2-DQO протекает по другому механизму в отличие от остальных N-оксидов. В частности, первым этапом деструкции 4-C1QO является дегалогенирование.

Впервые проведено термохимическое исследование кристаллогидратов N-оксидов. Установлено, что:

- N-оксид хинолина образует устойчивый кристаллогидрат Q0-2H20, в котором молекулы воды являются энергетически неравноценными;

- основные ИК спектральные изменения, обусловленные гидратацией N-оксида хинолина, приходятся на изменение интенсивности и положения полос валентных колебаний N-O-группы в области 1310-1266 см"1. Интенсивность полосы поглощения при «1310 см"1 уменьшается при переходе от QO к Q0H20 и далее к Q0-2H20. Образование водородной связи между NO-группой N-оксида хинолина и протоном молекул воды уменьшает внутримолекулярный перенос заряда и порядок я-связи N0 в молекуле N-оксида и, в конечном счете, приводит к уменьшению интенсивности поглощения v(NO);

- нагревание QO с D20 инициирует химическую реакцию, в результате которой образуется изотопзамещенный изоиндолин-1,3-дион. С применением ИК спектроскопии и квантово-химических расчетов показано, что поглощение в области 2500-2300 см"1 соответствует колебаниям групп атомов ND и OD. Механизм протекания реакции превращения N-оксида хинолина в изоиндолин-1,3-дион не изучен, однако, можно утверждать, что переход от шестичленного цикла к пятичленному в мягких условиях интересен не только с фундаментальной, но и с практической точки зрения.

Впервые проведено термогравиметрическое и DSC исследование молекулярных комплексов N-оксидов с ZnTPhP. Установлено, что:

- комплексы N-оксидов с ZnTPhP являются термически стабильными, их деструкция начинается при температурах, превышающих 178°С. Лимитирующей стадией термоокисления молекулярных комплексов является свободное зародышеобразование;

- деструкция комплексов ZnTPhP с N-оксидами хинолина, 2-метилхинолина, 4-метилхинолина сопряжена с полным удалением N-оксидов. Кинетические параметры термоокисления ZnTPhP, оставшегося после деструкции комплексов ZnTPhP-QO, ZnTPhP-2-MeQO и ZnTPhP-4-MeQO, значительно выше аналогичных характеристик термоокисления индивидуального ZnTPhP, что, вероятно, связано с затрудненной координацией кислорода на металле комплексообразователе при высоких температурах;

- тепловой эффект деструкции комплексов ZnTPhP с N-оксидами увеличивается в ряду 4-NPyO<4-ClQO<2-MeQO<QO. Положение N-оксидов в указанном ряду определяется электронным и/или стерическим влиянием заместителя в молекуле N-оксида на реакционный центр. Электроноакцепторные заместители (NO2, С1) уменьшают электронодонорную способность атома кислорода NO-группы, что ослабляет донорно-акцепторную связь O-Zn.

Впервые были получены термодинамические характеристики процессов координации ZnTPhP гетероциклических N-оксидов. Установлено, что:

- все изученные N-оксиды с ZnTPhP образуют комплексы состава 1:1, судя по данным 'Н ЯМР спектроскопии, координация N-оксидов на центральном ионе металла ZnTPhP осуществляется по NO-rpynne;

- термодинамическая устойчивость молекулярных комплексов с N-оксидами пиридинового ряда увеличивается в ряду: РуО < 4-MeOStPyO < 4-DPyO < 4-NPyO < 2-MeNPyO < 2,6-MeNPyO < 3-MeNPyO < 4-MePyO. Введение электроноакцепторных заместителей в молекулу N-оксида приводит к уменьшению Кс комплексов ZnTPhP с N-оксидами за счет понижения донорной способности атома кислорода NO-группы. Введение стирильной группы и заместителей во 2 и 6 положение молекулы N-оксида приводит к уменьшению устойчивости комплекса за счет стерических факторов;

- термодинамическая устойчивость молекулярных комплексов с N-оксидами хинолинового ряда увеличивается в ряду: 4-NQO < 4-C1QO < 2-MeQO < QO < 2-DQO. Положение N-оксидов в указанном ряду согласуется с общими теоретическими представлениями о передаче электронных эффектов на реакционный центр влиянии и стерических факторов;

- термодинамическая устойчивость молекулярных комплексов ^оксидов пиридинового ряда с ZnTPhP, как правило выше, чем устойчивость комплексов хинолинового ряда с ZnTPhP. Так как расширение ароматической системы при переходе от N-оксидов пиридинового ряда к N-оксидам хинолинового ряда приводит к уменьшению электронной плотности на атоме кислорода и, как следствие, к ослаблению связи N-оксида с ZnTPhP;

- константа ZnTPhP-4-NQO в 6 раз ниже, по сравнению с константой устойчивости ZnTPhP-QO, в то время как константа ZnTPhP-4-NPyO только в ~2 раза ниже, чем константа ZnTPhP-4-MePyO. Меньшая чувствительность N-оксидов пиридинового ряда к введению к-электроноакцепторного заместителя обусловлена меньшей конформационной жесткостью молекулы N-оксида пиридина по сравнению с хинолиновыми производными.

