Универсальный подход к синтезу порфиринов и дипирринов с расширенной π-системой тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.08 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М В ЛОМОНОСОВА

ФИЛАТОВ МИХАИЛ АНАТОЛЬЕВИЧ

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ПОРФИРИНОВ И ДИПИРРИНОВ С РАСШИРЕННОЙ 71-СИСТЕМОЙ

02.00.08 - химия элементоорганических соединений 02.00.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра Органической Химии

На правах рукописи

Москва-2008

003449439

Работа выполнена в лаборатории элементоорганических соединений на кафедре органической химии Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Научные руководители: академик РАН, профессор

Белецкая Ирина Петровна

кандидат химических наук, доцент Чепраков Андрей Владимирович

Официальные оппоненты- доктор химических наук, профессор

Лукъянец Евгений Антонович доктор химических наук, г.н.с. Горбунова Юлия Германовна

Ведущая научная организация: Институт органической химии

им. Н.Д Зелинского

Защита состоится «5» ноября 2008 года в 11:00 на заседании Диссертационного совета Д.501.001.69 по химическим наукам при Московском Государственном Университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, Москва, Ленинские горы, д. 1, строение 3, Химический факультет, аудитория 337.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Химического факультета МГУ. Автореферат разослан «3» октября 2008 года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, доктор химических наук

Т.В. Магдесиева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В последние годы химия порфиринов и родственных им соединений бурно развивается, ориентируясь, прежде всего, на использование их физико-химических свойств в технологии, медицине, биологии, оптике и материаловедении. При этом практические потребности в новых порфириновых соединениях значительно опережают возможности известных синтетических методов, что ограничивает развитие многих важных исследований. Так называемые л-расширенные порфирины, которые содержат дополнительные конденсированные ароматические системы, интересны в первую очередь благодаря своим уникальным фотофизическим свойствам и интенсивно изучаются в качестве фотосенсибилизаторов в фотодинамической терапии, сенсоров для биомедицинских исследований, рабочих материалов для оптоэлектронных устройств, светособирающих комплексов в длинноволновой видимой и ближней инфракрасной областях. Наиболее интересными и доступными представителями данного класса соединений являются тетрабензо- и тетранафто[2,3]порфирины (ТБП и ТНП). Существует несколько синтетических подходов к данным соединениям, среди которых наиболее разработанными являются: высокотемпературная темплатная конденсация, метод, использующий ретро-реакцию Дильса-Альдера, и метод окислительной ароматизации насыщенных прекурсоров. Общим недостатком этих подходов является использование жестких условий ключевой стадии ароматизации и, как следствие, образование побочных продуктов, невозможность получения порфиринов с чувствительными функциональными группами, а также ряд других осложнений, существенно снижающих препаративные возможности. Кроме того, синтез различных представителей данного класса соединений, как правило, требует использования различных прекурсоров и стратегий сборки порфиринового макроцикла, а также тщательной оптимизации известных методов ароматизации в каждом конкретном случае. Вследствие этого многие ^-расширенные порфирины до сих пор остаются в значительной мере «экзотическими» соединениями, требующими больших усилий для их получения. Цель работы

Цель работы заключалась в разработке первой общей стратегии синтеза различных типов я-расширенных порфиринов и дипирринов, основанной на использовании в качестве ключевого исходного соединения неизвестного ранее 4,7-дигидроизоиндола. Кроме того важной задачей являлось систематическое сравнительное изучение тенденций изменения структуры и фотофизических свойств в ряду ранее недоступных порфириноидов и их металлокомплексов

Научная новизна и практическая пенность работы

Впервые разработан эффективный метод синтеза неизвестного ранее 4,7-дигидроизоиндола и его производных на основе реакции Бартона-Зарда, позволяющий получать целевые соединения с высокими выходами и не приводящий к миграции двойной связи в шестичленном цикле. Показано, что данные соединения достаточно стабильны и могут быть использованы для синтеза соответствующих порфиринов и дипирринов с аннелированными ароматическими и частично гидрированными кольцами

Предложена новая методика синтеза тетраарилтетрабензопорфиринов из 4,7-дигидроизоиндола, использующая мягкие условия ароматизации промежуточных октагидротетрабензопорфиринов. Метод может быть реализован в одностадийном режиме без выделения промежуточных частично гидрированных порфиринов, что является принципиальным отличием от всех опубликованных ранее методов. Мягкость ароматизации обусловливает высокую чистоту получаемых тетрабензопорфиринов, а также возможность введения в мезо-арильные группы различных функциональных групп.

На основе химии 4,7-дигидроизоиндола исследованы альтернативные синтетические подходы к 5,15-диарилтетрабензопорфиринам, перспективному подклассу расширенных порфиринов, впервые получен и охарактеризован ряд таких порфиринов в виде свободных оснований и комплексов металлов.

Изучены возможности использования олефиновой двойной связи 4,7-дигидроизоиндола и его производных для синтеза новых пирролов с помощью реакций каталитического дигидроксилирования и [2+4] -циклоприсоединения (реакции Дильса-Альдера с обращенными электронными требованиями). Полученные пиррольные соединения использованы для синтеза ранее неизвестных функционально-замещенных тетрабензо- и тетранафтопорфиринов, а также неионогенных водорастворимых порфиринов

Найдено, что 2,3,4,5-тетрафенилциклопентадиенон может быть использован как реагент для ароматизации частично гидрированных предшественников тетрабензопорфиринов и является в некоторых случаях более удобным и селективным, чем стандартный реагент 2,3-дихлор-4,5-дицианобензохинон.

Впервые разработан удобный и гибкий метод получения дибензо- и динафтодипиррометенов (дипирринов), ранее практически неизученных. Показано, что эти соединения являются сильными хелатирующими лигандами для ионов металлов, а их цинковые комплексы проявляют интенсивную флуоресценцию в видимой области, характеризующуюся существенно более высокими значениями квантовых выходов, чем для всех известных ранее комплексов дипирринов с металлами.

Изучены структурные и фотофизические свойства 5,15-диарилтетрабензопорфиринов и их палладиевых комплексов. Проведен сравнительный анализ влияния искажения

порфиринового макроцикла на фотофизические свойства для свободных оснований и палладиевых комплексов различных типов тетрабензопорфиринов. Продемонстрирован эффект двухфотонного поглощения когерентного излучения для свободного основания 5,15-диарилтетрабензопорфирина. Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 статей и 5 тезисов докладов. Апробация работы

Материалы диссертации доложены на Международной конференции по химии гетероциклических соединений (Москва, 2005), 4-ой Международной конференции по порфиринам и фталоцианинам (Рим, Италия, 2006), 15-ом Европейском симпозиуме по органической химии (Дублин, Ирландия, 2007), 5-ой Международной конференции по порфиринам и фталоцианинам (Москва, 2008), 38-ой Международной конференции по химии координационных соединений (Иерусалим, Израиль, 2008). Объем и структура работы

Диссертационная работа изложена на/20 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и приложения, содержит 16 рисунков и 7 таблиц, список литературы включает '2.11 наименований.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 07-03-01121 -а и 04-03 -01121 -а)

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Синтез 4,7-дигидроизоиндола и тетраарилтетрабензопорфиринов (АгДВР) из него

К моменту начала данной работы наиболее близкий синтетический предшественник нестабильного изоиндола, 4,7-дигидроизоиндол, оставался неизученным, хотя возможности применения этого соединения в качестве потенциального синтона в синтезе бензопорфиринов и других расширенных порфириноидов совершенно очевидны. В литературе упоминается только одна неудачная попытка синтеза данного соединения, в результате описанного как неустойчивое и бесперспективное, что, по нашему мнению, было связано не со свойствами самого дигидроизоиндола, а с выбранным методом получения. Поэтому нами была предпринята новая попытка синтеза 4,7-дигидроизоиндола, причем при анализе возможных синтетических подходов мы, в первую очередь, ориентировались на использование более современного, мягкого и гибкого метода синтеза пирролов, реакции Бартона-Зарда. В результате был разработан метод синтеза, исходящий из коммерчески доступного бис-(триметилсилил)ацетилена 1, который по описанной ранее методике легко превращается в тозилацетилен 3, хороший диенофил, который при взаимодействии с диенами дает

винилсульфоны, исходные вещества для реакции Бартона-Зарда Нами был осуществлен синтез эфиров 4,7-дигидроизоиндол-1-карбоновой кислоты 5 с высоким выходом, согласно схеме.