Проведенный сравнительный анализ данных калориметрии титрования, ЭСП и ЯМР спектроскопии показал, что использование метода электронно-адсорбционной спектроскопии для определения термодинамических характеристик процессов молекулярного комплексообразования с участием гетероциклических N-оксидов и ZnTPhP не целесообразно. Это связано с наличием дополнительных равновесий, в частности, с тракс-г/ис-изомеризацией стирильных производных N-оксидов и фотолизом ZnTPhP в хлороформе.

1. Fukuhara К., Hakura A., Sera N., Tokiwa H., Miyata N. 1- and 3-nitro-6-azabenzoa.pyrenes and their N-oxides: highly mutagenic nitrated azaarenes // Chem Res Toxicol. 1992 V. 5, P. 149-53

2. Albini A., Pietra S., Heterocyclic N-Oxides. CRC, Boca Raton, 1991

3. Arata H., Shimizu M., Takamiya K. Purification and Properties of Trimethylamine N-Oxide Reductase from Aerobic Photo synthetic Bacterium Roseobacter denitrificans // J. Biochem. 1992. V. 112, P. 470-475

4. Takekawa K., Kitamura S., Sugihara K., Ohta S. Non-enzymatic reduction of aliphatic tertiary amine N-oxides mediated by the haem moiety of cytochrome P450 // Xenobiotica, 2001. V. 31, No. 1, P. 11-23

5. Takekawa K., Sugihara K., Kitamura S., Tatsumi K. Nonenzymatic reduction of brucine N-oxide by the heme group of cytochrome P450. // Biochem. Mol. Biol. Int.-1997.-Vol.42.-№5.-P.977-981

6. Smirnovaa I. A., Hagerhallb C., Konstantinova A. A., Hederstedtb L. HOQNO interaction with cytochrome b in succinate:menaquinone oxidoreductase from Bacillus subtilis // 1995, Febbs Lett. V. 359, P. 23-26

7. Furbacher P.N., Girvin M.E., Cramer W.A. Biochemistry. On the question " of interheme electron transfer in the chloroplast cytochrome b6 in situ // 1989 V. 23 P. 8990-8998

8. Рыбаченко В. И., Шредер Г., Чотий К. Ю., Ленска Б., Редько А. Н., Коваленко В. В. Константы скорости и равновесия переноса бензоильной группы между N-оксидами пиридина // Ж. орган, химии. -2005.-41, №5.-С. 788-792

9. Ю.М.Воса, W.Linert, D.Valigura. NMR Study of New Ligands as Products of Condensation of 2-Pyridinecarboxaldehyde-N-OKCHfl with Polyamines //

10. Tetrahedron 2000. V. 56, P. 441-446

11. П.Рыжков А. В., Родина JI. Л. Каталитическая активностьгетероароматических N-оксидов в реакции гидролиза 2,3,5,6-тетрахлор-п-бензохинона // Ж. общ. химии. 2006. - 76, № 1. - С. 129131

12. H.Ochiai E. Recent. Aromatic Amine Оксидз // J. Org. Chem. 1953. V.18, P.534- 531

13. Katritzky A. R., Lagowski J. M. // Chemistry of the Heterocyclic N-Оксидр. — London; New York: Acad. Press, J 971. — 587 p

14. Рыжаков А. В., Родина Л. Л. // ХГС. — 1992. — № 5. — С. 579

15. Zhang Huichun, Huang Ching-hua. Reactivity and transformation of antibacterial N-oxidies in the presence of manganese оксид // Environ. Sci. and Technol. 2005. V. 39, № 2. P. 593-601

16. Subik, J., Takacsova, G., Psenak, M., Devinsky, F. Antimicrobial activity of amine оксидб: mode of action and structure-activity correlation Zentralblatt fur Gynakologie 1977. V. 12, № 2, P. 139-146

17. Bristol-Myers Squibb Co., Rodgers James D., Wang Haisheng. 2,4-Disubstituted-pyridine N-okchas useful as hiv reverse transcriptaseinhibitors : Пат. 6809109 США, N 10/603431; Заявл. 25.06.2003; Опубл. 26.10.2004; НПК 514/332

18. Timothy P. Kolka. The alcigidal effect of several pyridine N-оксид compounds // A Thesis for the degree of master of sciences. Central Michigan University. 1984

19. Гурьянова E.H., Гольдштейн И.П., Ромм И.П. Донорно-акцепторная связь. М.:Химия 1973. 3 97с

20. Андреев В. П., Рыжаков А. В., Морозов А. К., Алексеева О. О., Родина JI. JI. Донорно-акцепторные комплексы гетероароматических N-оксидов // ХГС. 1995. № 6, С. 760-773