ТбС!, А1С13 _ _ №Р, Ме0Н/Н20

МезБ!—— 3|Мез 1

80%

Ме33|-

-Тэ

90%

=—'Те 3

-Т8

35%

а

-Те С»,

N С02Я

1-ВиОК, ТНР 73-80%

КОН, А. 85% или ТРА, 55%

5а (I? = 1-Ви) 5Ь (Я = ЕЦ

Производные 5а-Ь, полученные на стадии реакции Бартона-Зарда, оказались по своим свойствам похожи на известные ранее производные тетрагидроизоиндола. Они легко вступают в реакции деэтерификации-декарбоксилирования как под действием щелочи в кипящем этиленгликоле, так и в растворе трифторуксусной кислоты, давая с высокими выходами 4,7-дигидроизоиндол 6, который оказался вполне стабильным веществом.

Анализ всех полупродуктов синтеза показал, что ни на одной из стадий, даже при использовании сильных оснований в жестких условиях (ЬВиОК в ТГФ, КОН в этиленгликоле при 160°С) или кислот (ТРА) не происходит миграции двойной связи в сопряженное с пиррольным кольцом положение.

Таким образом, нами было показано, что 4,7-дигидроизоиндол и его производные являются устойчивыми соединениями, которые могут быть получены из доступных исходных веществ в значительных количествах, что открыло путь к их исследованию в качестве синтонов для синтеза порфиринов.

Так, 4,7-дигидроизоиндол был использован для конденсации с ароматическими альдегидами по методу Линдсея:

1 СН2С12, ВР3 а2о 20°С, 2 ч

Н + 1

2. ООО, 1 ч

СНО

X Выход, %]

н 25

С02Ме 40 )

Порфирины 7а-Ь бьши выделены с хорошими выходами. Анализ реакционных смесей и выделенных продуктов показал, что 7а-Ь являются единственными порфириновыми продуктами реакции, и ароматизация аннелированных колец или миграция периферических двойных связей в ходе синтеза не происходит.

При этом направленная ароматизация 7а-Ь до бензопорфиринов под действием дополнительного количества ООО происходит очень легко: при нагревании до 100°С реакция протекает полностью уже за 5-10 минут. Анализ проб реакционных смесей с помощью спектроскопии \iALDI-TOF показал, что во всех случаях при полной конверсии исходных веществ единственным продуктом является соответствующий тетраарилтетрабензопорфирин 8, что позволяет не использовать для его выделения хроматографию, ограничиваясь только перекристаллизацией. Препаративные выходы ароматизации составляют не менее 95%.

Легкость ароматизации промежуточных порфиринов 7а-е позволяет объединить две стадии - конденсацию 4,7-дигидроизоиндола с альдегидами по методу Линдсея и ароматизацию ее продуктов под действием избытка 00(2 в один процесс. Это дает возможность напрямую получать тетраарилтетрабензопорфирины, минуя выделение промежуточных продуктов, что делает синтез гораздо более простым и экономичным. Эффективность такого подхода была показана на примере синтеза нескольких порфиринов, содержащих в арильных заместителях различные функциональные группы:

1) АгСНО, ВР3 Е120

СН2С12

2) ООО, ~ СН2С12,20°С

3) ООО, Р(1СН3, Д, 10 мин

8а-е

Аг_Выход, %

-О

Ь —& Ь— С02Ме 45 с —48

й —ОМе 23

6 15

МеО

2. Синтез 5,15-диарилтетрабензопорфиринов (АггТВР)

Продемонстрировав высокую эффективность дигидроизоиндольного метода для получения тетраарилтетрабензопорфиринов, мы решили расширить сферу его применения и синтезировать практически не изученные 5,15-диарилтетрабензопорфирины. Для порфиринов данного типа возможны две альтернативные стратегии синтеза: метод МакДональда (метод А), основанный на конденсации мезо-арилдипиррометанов с соответствующими диформильными производными, и конденсация мезо-незамещенных дипиррометанов с

альдегидами (метод Б). Каждый из эти подходов обладает определенными преимуществами: первый является более универсальным и менее трудоемким, требуя использования только одного дипиррометанового полупродукта а второй позволяет избежать образования некоторых побочных продуктов и упростить очистку целевых порфиринов Синтез А^ТВР из 4,7-дигидроизоиндол, метод А

При реализации этой схемы по аналогии с опубликованными синтезами метод был существенно оптимизирован за счет использования в качестве промежуточного продукта дипиррометана 9, который может быть превращен в одну стадию как в а-незамещенный дипиррометан 10, так и в соответствующий диформилдипиррометан 11. Также в ходе отработки синтеза 9, основанного на конденсации пиррола 5а с бензальдегидом, нами был найден каталитический эффект добавок безводного хлорида тетрабутиламмония, который позволил увеличить выход целевого продукта с 60-70% до 90-100% Такой эффект, по-видимому, связан с высокой гигроскопичностью данной соли, которая обусловливает связывание выделяющейся в реакции воды, блокируя возможные побочные реакции

11

Конденсация дипиррометанов 10 и 11 привела к порфирину с аннелированными циклогексеновыми кольцами 12, который легко подвергается ароматизации при кипячении с БОС} в толуоле, давая 5,15-дифенилтетрабензопорфирин 13 с количественным выходом. Синтез Аг2ТВР из 4,7-дигидроизоиндола, метод Б

Необходимый для синтеза мезо-незамещенный дипиррометан 14 был получен конденсацией 5Ь с диметоксиметаном в присутствии кислотного катализатора. Так же как и в случае с самим 4,7-дигидроизоиндолом, деэтерификация-декарбоксилирование дипиррометана 14 в жестких условиях щелочного гидролиза в кипящем этиленгликоле

прошла селективно без смещения двойной связи в сопряженное с пиррольным кольцом положение.

/Л Г"Ч

RCH2(OMe)2, TsOH HOAc, 24 ч - c0'Et 92% ЕЮ2С

N Н

5b

14

КОН (СН2ОН)2, Д, 1 ч C02Et 65%

Полученный дипиррометан 15 был использован для конденсации с различными ароматическими альдегидами. При этом оказалось возможным исключить стадию выделения промежуточных порфиринов с аннелированными циклогексеновыми кольцами 12а-е, и сразу после завершения реакции проводить окислительную ароматизацию с помощью дополнительного количества DDQ до соответствующих тетрабензопорфиринов. Полученные диарилтетрабензопорфирины полностью охарактеризованы физико-химическими методами (спектроскопия 'Н и 13С ЯМР, масс-спектроскопия MALDI TOF, масс-спектроскопия высокого разрешения ESI TOF, спектроскопия электронного поглощения), а для порфирина 17е получены данные РСА (см. ниже).

1 CH2CI2, TFA, 6 ч KJ 2 DDQ, 24 ч Х

X Выход, %

13а Н 22

13Ь N02 15

13с Br 20

13d С02Ме 27

13е 3,5-t-Bu2 32

DDQ, PhCH3, Д 10-30 мин

13а-е

3. Реакция каталитического дигидроксилирования 4,7-дигидроизоиндола в синтезе новых функционально-замещенных тетрабензопорфиринов

После разработки эффективного метода синтеза 4,7-дигидроизоиндола и его успешного применения в синтезе ряда тетрабензопорфиринов различной структуры, в том числе неизвестных ранее, мы решили исследовать возможность использования олефиновой двойной связи 4,7-дигидроизоиндола для получения новых функционально-замещенных порфиринов.

Одним из серьезнейших недостатков разработанных ранее подходов к бензопорфиринам является их ограниченная применимость для синтеза порфиринов, содержащих сильные электронодонорные заместители, в частности, эфирные или гидроксильные группы. В то же время, такие порфрины представляют большой интерес для получения водорастворимых

тетрабензопорфкринов с широкими возможностями применения, например, в качестве люминесцентных w vivo сенсоров

Для введения электронодонорных заместителей в аннелированные кольца мы решили использовать реакцию каталитического дигидроксилирования пиррола 5а в системе, содержащей каталитическое количество осмата калия и стехиометрический реокислитель фсрроцианид калия Так как стереоселективность процесса в этом случае была не важна, мы исключили из каталитической системы хиральные азотистые лиганды, используемые в оригинальной методике.

Полученный с высоким выходом диол 16 был далее превращен в диацетат, так как диол нельзя напрямую использовать для катализируемого кислотой Льюиса порфиринового синтеза. Конденсация полученного в итоге пиррола 18 с альдегидами по стандартной методике Линдсея приводит к порфиринам 19а-Ь.

K20s04 K3Fe(CN)a, K2C03| [I V MeS02NH2

С02'-Ви t-Bu0H-H20 (1 1) 95%

5а

ОАс

C02t-Bu

АсО ОАс

ОАс

Поскольку порфирины 19а-Ь обладают меньшей степенью ненасыщенности, по сравнению с порфиринами 7а-Ь, ароматизация требует существенно более жестких условий. Мы смогли осуществить эту реакцию по найденной ранее в нашей лаборатории методике ароматизации свободных оснований тетрациклогексенопорфиринов под действием БО(2 в расплавленном нафталине при 170°С В данном случае реакция сопровождается элиминированием одной ацетокси-группы из каждого аннелированного кольца и приводит к новому тетраацетокситетрабензопорфирину 20:

19Ь 20

Данные спектроскопии ,3С-ЯМР показали, что полученный продукт 20 представляет собой смесь изомеров с различным порядком расположения ацетокси-групп по отношению к друг другу и очень близкими физико-химическими свойствами, не допускающими возможность хроматографического разделения. Такие смеси часто получаются, например, в химии тетразамещенных фталоцианинов аналогичной стуктуры. Ввиду практической неразличимости свойств изомеров, смесь можно использовать как индивидуальное соединение. Следует отметить, что порфирин 20 является первым примером тетрабензопорфирина, содержащего тт-донорные функциональные группы в бензо-кольцах. 4. Реакция [4+2] циклоприсоединения в синтезе новых функционально-замещенных тетранафтопорфиринов

Поскольку двойная связь в 4,7-дигидроизоиндоле является донорной, аналогичной двойной связи в циклогексене и других интернальных олефинах, классический вариант реакции Дильса-Альдера, использующий комбинацию донорного диена и акцепторного диенофила, в этом случае неприменим. Но такие олефины способны вступать в так называемую реакцию Дильса-Альдера с обращенными электронными требованиями с электронодефицитными диенами, среди которых наиболее известны 1,2,4,5-тетразины, замещенные 1,1-тиофендиоксиды и тетраарилциклопентадиеноны.

Мы исследовали взаимодействие таких диенов как с 2-трет-бутоксикарбонил-4,7-дигидроизоиндолом 5а, так и с полученным из него тетраарилпорфирином 7Ь. Такой выбор субстратов для исследования реакции был определен следующими критериями: 1) в случае использования производного 4,7-дигидроизоиндола можно получить непосредственные данные о реакционоспособности имеющейся алкеновой системы - аннелированного к пирролу циклогексенового кольца, 2) в случае использования порфирина можно использовать значительно более жесткие условия реакции (нагревание до 200-250°С) и легко получать данные о степени протекания реакции, наличии и природе побочных продуктов с помощью анализа реакционных смесей методом масс-спектроскопии МАЬОИОР.

Реакция с 1,2,4,5-тетразинами

Попытка ввести 4,7-дигидроизоиндолы 5а-Ь в реакцию с 1,2,4,5-тетразином, а также его производными, содержащими ароматические заместители (РИ, Ру), показала их низкую реакционоспобность по отношению к двойной связи циклогексенового кольца: даже длительное нагревание смеси при 140°С не приводило к образованию аддуктов.

Образование аддуктов Дильса-Альдера наблюдалось нами только при использовании в качестве диенофила порфирина 5Ь. Исследование проб реакционной смеси с помощью масс-спектроскопии МА1Л31-ТОР показало, что в зависимости от времени реакции, температуры и природы используемого тетразина образуются смеси продуктов различного состава. Причина этого в том, что параллельно реакции Дильса-Альдера протекает конкурентный процесс ароматизации образующихся гексагидрофталазиновых колец и исходных аннелированных циклогексеновых колец. Это приводит к образованию нескольких порфиринов, среди которых практически нет тетракис-аддукта:

АГ-Ч >АГ+ 3 2

-М Ж-\ Т ксилол

ЛАХЛл ¿У

Реакция с 2,3,4,5-тетрахлор-1,1-тиофендиоксидом.

Взаимодействие 2,3,4,5-тетрахлор-1,1-тиофендиоксида с 2-трет-бутоксикарбонил-4,7-дигидроизоиндолом 5а при кипячении в толуоле с высоким выходом дает соответствующий продукт 21, образующийся при экструзии БОг из промежуточного циклоаддукта:

С1 С1

ь? + Хк

%^со2мзи о" чЧ0 н 5а

110°С, 30 мин толуол 72%

№ к

Полученный пиррол 21 бьш использован для синтеза хлор-замещенного тетра-нафтопорфирина по следующей схеме:

Декарбоксилирование аддукта 21 по стандартной методике в трифторуксусной кислоте приводит к смеси карбоновой кислоты 22 и а-незамещенного пиррола 23. Очевидная причина неполной конверсии в данной реакции - очень низкая растворимость соединения 22 в трифторуксусной кислоте. Последующее кипячение смеси 22 и 23 а этиленгликоле позволило получить пиррол 23 в чистом виде после хроматографической очистки.

Конденсация 23 с п-метоксикарбонилбензальдегидом по методу Линдсея привела к соответствующему порфирину 24 с выходом 35%. Ароматизацию порфирина 24 до нафтопорфирина под действием 00<3 удалось провести только при использовании в качестве растворителя расплава нафталина, по методике, уже применявшейся нами в синтезе тетраацетоксишрфирина 20. Анализ реакционной смеси с помощью спектроскопии МА1ЛЭ1-ТОР показал, что в данном случае ароматизация идет селективно, без образования каких-либо побочных продуктов.

При использовании в качестве диенофила порфирина 7Ь результат реакции, как и в случае взаимодействия с тетразинами, зависит от используемых условий вследствие конкуренции между реакциями Дильса-Альдера и ароматизации. Наибольшая степень протекания реакции Дильса-Альдера наблюдалась при использовании в качестве растворителя расплава самого 2,3,4,5-тетрахлор-1,1-тиофендиоксида, взятого в большом избытке. При этом образуются только два продукта: трис- и тетра-адцукты, ароматизованные по всем аннелированным кольцам, то есть тринафто- и тетранафтопсрфирины 26 и 27:

С1

и,

С!

без растворителя

160°С 2ч

а

■а

С1

с:

а

а

25-35%

65-75%

При использовании в данной реакции порфирина 7Ь в виде медного комплекса образуется смесь медных комплексов порфиринов 26 и 27, которую удалось разделить с помощью хроматографии и последующей дробной кристаллизации Реакция с 2,3,4,5-тетрафенилциклопентадиеноном (тетрациклоном)

Так как попытки ввести пиррол 5а или порфирин 7Ь во взаимодействие с тетрациклоном не увенчались успехом даже при нагревании в растворе дихлорбензола при 210°С, было решено использовать в качестве среды для реакции расплав тетрациклона, по аналогии с изученной нами ранее реакцией 7Ь с тетрахлортиофендиоксидом. Как оказалось, в данном случае тетрациклон проявляет себя как дегидрирующий агент, полностью превращая 7Ь в соответствующий тетрабензопорфирин 8Ь и восстанавливаясь при этом до дигидротетрацкклона 28, выделенного из реакционной смеси. Аналогичный результат реакции наблюдался также в случае порфирина 7а и его цинкового комплекса. Целевые аддукты Дильса-Альдера, как показали данные масс-спектроскопии, образуются при этом лишь в следовых количествах.