21. Темникова Т.И., Днепровский А.С., Теоретические основы органической химии, Химия, Ленинград, 1979, 520с

22. Miyazaki Н., Kubota Т., Yamakawa М. // Bull. Chem. Soc. Japan. 1972. V. 45, P.780

23. Krohnke F., Schafer H. // Chem. Bcr. 1962. Bd. 95, S. 1098

24. Winkle S. A, Tinocol. // Biochem. 1978. V. 17, P. 1352

25. Winkle S. A., Tinocol. //Biochem. 1979. V. 18, P. 3833

26. Островский B.A., Колодобский Г.И. Слабые органические основания Л.: Изд-во Ленинградского университета 1990. 152с

27. Луцкий А.Е., Марченко Т.Н. Зависимость некоторых свойств1комплексов с водородной связью от характеристик взаимодействующих молекул// Водородная связь. Под ред. Н.Д.Соколова М.: Наука 1981. с. 50-62

28. Халдна Ю.Л. Методы вычисления рКвн+ слабых оснований //Усп. хим. 1980. Т.49, №7. С.1174-1187

29. Л.Гаммет, Основы физической органической химии, Наука, Москва, 1972, 84с

30. Chmurzynski, L. Solvent Effect on Acidic-Basic Interactions of Pyridine N-oxides Derivatives, University of Gdansk, Gdansk, 1994

31. Szafran, M., Dega-Szafran, Z. // J. Mol. Struct. 1983, V. 99, P. 189

32. Gilkerson, W. R., Ralph, E. K. // J. Am. Chem. Soc. 1965, V. 87, P. 175

33. Pawlak, Z., Wisniewska, M., Richert, M. // J. Chem. Thermodyn. 1994, V. ' 26, P. 379

34. Chmurzynski, L. // Molecules, 1996, V.l, P. 99

35. Hussain M. S., Hamoud S. A. // A. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1985, P. 749

36. Wawrzynow A., Sokolowski K., Chmurzynski L., Liwo A. // J. Mol. Struct. 1988, V. 174, P. 235

37. Lech Chmurzynski. Experimental Studies on the UV-Spectra of Several Substituted Pyridine N-Oiccims and Conjugated Cationic Acids in Acetonitrile II Molecules 1997, V. 2, P. 169-175

38. Chmurzynski L., Liwo A., Wawrzynow A., Tempczyk A. // J. Mol. Struct. 1986, V. 143, P. 375- 41 .Tae-Kyu H. // Theoret. Chim. Acta (Berl.), 1977, V. 43, P. 33 7 42.Ito M., Hata M. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1955, V. 28, P. 260

39. Kubota Т., Yamakawa M. // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1961, V. 35, P. 555

40. Mc Rae E. G. // J. Phys. Chem. 1957, V. 61, P. 562

41. Kubota Т., Miyazaki H. // Chem. Pharm. Bull. 1961, V. 9, P. 948

42. Chmurzynski L., Liwo A., Wawrzynow A., Tempczyk A. Z. // Naturforsch. 1990, V. 45b, P. 719

43. Kwiatkowski J. S., Tempczyk A. // Chem. Phys. 1984, V. 35, P. 379

44. Liwo A., Sokolowski K., Wawrzynow A., Chmurzynski L. // J. Sol. Chem. 1990, V. 19, P. 1113

45. Dega-Szafran Z., Kania A., Grundwald-Wyspianska M., Szafran M., Tykarska E. Differences between the N-HO hydrogen bonds in complexes of 2,6-dichloro-4-nitrophenol with pyridines and pyridine N-okcmas // J. of Mol. Struct. 1996. V. 381., P. 107-125

46. Kaczmarczyk E., Puszko A., Lorenc J. and Chmurzynski L. A Study of Acid-Base Equilibria in Acetonitrile Systems of 2-Halo(Cl,Br,I)-4-nitropicoline(3,5,6) N-okchas // Molecules 1999, V. 4, P. 94-103

47. Chmurzynski L., Kaczmarczyk E., Augustin-Nowacka D., Barczynski P. A potentiometric study of cationic heterocinjugation equilibria in systems with substituted pyridine N-okchas in nitrobenzene // Anal. Chim. Acta 1996. V! 336, P. 107-112

48. Chmurzynski L. Studies on correlation of acid-base properties of substituted pyridine N-oiccHfls in solutions. Part 1. Correlation of the pKa values in nonaqueous solvents and water // Anal. Chem. Acta 1996, V. 321, P. 237-244

49. Chmurzynski L. Studies on correlation of acid-base properties of substituted pyridine N-оксидз in solutions. Part 2. Correlation of the pKa values in nonaqueous media // Anal. Chem. Acta 1996, V. 329, P. 267-274

50. Barczynski P., Szafran M. Conductance studies of acid-base equilibria between 4-methoxy-2,6-dimethylpyridine N-oxide and trifluoroacetic acid in nitrobenzene // J. Chem. Soc., Faraday Trans., 1994, V. 90, P. 2489 2495

51. Arnett E.M., Venimadhavan S. Thermometric titrations of substituted pyridines with trifluoroacetic acid in carbon tetrachloride. Hydrogen bonded ion pair systems // J. Am. Chem. Soc., 1978, V. 100, P. 217-221

52. Frank H. S., Wen W.-Y. Ion-solvent interaction. Structural aspects of ion-solvent interaction in aqueous solutions: a suggested picture of water structure //Discuss. Faraday Soc., 1957, V. 24, P. 133 140

53. Ban-Oganowska H., Hanuza J., Maczka M., Wakowska A., van der Maasc J. H., Oganowskib W., Talik Z. Vibrational properties and X-ray crystal structure of 3-iodo-2,6-dimethyl-4-nitropyridine N-oxide // Vibrational Spectroscopy 2001, V. 26,1. 1, P. 83-97

54. Hanuza J., Maczka M., Waskowska A., Oganowski W., Ban-Oganowska R., Lutz В., van der Maas J.H. // J. Mol. Struct. 1997, V. 408, P. 349

55. Hanuza J., M. Maczka, A. Waskowska, W. Oganowski, H. Ban-Oganowska, J.H. van der Maas, E.T.G. Lutz // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1997 V. 2, P. 2039

56. Hanuza J., M. Maczka, A. Waskowska, W. Oganowski, H. Ban-Oganowska, E.T.G. Lutz, J.H. van der Maas // J. Mol. Struct. 1998, V. 450, P. 201-212

57. Zyss J., Chemla D.S., Nicoud J.E. // J. Chem. Phys. 1981, V. 74, P. 4800

58. Zyss J., Ledoux I., Hierle R., Raj R.K., Oudar J.L. // IEEE J. Quantum Electron.: QE 15, 1985, P. 1286

59. Ledoux L, Badan J., Zyss J., Migus A., Hulin D., J. Etchepore, G. Grillou, A. Antonetti // J. Opt. Soc. Am. B4, 1987, P. 987

60. Sharma C.V.K., Desiraju G.R. // J. Chem. Soc. // Perkin Trans. 1994, V. 2,P. 2345

61. Desiraju G.R. // Acc. Chem. Res. 1996, V. 29, P. 441

62. Prezhdo V.V., Vaschenko E.V., Prezhdo O.V., Puszko A. Molecular structure and electric properties of some pyridine and pyridine-N-oxide derivatives //Journal of Molecular Structure 1998 V. 471, P. 127-137

63. Vereshchagin A.N. // Poliarizuemost' Molekul, Nauka, Moscow, 1980, p. 177

64. Puszko A. // J. Mol. Struct. 1995, V. 344, P. 1

65. Pawelka Z., Lorenc J., Puszko A. Molecular Dipole Moment and Interaction Dipole Moment in 2-N-Substituted Amino-3(or 5)-methyl-4-nitropyridines and Their N-Oxides // Journal Structural Chemistiy, 20006 V. 11, No. 5, P. 307-311

66. Осипов О.А., Минкин В.И., Гарновский А.Д. Справочник по дипольныи моментам. —М.: Высшая школа, 1971, 416 с.

67. Puszko А. // Chem. Papers 1990, V. 44, P. 313

68. Минкин В. И., Осипов О. А., Жданов Ю. А. Дипольные моменты в органической химии. — JL: Химия, 1968, 246 с.

69. Puszko А. //J. Crystallogr. Spectrosc. Res. 1993, V. 23, P. 23

70. Boykin D.W., Balakrishan P., Baumstark A.L. // Magn. Res. Chem. 1985, V. 23, P. 695

71. Yamakawa M., Kubota Т., Ezumi K., Mizuno Y. // Spectrochim. Acta, 1974, V. 30A, P. 210381 .Гурьянова E.H., Гольдштейн И.П., Перепелкова Т.И. Полярность и прочность межмолекулярной водородной связи // Успехи химии, 1976, Т. 45, №9, С. 1568-1593

72. Hydrogen Bonding. Melvin D. Joesten and L. J. Schaad. Marcel Dekker, Inc. New York, N. Y., 1974. 622p

73. Spencer J. N., Andrefsky J. C., Grushow A., Naghdi J., Patti L. M., Trader J. F. Hydrogen bond equilibria of phenol-pyridine in cyclohexane, carbon tetrachloride, and benzene solvents // J. Phys. Chem., 1987, V. 91 (6), P. 1673-1674

74. Malecki J. in: H. Ratajczak, W.J. OrvilleThomas (Eds.), Molecular Interactions, V. 3, Wiley, New York, 1982, P. 183

75. Kristine M. Kasta, Stephan Reilinga, Jurgen Brickmann. Ab initio investigations of hydrogen bonding in aliphatic N-ethylmorpholine N-oxide (NEMO). N-oxide-water systems // Journal of Molecular Structure (Theochem) 1998, V. 453, P. 169-180