Следует отметить, что в литературе нами не было обнаружено примеров такой реакционной способности циклопентадиенонов. Это наблюдение побудило нас исследовать возможность применения этого легкодоступного вещества в качестве ароматизующего реагента вместо значительно более дорогого 2,3-дихлор-4,5-дицианбензохинона. Изучение способности тетрациклона действовать в качестве дегидрирующего агента было проведено

М = 2Н, 2п РИ РЬ РИ РЬ М = 2Н, 2п

28 80-95%

нами на примере 5,15-диарнлпорфиринов с апнедирсванными цикленексановыми кольцами, которые, как нами было показано, реагируют с меделенно и неселективно. Оказалось, что в данном случае реакция с тетрациклоном в расплаве действительно приводит к ароматизации циклогексановых колец, хотя и с большим трудом, чем в случае 7а-Ь, требуя большего времени реакции Степень конверсии исходных порфиринов 29а-й сильно зависит от природы заместителей в мезо-арильных положениях: в случае фенильных и п-бромфенильных заместителей выход реакции умеренный (45-55%), в случае же акцепторных заместелей (КО2, СООгМс) соответствующие продукты 17 были получены с очень низкими выходами. Таким образом, нами было показано, что в ряде случаев тетрациклон может являться заменителем дорогого коммерческого реагента ОБО в реакциях ароматизации аннелированных колец порфиринов

X X

_X Выход, %

13а Н 55

13Ь N02 <5

13с Вг 45

13(1 С02Ме <5

X X

29а-й 13а-й

5. Синтез и свойства я-расширенных 2,2'-дипиррометенов (дипирринов)

Дипиррины привлекают к себе значительное внимание как к ценные лиганды, благодаря сочетанию способности к образованию незаряженных хелатных комплексов с множеством различных металлов и возможностей проведения разнообразных модификаций их структуры. Особенно хорошо исследованы и нашли широкое применение в качестве лазерных красителей и других перспективных материалов комплексы дипирринов с бором, так называемые В0Б1РУ. При этом, ни синтез ^-расширенных дипирринов, ни их способность к комплексообразованию до настоящего времени практически не были исследованы.

Ключ к решению данной проблемы дает разрабатываемый дигидроизоиндольный метод, обеспечивающий мягкие условия ароматизации. Так, при попытке окисления мезо-арилдипиррометанов 9 и 14, полученных нами в ходе синтеза 5,15-диарилпорфиринов, нами было обнаружено, что даже при использовании эквимолярного количества окислителя (0.5 экв БОС}), комнатной температуры и небольшого времени реакции частично образуются дибензодипиррины. При добавлении избытка ЭОС? быстро происходит полное окисление до дибензодипирринов. Это говорит о том, что в дипиррометеновой системе ароматизация

циклогексенового кольца протекает значительно легче, чем аналогичное превращение в химии порфиринов, рассмотренное ранее. Таким образом, оказалось возможным получать дибензодипиррины с высокими выходами непосредственно из эфиров 4,7-дигидроизоиндол-1-карбоновой кислоты, минуя стадии получения промежуточных дипирранов'

1 АгСНО ТвОН, н-Ви4МС1 СН2С12, 12 ч

I *

Н 5Ь

С02|-Ви

2 ООО (изб), ТГФ, 10 мин

»-Ви02С

30а-с)

В случае мезо-незамещенного дипиррина ароматизация также легко протекает при комнатной температуре, при этом относительно большее время реакции обусловлено низкой растворимостью исходного дипиррометана 14'

Р ^ РОС! (изб)

ТГФ, 20°С 30 мин 93%

-ш

ЕЮ2С 14 С02Е1 93% ЕЮ2С 31 С02Е( Для получения динафтодипирринов нами бьш использован соответствующий 4,9-дигидробензо[Т]изоиндол, синтезированный по опубликованной методике.

В данном случае попытка использования двустадийной методики, разработанной для мезо-арилдибензодипирринов, показала, что несмотря на большую степень ненасыщенности исходного соединий, их ароматизация протекает труднее После проведения окисления продукта реакции 4,9-дигидробензо[Т]изоиндола с альдегидом образуются несколько дипирринов с различной степенью ароматизации аннелированных колец. При этом ни добавление дополнительного количества 00(2, ни нагревание реакционной смеси не привели к полному протеканию реакции. Полной ароматизации удалось добиться в том случае, когда смесь продуктов, образующаяся при окисления была выделена из реакционной смеси и затем повторно введена во взаимодействие с избытком ОБр. Таким образом, окисление было успешно проведено в две последовательные стадии:

С02Ме

1 ТэОН, н-Ви4ЫС1 ЕЮ2с СН2С12

С02Ме

^м^-ссда СНО

С02Е1

+ РРО (изб)

С02Ме тгФ, 20°С

30 мин 78%

-N4

ЕЮ2С зз С02Е1

СН2(ОМе)2

ТзОН, НО Ас „ ы„ .

// X 12 ч у-ын ют-

с°2а 95% ЕЮ2с 34 С02Е1

1. ОРО(изб) ТГФ, 30 мин

20°С

2. выделение

3. 000(изб) ТГФ, 30 мин

20°С 83%

-Ж N5 В02с 35 С02Е1

6. Свойства я-расширенных диппрринов

Нами было найдено, что полученные дипиррины легко реагируют с солями металлов в различных растворителях с образованием соответствующих комплексов. При этом существенным образом меняются оптические свойства системы- происходит сдвиг полосы поглощения в сторону больших дайн волн, сужение полос и увеличение коэффициентов молярного поглощения в 2-3 раза, до значений порядка 105 М^см"1, сопоставимых с таковыми для порфиринов. Комплексообразование наблюдалось с ионами металлов различного заряда, например, 1л+, Ag+, Са2+, Ъп7¥, Сс12+, Н82+, В13+, У3+, Ьи1+, Ос13+. При этом для большинства из них реакция идет очень быстро даже в сильно разбавленных растворах и не требует добавления основания. Для двухзарядных ионов образуются комплексы со стехиометрией 2:1, что было подтверждено данными РСА (Рис.1).

Как следует из этих данных, при образовании комплекса происходит координация иона металла не только дипирриновыми атомами азота, но также и атомами кислорода сложноэфирных групп. Интересно, что такая координация проявляется даже в случае кадмия (расстояния Сс1-0 2,7 А), который не является оксофильным элементом и обычно не проявляет высокого сродства к кислородным лигандам. Это наблюдение позволяет предположить, что

Рис. 1. Молекулярная структура 30(1-С(1.

хелатирующий эффект карбонильных групп тем более проявляется для оксофильных ионов кальция, цинка, редкоземельных металлов, что и обусловливает высокую эффективность их связывания с полученными дипирриновьми лигандами.

Было обнаружено, что цинковые комплексы исследуемых дипирринов обладают интенсивной флуоресценцией В случае дипиррина 31, для которого квантовый выход флуоресценции составляет лишь 2.3%, образование комплекса с цинком ведет к увеличению этого параметра до 71% (Рис. 2). Это существенно выше, чем максимальные из значений для описанных в литературе цинковых комплексов дипирринов (36%).

I м

0 С 4»

| 0,6

¡5

1 М

I о,в

s

¡5

I м

ä 0,2

Рис. 2. Спектры поглощения и испускания для ЗОЬ (А) и его цинкового комплекса (В) в ДМФ.

Цинковые комплексы других полученных дипирринов также являются флуоресцентными, хотя квантовые выходы для них характеризуются меньшими значениями (Табл. 1).

Комплекс Растворитель А.мах, нм*

30b-Zn DMF 585 0.30

31-Zn DMF 585 0.71

33-Zn DMF 664 0.064

35-Zn DMF 689 0.013

* - максимум испускания

Табл. 1. Квантовые выходы флуоресценции цинковых комплексов дипирринов, измеренные относительно флуоресценции Родамина 60.

8

В

400

500 600 5 пт

700

7. Исследование фотофизнческих и структурных свойств 5,15-днарнлтстрабензо-порфирнпов.

5 В ходе синтеза 5,15-диарилтетрабензопорфиринов

нами были отмечены их необычные физико-химические свойства - интенсивная флуоресценция свободных оснований и металлокомплексов, высокая растворимость, фотостабильность и т.д., которые делшог их крайне перспективными объектами как с точки зрения теоретического изучения, так и для практического применения Полученный нами в рамках настоящей работы, а также при выполнении параллельных исследований представительный ряд тетрабензопорфиринов с различной степенью и характером замещения, позволил впервые систематически изучить тенденции изменения фотофизических свойств. Свободные основания.