76. Dega-Shafran Z., Grundwald-Wyspianska M., Kania A., Kosturkiewicz Z., Tykarska E., Szafran M. FT-IR, UV-visible and X-ray studies of complexes of pyridine N-oxides with pentaclorphenol // J. of Mol. Struct. 1996, V. 356, P. 169-182

77. Dega-Szafran Z., Hrynio A., Szafran M. // Spectrochim. Acta, 1987, V.43A, P. 1553

78. Weltin E. // J. Chem. Soc, 1992, V. 62, P. 393

79. Doslic N., Stare J., Mavri J. Hydrogen bonding in picolinic acid N-oxide. Part II: A proposal for dissipative laser driven proton transfer dynamics // Chemical Physics 2001, V. 269,1. 1-3, P. 59-73

80. Wasicki J., Jasko lski M., Pajak Z., Szafran M., Dega-Szafran Z., Adams M.A., Parker S.F. Crystal structure and molecular motion in pyridine N-oxide semiperchlorate // Journal of Molecular Structure 1999, V. 476, P. 8195

81. Wolny R., Koll A., Sobczyk L. // J. Phys. Chem., 1985, V. 89, P. 2053

82. Leiserowitz L., Nader F. // Acta Crystallogr., 1977, V.B33, P. 2719

83. Taylor R., Kennard O. // Acc. Chem. Res., 1984, V. 17, P. 320

84. Мак T.C.W. // J. Mol. Struct., 1988, V. 178, P. 169

85. Sorensen G.O., Tang-Pedersen A., Pedersen E.J. // J. Mol. Struct. 1983, V. 101, P. 263

86. Chiang J.F. // J. Chem. Phys. 1974, V. 61, P. 1280

87. Wolny R., Koll A., Sobczyk L. // Bull. Soc. Chim. Belg. 1984, Y. 93, P. 99

88. Brzezinski В., Brycki В., Zundel G., Keil T. // J. Phys. Chem. 1991, V. 95, P. 8598

89. Prezhdo V.V., Vashchenko E.V., Prezhdo O.V., Pushko A. Structure and properties of hydrogen bonded complexes of pyridine-N-oxide and its derivatives //Journal of Molecular Structure 1999, Y. 510, P. 69-83

90. Tykarska E., Dega-Szafran Z., Szafran M. Structures and hydrogen bonding in the 1:1 and 1:2 complexes of trimethylamine N-oxide with pentachlorophenol // Journal of Molecular Structure 1999, V. 477, P. 49-60102.

91. Sutherland J.B., Freeman J.P., Williams A.J., Cerniglia C.E. // Exp. Mycol. 1994, V. 18, P. 271

92. Dong M.W., Locke D.C., Hoffmann D. // Environ. Sci. Technol. 1977, V. 11, P. 612

93. Арнетт Э.М. Современные проблемы физической органической химии. М.:1967 С. 195

94. Островский В.А., Колдобский Г.И. // ХГС, 1988, №5, С. 579

95. Chmurzynski L. Studies on correlations of acid-base properties of substituted pyridine N-oxides in solutions. Correlations of cationic homoconjugation constants and pKa values in non-aqueous media // Analytica Chimica Acta, 1996, V. 334, P. 155-159

96. Chanzy H. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1980, V. 18, P. 11371144

97. Chanzy H., Nawrot S., Peguy A., Smith P. // J. Polym. Sci. 1982, V. 20, 1909-1924

98. Rosenau Т., Potthast A., Sixta H., Kosma P. // Progr. Polym. Sci.2001, V. 26(9) P. 1763-1837

99. Marini I., Firgo H., Kalt W. // Lenz. Ber. 1994, V. 74, P. 53-57

100. Firgo H., Eibl M., Kalt W., Meister G. // Lenz. Ber. 1994, V. 74, P. 80-90

101. Rosenau Т., Hofinger A., Potthast A., Kosma P. On the conformation of the cellulose solvent N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) in solution // Polymer 2003, V. 44, P. 6153-6158

102. Buncel E., Keum S. R., Cygler M., Varughese К. I., Birnbaum G. I. <// Can. J. Chem., 1984, V. 62, P. 1628

103. Baures P. W., Wiznycia A., Beatty A. M. Hydrogen Bonding Isosteres: Bimolecular Carboxylic Acid and Amine-N-oxide Interactions Mediated, Via CH.0 Hydrogen Bonds // Bioorganic & Medicinal Chemistry 2000, V. 8, P. 1599-1605

104. Hobza P., Havlas Z. Blue-Shifting Hydrogen Bonds // Chem. Rev. 2000, V. 100, P. 4253-4264

105. Scheiner, S. Hydrogen Bonding. Oxford University Press: New York, 1997

106. Caminati W., Melandri S., Moreschini P., Favero P. G. // Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1999, V. 38, P. 2924

107. Huyskens P.L., Cleurn W., Van Brabant-Glovalerts H.M. // J. Phys. Chem. 1980, V. 84, P. 2790

108. Huyskens P.L., Zeegers-Huyskens Th. // J. Phys. Chem. 1980, V. 84, P. 2746

109. Huyskens P.L., Zeegers-Huyskens Th. // J. Chim. Phys. (Paris) 1964, V. 62, P. 81

110. Kiel Т., Brzezynski В., Zundel G. // J. Phys. Chem. 1992, V. 96, P. 4421

111. Пономаренко С.П., Николаенко Т.К., Боровиков Ю.Я. // Укр. хим. журн. 1990, Т. 56, № 1. С. 56-62

112. Chmurzynski L., Liwo A., Tempczyk А. // Z. Naturforsch. 1989, V. 44b, P. 1263

113. Wilson E.B. // Phys. Rev. 1934, V. 45, P. 706

114. Mielke Z. // Spectrochim. Acta, 1983, V. 39A, P. 141

115. Green J.H.S., Harrison D.J., Kynaston W., Paisley H.M. // Spectrochim. Acta, 1970, V. 26A, P. 1523

116. Joyeux M., Menard G., Dao N.Q. //'J. Raman Spectrosc. 1988, V. 19, P. 499

117. Joyeux M., Dao N.Q. // Spectrochim. Acta 1988, V. 44A, P. 1447 ,

118. Троилипа В. С, Шейнкер В. Н., Гарновский А. Д., Осипов О. А. // ЖФХ, 1976, Т. 50, С. 2439

119. Ross S. D., Kelly D. J., Labes M. M. // J. Amer. Chem. Soc. 1956, V. 78, P. 3625

120. Рыжаков А. В., Полухина Я. Э., РодинаЛ. Л. // ЖОрХ, 1991, Т. 27, С. 219

121. Гелеший Ю. В., ЛаврушкоВ. В., Шилов А. Е. // ДАН. 1986, Т. 288, С. 139

122. Куликовская С. И., Гелепшй Ю. В., Куц JI. А., Шамаев С. Н., Шилов А. Е. // Кинетика и катализ. 1987. Т. 28, С. 1018

123. Рыжаков А. В., Родина Л. Л. // ХГС. 1991. № 4. С. 488

124. Рыжаков А. В., Родина Л. Л. //ЖОрХ. 1993. Т. 29. С. 1816

125. Kubota Т. // J. Amer. Chem. Soc. 1965. V. 87. P. 458

126. KulevskyN., SeversonR. G. // Speclrochim. Acta. 1970. V. 264. P. 2227

127. KulevskyN., SeversonR. G. // J. Phys. Chem. 1971. V. 75. P. 2504

128. Троилина В. С., Шейнкер В. Н., Гарновский А. Д., Осипов О. А. Ч ЖОХ. 1977. Т. 47. С. 642

129. Krishna V. G., Bhowmik В. В. // J. Amer. Chem. Soc. 1968. V. 90. P. 1700

130. Krishna V. G., Chowdhury M. // J. Phys. Chem. 1963. V. 67. P. 1067

131. Watson W. H. // Inorg. Chem. 1969. V. 8. P. 1879

132. Frausto da Silva J. J. R., Vilas Boas F., Wootton R. // J. Inorg. Nucl. Chem. 1971. V. 33. P. 2029

133. Hussain M.S. Intramolecular short hydrogen bonding. Synthesis and spectroscopic studies of pyridine N-oxide diadducts: X-ray structure of (2,6-(CH3)2PyNO)2-H.[AuCl4] //Polyhedron, 1996, V. 15, P. 645-649

134. Whyman R., Copley D. В., Hatfield W. E. // J. Amer. Chem. Soc. 1967. V. 89. P.3135

135. Sclunauss G., Specker H. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1968. Bd 363. S. 113

136. Ahuja I. S. // Inorg. Nucl. Chem. Iett. 1970. V. 6. P. 879

137. Pappas A. J., Villa J. F, Powell H. B. // Inorg. Chem. 1969. V. 8. P. 550

138. Marinho E.P., Borges F.M.M., Araujo Melo D.M., Scatena Jr. H., Zinner L.B., Zinner К // Thermochimica Acta. 2000. 344. P. 81-84

139. Baran P., Boca R., Breza M., Elias H., Fuess H., Jorik V., Klement R., Svoboda I. The spectroscopic and structural properties of copper(II) complexes of the novel tridentate (ONO) pyridine N-oxide ligand Hpoxap // Polyhedron, 2002, V. 21, P. 1561-1571

140. Bencini A., Gatteschi D., Zanchini C. // Inorg. Chem. 1986, V. 25, P. 2211

141. Vrbova M., Baran P., Boca R, et. al. Preparation and structure of 2-(2-benzimidazol-2-yl)pyridine N-oxide and its complexes // Polyhedron, 2000, V. 19, P. 2195-2201