Оказалось, что оптические свойства РЬгТВР практически идентичны таковым для мезо-незамещенного ТВР, за исключением небольшого (5 нм) сдвига <3-полос и чуть большего (10 нм) сдвига полосы Сорэ в более длинноволновую область (Рис. 3). Структура <3-полос для РЬгТВР и форма полосы Сорэ, включая достаточно сильное (750 см'1) расщепление, аналогичны таковым для ТВР. Параметры флуоресценции ТВР и РЬгТВР также очень схожи, а характеристики флуоресценции, как например, времена жизни возбужденного состояния, близки по своим

бое

В1Ч

449 А?156бЗ

400

500

600

700

Рис. 3. Спектры поглощения и

флуоресценции (показаны сверху)

свободных оснований РЬ2ТВР (А), значениям (9.0 и 10.4 не). В обоих случаях сдвиг Стокса

ТВР (В) и РЬ4ТВР (С) в толуоле. 0

к ' к ' ' очень мал - всего лишь 2 нм, а значения квантовых

выходов флуоресценции высоки (0 35 и 0 38 соответственно). При этом спектральные

свойства РЬгТВР резко отличаются от таковых для РЬ4ТВР. В этом случае все полосы

поглощения уширены и сдвинуты на 38 и 46 нм ((}- и Сорэ соответственно) в область

больших длин волн. Квантовый выход эмиссии Н2РЬ4ТВР (фп=0.03) и время жизни

возбужденного состояния (Тя=2.9 пэ) существенно ниже по своим значениям.

Сходство оптических свойств ТВР и РЬгТВР позволило предположить, что структуры этих порфиринов также очень близки, то есть макроцикл РЬгТВР должен быть плоским в отличие от PI14TBP, который, как следует из опубликованных данных, обладает сильно искаженной седлообразной структурой.

Доказательство планарности макроцикла АггТВР, нам удалось получить из данных РСА для порфирина 17е (Рис. 4) Анализ полученной структуры был проведен с помощью метода NSD (анализ нормальных искажений - Normal mode Structural Decomposition analysis'), который использует представление геометрии структуры в системе координат нормальных искажений.

Кристаллическая структура ArjTBP (Ar=3,5-tBu2-C6H3) отличается планарностыо макроцикла, практически полной ортогональностью мезо-арильных колец к плоскости макроцикла и существенным вкладом плоскостной деформации Aig (удлинение макроцикла в направлении оси, соединяющей два мезо-углерода, несущих арильные заместители) (среднеквадратичное отклонение от симметричной структуры Dlp=0.67 А). Стороны прямоугольника, составленного из атомов азота, равны 3 18А и 2.76А. Внеплоскостные искажения макроцикла при этом полностью отсутствуют. Аналогичные результаты были получены и с помощью квантовохимических расчетов с полной оптимизацией геометрии по методу функционала плотности

Из полученных данных следует, что данные спектроскопии адекватно отражают плоскую структуру порфиринового макроцикла в мезо-незамещенных и 5,15-диарилзамещенных порфиринах.

Комплексы палладия

Внедрение палладия в диарилпорфирины приводит к «сжатию» полости макроцикла и, как следствие, - к более тесному контакту между мезо-арильными заместителями и бензо-кольцами, что увеличивает стерическое напряжение между этими частями молекулы. Для ослабления такого напряжения молекулы металлокомплексов

Рис. 5. Данные РСА для PdPhjTBP

. т.,™ претерпевают внеплоскостное искажение Biu-типа

и NSD анализ структуры. 1 г

Рис. 4. Данные РСА для Аг2ТВР (Аг=3,5-/Ви2С6Нз) и NSD анализ структуры.

' Анализ проведен с помощью программы NSD Decomposition Analysis, http //jasheln unm edu/jasheln/content/nsd/NSDengme/start htm

(так называемый «раффлипг»)

Структура палладиевого комплекса Р(1РЬ2ТВР, полученная методом РСА, приведенная на Рис. 5 подтверждает это. Хотя степень этого искажения досточно невелика, геометрия диарилтетрабензо-порфиринатов палладия существенно отличается от идеально плоских молекул палладиевых комплексов мезо-незамещенных ТБП. С другой стороны, хорошо известно, что молекулы тетраарилтетра-бензопорфиринатов палладия характеризуются сильным внеплоскостным «седлообразным» искажением. Нами было проведено сравнительное изучение фотофизических свойств в ряду тетрабензопорфирипатов палладия с различной степенью искажения макроцикла. Все эти соединения обладают способностью к фосфоресценции за счет перехода из нижнего триплетного состояния в основное состояние При этом, в отличие от рассмотренных выше тенденций в зависимости флуоресценции (перехода БЬБО) для ряда свободных оснований тех же порфиринов, фосфоресценция (переход Т1-Т0) зависит от степени

искажения кольца в значительно меньшей степени, хотя тенденции изменения свойств аналогичны - с

-РПРЬгТ8Р

--рйрлдвр увеличением степени искажения уменьшаются квантовые выходы, времена жизни возбужденных состояний, увеличиваются скорости

безизлучательных переходов

Так, фосфоресценция РёРЬгТВР примерно в 1 8 раз сильнее, чем для РйРЬДВР, что отражается и в квантовых выходах (ффос(РёР112ТВР)=0.16, Ффос(РйРЬ(ТВР)=0 09) и в значениях времен жизни возбужденных состояний (ТфОС(РдРЬгТВР)=493 мкс, тфос(Р(1Р11,ТВР)=270 мкс). Так же, как и РёТВР, Р<1РЬ2ТВР характеризуется небольшим колебательным расщеплением (2-полосы (лпах=62б нм). Полосы поглощения Рс^ЬгТВР и Р(1Р1мТВР отличаются меньшим смещением друг относительно друга, по сравнению со свободными основаниями. При этом положения максимумов в спектрах фосфоресцении практически совпадают (Рис. 6). Двухфотонное поглощение

В последнее время интенсивно развиваются медицинские и биологические методы в основе которых лежит использование нелинейно-оптических свойств органических молекул, в частности, эффект двухфотонного поглощения лазерного излучения Мы решили исследовать способность к двухфотонному поглощению света синтезированного нами 5,15-дифенилтетрабензопорфиркна, который обладает отличными фотофизическими

21

8

Рис. 6. Спектры поглощения и фосфоресценции (приведены сверху) для РаРЬ2ТВР, Р(1РЬ4ТВР в ДМАА.

характеристиками, прежде всего, выскоким квантовыми выходами флуоресценции в сочетании с хорошей растворимостью и возможностью введения различных заместителей.

Было найдено, что при облучении когерентным светом (импульсы длительностью 110 фс и частотой 75 МГц) при помощи титаново-сапфирового лазера (Coherent, Mira 900) раствор PhjTBP проявляет сильную флуоресценцию (Рис. 7). При этом интенсивность флуоресценции находится в квадратичной зависимости от интенсивности падающего излучения, что доказывает двухфотонный характер процесса возбуждения Сечение ДФП (ст2) для Ph2TBP было определено по сравнению со стандартом с известными параметрами ДФП, Родамином В в метаноле (<32=210 ГМ, л=840 нм фф,=0.5) и составляет 28 ГМ (1 ГМ=10-50 см4-с фотон"1), что примерно в десять раз выше, чем для обычных порфиринов. Эти данные свидетельствуют о том, что расширение я-системы способствует резкому усилению нелинейно-оптических свойств.

Рис 7. Флуоресценция РЬ2ТВР, вызванная двухфотонным поглощением света при 840 нм, (110 фс, 76 МГц) при различной мощности излучения и зависимость интенсивности флуоресценции от мощности возбуждающего излучения

600 650 700 750

ВЫВОДЫ

1. Разработан удобный и простой метод синтеза ранее неизвестного 4,7-дигидроизоиндола, являющегося ближайшим предшественником нестабильного 2Н-изоиндола. Показано, что 4,7-дигидроизоиндол и его производные являются стабильными соединениями и могут быть с успехом использованы для синтеза порфиринов.

2. Разработан первый прямой и гибкий метод синтеза свободных оснований тетрабензопорфиринов с различным количеством мезо-арильных заместителей, использующий 4,7-дигидроизоиндол в качестве основного исходного вещества. Главной отличительной особенностью метода от известных ранее является образование ароматической системы тетрабензопорфирина в мягких условиях, что обусловливает его высокую селективность, широкий синтетический диапазон и возможность сочетания образования порфириновой системы и полной ароматизации всех аннелированньи колец в одностадийной препаративной методике.