142. Linert W., Wionczyk В., Apostoluk W., Prochaska K. Properties of 4-(lO-n-tridecyl)pyridine N-oxide in the extraction and polymer inclusion membrane transport of Cr(VI) // Analytica Chimica Acta 2001, V. 428, P. 89-101

143. Borovikov Yu. Ya., Dul'nev P. G., Ponomarenko S. P., Sivachek Т. E. Electrical and Spectral Properties of Manganese Dichloride Complexes with N-Oxides of Pyridine Derivatives // Russian Journal of General Chemistry, 2001, V. 71, N. 5, P. 789-794

144. Ponomarenko S. P., Dul'nev P. G., Borovikov Yu. Ya., Sivachek T. E., Makovetskii V. P. Physicochemical Properties of Complexes of Zinc Iodide with Pyridine N-Oxides // Russian Journal of General Chemistry, 2001, V. 71, No. 11, P. 1694-1700

145. Da Silva M.L.C.P., Chagas A.P., Airoldi C. Heterocyclic N-oxides ligands: A thermochemical study of adducts with zinc, cadmium, and mercury chlorides // Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions 1988, V. 8, P. 2113-2116

146. KulevskyN., Sveum L. // J. Inorg. Nucl. Chem. 1965. V. 27. P. 211Г

147. Андреев В. П., Рыжаков А. В. // ХГС. 1994. № 8. С. 1087

148. Carvey R. G., Nelson J. П., Ragsdale R. О. // Coord. Chem. Rev. 1968. V. 3.P. 375

149. Thellend A., Battioni P., Sanderson W., Mansuy D. // Synthesis, 1997, P. 1387-1388

150. Reil E., Hofle G., Draber W., Oettmeier W. Quinolones and their N-oxides as inhibitors of mitochondrial complexes I and III // Biochimica et Biophysica Acta 1997, V. 1318, P. 291-298

151. Murray M., Sefton R. M., Martini R., Butler A. M. Induction of cytochromes P450 2B and 2E1 in rat liver by isomeric picoline N-oxides // Toxicology Letters 1997, V. 93, P. 195-203

152. Higuchi Т., Hirobe M. // J. of Mol. Catalysis A: Chemical, 1996, V. 113., P. 403-422

153. Mashiko Т., Kastner M. E., Spartalian K., Scheidt W. R., Reed C. A. Six coordination in high-spin ferric porphyrins. A new structural type and models for aquomethemoglobin. // J. Amer. Chem. Soc. 1978. V.100. №20. P. 6354-6362

154. Byrn M.P., Curtis C.J., Hsiou Yu., Khan S.I., Sawin P.A., Tendick S.K., Terzis A., Strouse C.E. Porphyrin sponges: conservative of host structure in over 200 porphyrin-based lattice clathrates. // J.Amer.Chem.Soc. 1993. V.l 15, № 21 P. 9480-9497

155. Arasasingham R.D., Balch A.L., Olmstead M.M., Renner M.W. Insertion of manganese and cobalt into octaethylporphyrin N-oxids. Formation of layered diporphyrin structures joined through M-O-N links. // Inorg. Chem. 1987. V. 26. №21. P. 3562-3568

156. Андреев В.П., Нижник Я.П., Безручко Д.Г., Морозов А.К. Экстракоординация Zn-тетрафенилпорфина с N-оксидами ряда пиридина, хинолина и акридина // Журн. Общ. Хим. 2005. Т.75. Вып.8. С.1379-1387

157. Garvey R.G., Nelson J.N., Ragsdale R.O. The coordination chemistry of aromatic amine N-oxides. // Coord. Chem. Rev. 1968. Vol.3. №3. P.375-407

158. Chmurzynski L., Wawrzyniak G., Warnke Z. Direct determination of pK values of cationic acids conjugated to heterocyclic amine N-oxide in polar aprotic and amphiprotic solvents. // J. Heterocyclic Chem. 1997. V. 34. № 1.P.215-219

159. Аскаров К.А., Березин Б.Д., Евстигнеева Р.П. и др. Порфирины: структура, свойства, синтез. Под ред. Н^С.Ениколопяна. М.: Наука, 1985.333 с.

160. Лебедева Н.Ш., Павлычева Н.А., Вьюгин А.И. // ЖОХ, 2004, Т. 40, С. 1776

161. Чибисов А. К. Перенос электрона в фотохимических реакциях // Успехи химии, 1981, Т. 50, № 7, С. 1169-1196

162. Свойства органических соединений. Справочник / Под. ред. А.А. Потехина. Л.: Химия, 1984. - 520 с.

163. Pentimalli L. // Gazz. Chim. Ital. 1963. Vol. 93. P.1093-1104

164. Вайсбергер А., Проскауэр Э., Риддик Дж., Тупс Э.Органические растворители.- М.гИздатинлит, 1958

165. Лебедева Н. Ш., Якубов С. П., Кинчин А. Н., Выогин А. И. Программно-аппаратный комплекс для измерения сигналов дер ивато графа 1000D и компьютерная обработка данных термогравиметрического анализа // ЖФХ. 2005. Т. 79. № 5. С. 955 960

166. Общий практикум по органической химии. Под редакцией Коста А.Н. 1965. М.:Мир. 678с.