3. Изучены возможности синтеза новых порфиринов с использованием реакций каталитического дигидроксилирования и [2+4]-циклоприсоединения (реакции Дильса-Альдера с обращенными электронньши требованиями) олефиновой двойной связи производных дигидроизоиндола. Разработанный подход позволил получить неизвестные ранее тетрабензо и тетранафтопорфиршш с заместителями в аннелированных кольцах, а также неионогенные водорастворимые порфирины.

4. Обнаружено, что легкодоступный 2,3,4,5-тетрафснилцнклопентадиенон (тетрациклон) может использоваться в качестве ароматизующего агента для синтеза тетрабензопорфиринов, причем этот реагент обладает рядом существенных преимуществ в сравнении со стандартным коммерческим ароматизующим агентом 2,3-дихлор-5,6-дицианобензохиноном.

5. Показано, что использование 4,7-дигидроизоиндола и его производных открывает путь к широкому кругу ранее неизвестных дипирромстенов (дипирринов) с расширенной я-системой Изучены оптические свойства, комплексообразование с металлами и структура полученных дипирринов. Показано, что их комплексы с цинком обладают интенсивной флуоресценцией, что не имеет аналогов среди описанных в литературе комплексов дипиррометенов с металлами.

6. Впервые осуществлено систематическое исследование зависимости фотофизических свойств (спектров поглощения, флуоресценции, фосфоресценции) тетрабензопорфиринов и их палладиевых комплексов от структуры, степени и типа искажения порфиринового макроцикла. Найдено, что полученные в настоящей работе 5,15-диарилпорфирины имеют плоскую структуру макроцикла, что обуславливает высокую способность к эмиссии. Также продемострирован эффект двухфотонного поглощения когерентного излучения для свободного основания 5,15-дифенилтетрабензопорфирина Эти свойства, наряду с наличием мезо-арильных групп, обусловливающих возможности гибкой модификации, делает данный подкласс расширенных порфиринов наиболее интересными функциональными блоками для новых оптических материалов.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. О.С. Финикова, А В. Чепраков, С.Ю Чернов, М А. Филатов, С.А. Виноградов и И.П. Белецкая. Новый метод синтеза замещенных тетрабензопорфиринов. // Докл РАН, 2003, №6, С. 391-393.

2. М.А. Filatov, A.V. Cheprakov. New aromatization agent in the synthesis of tetrabenzoporphyrins И J Porph. Phthalocyamnes, 2006, N. 10, P. 629.

3. M.A. Filatov, A.V. Cheprakov. Synthesis of porphyrins with annelated cyclohexene rings // J Porph. Phthalocyamnes, 2006, N. 10, P. 630.

4. M.A. Filatov, A.V. Cheprakov, I.P. Beletskaya. A facile and reliable method for the synthesis of tetrabenzoporphyrins from 4,7-dihydroisomdole. II Eur J. Org Chem , 2007, P. 3468-3475.

5. M.A. Filatov, A.Y. Lebedev, S.A. Vinogradov, A.V. Cheprakov. Synthesis of 5,15-diaryltetrabenzoporphyrins.//J Org Chem,2008,V 73,P 4175-4185.

6. A.Y. Lebedev, M.A Filatov, AV. Cheprakov, S.A. Vinogradov. Effects of structural deformations on optical properties of tetrabenzoporphyrins: free-bases and Pd complexes. IIJ Phys. Chem A , 2008, V. 112, P. 7723-7733.

7. M.A. Филатов, A.B. Чепраков Синтез 4,7-дигидроизоиндола и порфиринов из него. // Международная конференция по химии гетероциклических соединений. 17-21 октября 2005, Москва, стр. 336.

8. A.V. Cheprakov, S A. Vinogradov, O.S. Finikova, S.Yu. Chernov, M.A. Filatov, S.E.Aleshchenkov. Synthetic approaches to 7r-extended porphyrins. II 4th International Conference on Porhyrins and Phthalocyamnes. 2-7 July 2006, Rome, Italy, book of abstracts, p. 246.

9. M.A. Filatov, A.V. Cheprakov. General and Versatile Synthetic Approach to n-Extended Porphyrins via 4,7-Dihydroisoindole. II 15th European Symposium on Organic Chemistry. 8-13 July 2007, Dublin, Ireland, book of abstracts, p. 44.

10. M.A. Filatov, A.V. Cheprakov, A.Y. Lebedev, S.A. Vinogradov. Effects of meso-arylation on structures and photophysics of я-extended porphyrins. // 5ih International conference on Porphyrins and Phthalocyamnes, 6-11 July 2008, Moscow, Russia, book of abstracts, p. 348.

11. M.A. Filatov, A.V. Cheprakov, S.A. Vinogradov. Extended dypyrrins and porphyrins: synthesis, structure, complexes. H 38"1 International Conference on Coordination Chemistry, 20-25 July 2008, Jerusalem, Israel, book of abstracts, p. 145.

Подписано в печать 02.10.2008 г.

Печать трафаретная

Заказ № 893 Тираж: 100 экз.

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ: СИНТЕЗ ПОРФИРИНОВ С РАСШИРЕННОЙ П-СИСТЕМОЙ.

1. Методы синтеза, использующие изоиндол и его производные.

1.1 Синтез из незамещенного изоиндола и его 4,5,6,7-тетрагалогенпроизводных.

1.2 Синтез из 1,3-замещенных изоиндолов.

1.3 Синтез из изоиндолов с конденсированными карбо- и гетероциклами.

2. Метод высокотемпературной темплатной конденсации.

3. Метод синтеза, использующий ретро-реакцию Дильса-Альдера.

4. Методы синтеза, использующие реакции перициклического типа.

4.1 Реакции, использующие порфирины в качестве диенов.

4.2 Реакции, использующие порфирины в качестве диенофилов.

4.3 Синтез с использованием реакций электроциклизации.

5. Окислительная ароматизация.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.53,

Глава 1. Универсальный подход к синтезу порфиринов и дипнрринов с расширенной я-системой.

1.1 Синтез 4,7-дигидроизоиндола.

1.2 Синтез тетраарилтетрабензопорфиринов (АгДВР).

1.3 Синтез 5,15-диарилтетрабензопорфиринов (АггТВР).

1.3.1 Синтез 5,15-диарилгексадекагидротетрабензопорфиринов (АггТСНР).

1.3.2 Изучение ароматизации 5,15-диарилоктадекагидротетрабензопорфирипов.

1.3.3 Синтез 5,15-диариптетрабензопорфиринов из 4,7-дигидроизоипдола.

1.4 Реакция каталитического дигидроксилирования в синтезе новых функционально-замещенных порфиринов.

1.5 Реакция [2+4] циклоприсоединения в синтезе новых тетранафтопорфиринов.

1.6 Синтез л-расширенных дипирринов и исследование их свойств.

1.6.1 Дибензодипиррины.

1.6.2 Динафтодипиррины.

1.6.3 Оптические свойства, комтесообразование, структура.

Глава 2. Исследование фотофизических и структурных свойств 5,15-диарилтетра-бензопорфнрннов.

2.1 Свойства и структуры свободных оснований.

2.2 Свойства и структуры палладиевых комплексов.

2.3 Нелинейно-оптические свойства.

ВЫВОДЫ.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Исследования в области порфиринов и родственных им соединений самым интенсивным образом развивались на протяжении более ста последних лет. По меньшей мере девять нобелевских премий по химии было вручено за работы, напрямую связанные с изучением данного класса соединений или соответствующих им молекулярных систем.

Подобный интерес к порфиринам был изначально обусловлен, прежде всего, их ролью в ключевых биологических процессах [1]. Простетические группы многих важнейших белков (гемоглобина и миоглобина, цитохрома с и комплексов дыхательной цепи, цитохрома Р450 и т.д.) имеют порфириновую природу, поэтому важной областью применения синтетических порфиринов является моделирование биологических систем [2]. Порфириновый макроцикл также лежит в основе структур растительных пигментов (хлорофиллов, феофетина, феофорбида), поэтому производные порфиринов широко используются при исследовании и моделировании некоторых стадий фотосинтеза (переноса энергии и переноса электрона) [2].