167. Дельмон Б. Кинетика химических реакций. 1972. М.:Мир. 554с.

168. Уэнландт У. Термические методы анализа. М.: Мир-1978.-С.526.

169. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. Изд. 4-е, пер. и доп. 1974. М.:Химия. 208с.

170. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Изд-во иностр. лит., 1958. 362 с.

171. Суворов А.В. Термодинамическая химия парообразного состояния. 1970. Л.:Химия. 208с.

172. Гусев В.Е., Полторацкий Г.М. Дериватографическое исследование сольватации нитрата третбутиламмония // В сб. Проблемы сольватации и комплексообразования. 1978. Иваново, С. 81

173. Зацепин А.Ф., Фотиев А.А. Простые и координационные соединения//Журн. Неорг. Химии.-1973.-Т. 18., №11.-С.2883-2885.

174. М. Samtani, D. Dollimore, K.S. Aleksander Comparison of dolomite decomposition kinetics with related carbonates and the effect of procedural variables on its kinetic parameters // Therm.Acta-2002.-V.392-393.-P.135-145.

175. E. Segal, in V.V.Boldyrev and K.Meyer (Eds.) Festkorperchemie, VEB, Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1973. p.404

176. Новицкий П.Ф., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. 1985', Л.:Энергоатомиздат. 248с.

177. Лебедева Н.Ш., Михайловский К.В., Вьюгин А.И. Дифференциальный автоматический калориметр титрования // ЖФХ, 2001, Т. 75, С. 1140-1142

178. Ots Н. // Acta Chem. Scand. 1972. V.26, P. 3810

179. Хемингер В., Хене Г. Калориметрия. Теория и практика. М.:Химия, 1990. 176с.

180. Олейник Б.Н. Точная калориметрия. М.:Издательство стандартов, 1973, 206с.

181. Белоусов В.П., Морачевский А.Г., Панов М.Ю. Тепловые свойства растворов неэлектролитов. Справочник. Л.:Химия, 1981. 246с.

182. Ai-Tong Ch., Wadso I. // J. Biochem. and Biophys. methods. 1982, V.6, P.307

183. Румшинский Л.З. Математическая обработка материалов эксперимента. М.:Наука, 1971, 192с.

184. Tamiaki Н., Yagai S., Miyatake Т. Synthetic zinc tetrapyrroles complexing with pyridine as a single axial ligand // Bioorganic & Medicinal Chemistry, 1998, V. 6, P. 2171 -2178

185. Gaussian 03, Revision B.03, Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., et. al. Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2003.

186. Kosige Т., Adachi K., Yokota M., Nakao T. // J. Pharm. Soc. Japan. 1965. Vol. 85. No. 1. P. 66-69.

187. P.O. Dunstan, Thermochimica Acta. 409 (2004) 19-24.

188. Brink C.v.d.M., de Jager P.J. // Tydskr. Natuurwet. 1963. Vol. 3. № 2. c.74 80.(РЖХим. 1964. 10Ж226.)

189. Андреев В.П., Рыжаков A.B., Теканова С.В. // ХГС. 1995. №4. С. 518-521.

190. Тицкий Г.Д., Туровская М.К. А.с. 1599366. СССР// Б.И. 1990

191. Ivashevskaja S.N., Aleshina L.A., Andreev V.P., Nizhnik Y. P., Chernyshev V. V. // Acta Cryst. 2002. - E58. - P.920-922.

192. Library of IR Specters "HR Aldrich Condensed Phase".

193. Вьюгин А.И., Крестов Г. А. Термодинамика процессов растворения и сольватации природных и синтетических порфиринов и их комплексов. Растворы неэлектролитов в жидкостях. Под ред. Крестова Г.А. М. :Наука. 1989, С.137-187

194. А.К. Srivastava, A. Srivastava, Р.С. Jain. Thermal studies on complexes of zinc(II) and cadmium(III) with 5,6-benzoquinoline-N-oxide // Thermochimica Acta, 132 (1988) 297-300.

195. Лебедева Н.Ш., Павлычева H.A., Вьюгин А.И. Кинетика термоокислительной деструкции цинковых комплексов порфиринов и фталоцианинов // ЖОХ, 2007, Т. 77, Вып. 4, С. 674-686

196. Квазиравновесная термогравиметрия в современной неорганической химии. Логвиненко В.А., Паулик Ф., Паулик И. -Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1989. 111с.

197. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. — 5-е изд., перераб. Л.:Химия, 1986, 432с.

198. Takeshita К., Hirota N., Terazima М. // J. Photochem. Photobiol. А: Chemistry. 2000. - 134. - P. 103-109.

199. Vogel G. С., Stahlbush J. R. // Inorg. Chem. 1977, V. 16, P. 950 ,