По мере выяснения роли природных производных порфиринов и их металлокомплексов, развивались работы по практическому использованию их уникального набора физических и химических свойств в различных областях химии, биологии, медицины, оптики и материаловедения. К настоящему времени на их основе созданы разнообразные катализаторы, сенсоры и лекарственные средства, органические полупроводники, жидкие кристаллы и материалы для нелинейной оптики [2]. В ходе подобных исследований был значительно расширен круг известных типов порфиринов и их аналогов, обнаружено множество новых классов макроциклов, не встречающихся в I природе, но крайне перспективных для практического применения. порфирин тетрабензопорфирин (ТВР) тетранафтопорфирин (TNP) Порфирины с расширенной я-системой, в частности такие их типичные представители, как тетрабензо- и тетранафтопорфирины, интересны благодаря своим уникальным фотофизическим свойствам. Они способны к интенсивному поглощению и испусканию света в ближней ИК области спектра. Значительный интерес к хромофорам с такими спектральными характеристиками обусловлен тем, что поглощение природных тканевых пигментов в этой области минимально. Это делает их перспективными сенсибилизаторами для фотодинамической терапии [3] - клинического метода лечения кожных и сосудистых заболеваний, болезней глаз, а также поверхностных форм рака [4]. Кроме того, я-расширенные порфирины могут быть использованы при создании сенсоров для биомедицинских исследований [5], рабочих материалы для оптоэлектронных устройств [6], светособирающих комплексы в длинноволновой видимой и ближней ИК областях, например, для преобразования энергии света из длинноволновой области в коротковолновую (up-conversion) [7].

Несмотря на перспективность данного класса соединений, их применение в значительной мере ограничено из-за трудоемкости и низкой эффективности известных для них методов синтеза. Общим недостатком этих методов является использование жестких условий либо на стадии сборки порфиринового макроцикла, либо на стадии ароматизации, приводящей к расширению тг-системы. Это приводит к образованию побочных продуктов, невозможности получения порфиринов с чувствительными функциональными группами, и ряду других осложнений, существенно снижающих препаративные возможности методов.

В связи с этим, существует потребность в новом синтетическом подходе, который позволял бы легко получать различные, в том числе функционально-замещенные, тетрабензо- и тетранафтопорфирины, а также соответствующие олигопирролы. Разработка такого подхода являлась основной целью настоящей работы.

Структура работы. Диссертация состоит из трех основных частей - обзора литературы, обсуждения результатов и экспериментальной части. Обзор литературы посвящен синтезу тетрабензо- и тетранафтопорфиринов и основан на материалах, опубликованных по 2008 год включительно. В конце работы находятся приложение и список цитированной литературы. В приложении находятся данные РСА и список сокращений. Экспериментальная часть разбита на две части, соответствующие главам обсуждения результатов ("Универсальный подход к синтезу порфиринов и дипирринов с расширенной тс-системой", и "Исследование фотофизических и структурных свойств 5,15-диарилтетрабензопорфиринов"). Соединения в секциях экспериментальной части расположены по порядку номеров, присвоенных им в обсуждении результатов. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц и 16 рисунков. Список цитированной литературы состоит из 206 наименований.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ: Синтез порфиринов с расширенной псистемой.

Синтез порфиринов с расширенной тг-системой представляет собой значительно более сложную задачу, чем синтез обычных порфиринов, который прямо сводится к получению соответствующих пирролов и последующей сборке порфиринового макроцикла по стандартным процедурам. Пирролышми предшественниками расширенных порфиринов формально являются 2Н-изоиндолы, гетероциклические соединения орто-хиноидной структуры, которые в большинстве случаев малоустойчивы и не могут непосредственно использоваться в синтезе. Вследствие этого, в синтезах расширенных порфиринов приходится или использовать не сами изоиндолы, а их синтетические эквиваленты, или разрабатывать методы надстройки конденсированных ароматических колец на основе базовой порфириновой системы. Рассмотрим типичные подходы к синтезу на примере простейшего и самого важного из расширенных порфиринов, тетрабензопорфирина (ТВР). Опубликованные в литературе до 2007 года синтезы ТВР можно разделить на три основные группы в соответствии с типом используемых исходных соединений.

Так как некоторые изоиндолы, или несущие электроноакцепторные заместители в бензольном кольце, или 1,3-дизамещенные обладают достаточной стабильностью, ряд синтезов был реализован по стандартной прямой схеме получения порфиринов (путь А на схеме), но такие работы в основном носят частный характер, не предоставляя возможности расширения препаративного диапазона.

Наиболее обширная группа методов (путь В) использует различные синтетические эквиваленты нестабильного изоиндола. В большинстве случаев это производные фталевой кислоты (фталевый ангидрид, фталонитрил, фталимид) и родственные им соединения, а сам синтез порфирина при этом напоминает методы получения фталоцианинов как по механизму образования мостиков между изоиндольнымн фрагментами, так и по используемой методике, включающей конденсацию при высокой температуре (350-400°С) в присутствии солей металлов, способствующих циклизации за счет темплатного эффекта.

Другой вариант такого подхода основан на использовании в качестве синтетических эквивалентов изоиндола его более насыщенных производных, свойства которых в целом аналогичны обычным пирролам, что позволяет вводить их в стандартные реакции порфиринового синтеза, а затем с помощью различных приемов осуществлять ароматизацию аннелированных колец, которая приводит к ТВР и его аналогам.

Третья группа подходов (путь С) использует в качестве исходных веществ различные типы порфиринов, способные вступать в реакцию Дильса-Альдера либо в качестве диена за счет введенных в молекулу диеновых фрагментов, либо в качестве диенофила, за счет периферических двойных связей самого макроцикла.

Ниже следует подробное обсуждение методов синтеза различных классов порфиринов с расширенной я-системой. Основное внимание уделено синтезу тетрабензо- и тетранафтопорфиринов. Процитированы работы, опубликованные до 2008 года включительно.

1. Албертс Б., Брей Д,, Льюис Д., Рэфф М„ Роберте К., Уотсон Д. Молекулярная биология клетки. В 3-х т. Пер. с англ. М.: Мир. 1994. 517 с.

2. Dolphin D. Porphyrins. New-York: Academic Press. 1978.571 p.

3. Lash T.D. Synthesis of novel porphyrinoid chromofores. // The Porphyrin Handbook. V. 2. (Ed. by K.M. Kadish, K.M. Smith, and R. Guilard). San Diego.: Academic Press. 2000. P. 125-196.

4. Sharman W.M., Allen C.M., van Lier J.E. Photodynamic therapeutics: basic principles and clinical applications. И Drug Discovery Today. 1999. V. 4. N. 11. P. 507-517.

5. Vinogradov S. A., Witson D. F. Metallotetrabenzoporphyrins new phosphorescent probes for oxygen measurements. // J. Chem. Soc. Perkin Trans 2. 1995, P. 103-111.

6. Hanack M., Zipplies T. Synthesis and properties of doped.mu.-oxo(tetrabenzoporphyrinato)-germanium(IV). II J. Am. Chem. Soc. 1985. V. 107. P. 6127-6135.

7. Baluschev S., Yakutkin V., Miteva Т., Avlasevich Y., Chernov S., Aleshchenkov S., Nelles G., Cheprakov A., Yasuda A., Mullen K.,Wegner G. Blue-green up-conversion: noncoherent excitation by NIR light. f/Angew. Chem. Int. Ed. 2007. V. 46. P. 7693-7696.

8. Wittig G., Tenhaeff H., Schoch W. Einige synthesen uber ylid. //Leib. Ann. Chem. 1951. V. 572. P. 1-22.

9. Bonnet R., Brown R. F. C. Isoindole. /I J. С hem. Soc. Chem. Comm., 1972. P.393-395.

10. Бабичев Ф.С., Ковтуненко B.A. Химия изоиндола. К.: Наукова Думка. 1983.277 с.

11. Bornstein J., Shields J.E., Remy D.E. Synthesis of Isoindole By Retro-Diels-Alder Reaction. И J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1972. N. 20. P. 1149-1150.

12. Wiersum U. E., Mijs W. J. Preparative flash vacuum thermolysis. A retro Diels-Alder reaction as a convenient route to isobenzofuran. // J. Chem. Soc., Chem. Comm. 1972. P. 347-348.

13. Bornstein J., Remy D.E. Synthesis and reactions of 4,5,6,7-tetrafluoroisoindoIe. // Telr. Lett. 1974. N. 48. P. 1451-1454.

14. Remy D.E. A Versatile Synthesis of Tetrabenzporphyrins. II Tetr. Lett. 1983. V. 24. N 14. P. 1451-1454.

15. Ichimura K., Sakuragi M,, Morii H., Yasuike M., Fukui M., Ohno O. Reinvestigation of Synthetic Methods For Zinc Meso- Tetraphenyltetrabenzoporphyrin. // Inorg. Chim. Acta. 1990. V. 176. N l.P. 31-33.

16. Uno H., Masuda, G. Tukiji, M. Nishiokaa Y., Iidab T. Novel preparation of fluorinated isoindoles and their conversion to fluorinated benzoporphyrins. // Tetr. Lett. 2007. V. 48, P. 75127515.

17. Bender C.O., Bonnet R. A novel approach to the isoindole system. И J. Chem. Soc. 1966. P. 198199.

18. Bender C.O., Bonnett R. Isoindoles from 2,5-di substituted pyrroles. И J. Chem. Soc. 1968. P. 3036-3040.

19. Bender C.O., Bonnet R., Smith R.G. A novel route to the terabenzoporphyrin system. И J. Chem. Soc. 1969. P. 345-346.

20. Bender C.O., Bonnet R., Smith R.G. The chemistry of 1,3,4,7-tetramethylisoindole and a route to the tetrabenzoporphyrin system. II J. Chem. Soc. 1970. P. 1251-1257.

21. Bender C.O., Bonnett R., Smith R.G. Formation of Metal Octamethyltetrabenzporphyrins From Isoindole Precursors. H J. Chem, Soc. Perkin 1. 1972. N. 6. P. 771-777.

22. Matsuzawa Y., Ichimura K., Kudo K. Preparation of soluble tetrabenzoporphyrins with substituents at the peripheral positions. // Inorg. Chim. Acta. 1998. V. 277. N. 2. P. 151-156,

23. Barton D.H.R., Zard S.Z. A new synthesis of pyrroles from nitroalkenes. // J. Chem. Soc., Chem. Comtmin. 1985. P. 1098-1100.

24. Ono N., Hironaga H., Ono K., Kaneko S., Murashima Т., Ueda Т., Tsukamura C„ Ogawa Т. A new synthesis of pyrroles and porphyrins fused with aromatic rings. И J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1. 1997. P. 417-423.

25. Lash T.D., Novak B.H. Tetraphenanthro9,10-6:9,10-g:9,l04:9,10-q.-porphyrin, a New HighlyConjugated Porphyrin System. И Angew. Chem. Int. Ed. 1995. V. 34. P. 683-687.i

26. Novak B.H., Lash T.D. Porphyrins with exocyclic rings. II. Synthesis and characterization of phenanthroporphyrins, a new class of modified porphyrin chromophores. II J. Org. Chem. 1998. V. 63. N. 12. P. 3998-4010.

27. Lash T.D., Chandrasekar, P. Synthesis of tetraphenyltetraacenaphthoporphyrin: a new highly conjugated porphyrin system with remarkably red-shifted electronic absorptionspectra. // J. Am. Chem. Soc. 1996. V. 118.N. 36. P. 8767-8768.

28. Spence J.D., Lash T.D. Porphyrins with Exocyclic Rings. 14. Synthesis of Tetraacenaphthoporphyrins, a New Family of Highly Conjugated Porphyrins with Record-Breaking Long-Wavelength Electronic Absorptions. II J. Org. Chem. 2000. V. 65. P. 1530-1539.

29. Lash T.D., Gandhi V. Porphyrins with Exocyclic Rings. 15. Synthesis of Quino- and Isoquinoporphyrins, Aza Analogues of the Naphthoporphyrins // J. Org. Chem. 2000. V. 65. P. 8020-8026.

30. Helberger J.H., Hever D.B. Uber die Bildung von Tetrabenzoporphin aus Isoindolderivaten. IV. Mitteilung zur Kenntnis der Benzoporphine. // Lieb. Ann. Chem. 1938. Bd. 536. S. 173-182.

31. Linstead R.P.,Weiss F.T. Phthalocyanines and Related Compounds .20. Further Investigations On Tetrabenzporphin and Allied Substances. II J. Chem. Soc. 1950. P. 2975- 2981.

32. Vogler A., Kunkely H. Einfache Tempiate-Synthese von Zink-tetrabenzporphyrin. // Angew. Chem. 1978. V. 90. N 10. P. 808.

33. Копраненков B.H., Тарханова E. А., Лукьянец E. А. Синтез и электронные спектры поглощения тетра(4-трет-бутилбензо)порфина и его металлических комплексов. // Вып. 1979. Т. 15. В. 3. С. 642-648.

34. Копраненков В.Н., Воротников А. М., Лукьянец Е. А. Тетра-2,3-нафтопорфин цинка. II ЖОХ. 1979. Т. 49. С. 2783-2784.

35. Копраненков В.Н., Макарова Е. А., Лукьянец Е. А. Новый подход к синтезу металлических комплексов тетрабензопорфинов. И ЖОХ. 1981. Т. 51. С. 2727-2730.

36. Копраненков, В.Н., Макарова, Е. А., Лукьянец, Е. А. Термическая конденсация фталимида с малоновой кислотой. IIХГС. 1988. № 4. С. 480-484.

37. Копраненков В,Н., Макарова Е. А., Дашкевич С. Н., Лукьянец Е. А. Синтез и электронные спектры поглощения замещенных тетрабензопорфинов. II ХГС. 1988. № 6. С. 773-779.

38. Копраненков В.Н., Дашкевич С. Н., Лукьянец Е. А. мезо-Тетраарилетрабензопорфины. // Вып. 1981. Т. 51. В. 11. С. 2513-2517.

39. Лукьянец, Е.А., Дашкевич, С.Н., Кобаяши, Н. Улучшенный метод синтеза мезо-тетрафенилтетрабензопорфина цинка. II ЖОХ. 1993. Т. 63. Вып. 6. С. 1411-1415.

40. Копраненков В.Н., Дашкевич С. Н., Шевцов В. К., Лукьянец Е. А. Синтез мезо-тетраалкилтетрабензопорфинов. Н ХГС. 1984. № 1. С. 61-64.

41. Воротников А.М., Копраненков В. Н., Лукьянец Е. А. Димерные ковалентно- связанные аналоги тетрабензопорфина. И ХГС. 1994. № 1. С. 36-39.

42. Копраненков В.Н., Воротников А. М., Дашкевич С. Н., Лукьянец Е. А. Фталоцианины и родственные соединения. XXIV. Синтез и электронные спектры поглощения тетра-1,2- и тетра-2,3-нафтопорфинов. II ЖОХ. 1985, Т. 55. Вып. 4. С. 900-906.

43. Воротников, A.M., Краснокутский, С. Н., Брауде, Е. В., Копраненков, В. Н. Структура 1,2-тетранафтопорфина. //ХГС. 1990.№ Ц.С. 1573-1574.

44. Cheng RJ., Chen Y.R., Chuang С.Е. Spectroscopic Characterizations of Meso-Phenyl Substituted Tetrabenzoporphyrin Zinc-Complexes. // Heterocycles. 1992. V. 34. N. 1. P. 1-4.

45. Kobayashi N., Nevin W.A., Mizunuma S., Awaji H., Yamaguchi M. Ring-Expanded Porphyrins As an Approach Towards Highly Conductive Molecular Semiconductors. // Chem. Phys. Lett. 1993, V. 205. N 1. P. 51-54.

46. Лукьянец E.A., Дашкевич C.H., Кобаяши H. Улучшенный метод синтеза мезо-тетрафенилтетрабензопорфина цинка. И ЖОХ. 1993. Т. 63. Вып. 6. С. 1411-1415.

47. Копраненков М., Дашкевич С. Н., Лукьянец Е. А. Синтез тетрабензопорфинов на основе изоиндолина. И ХГС. 1982. № 11. С. 1563.

48. Копраненков, В.Н., Макарова, Е.А., Дашкевич, С.Н. Новые изоиндологены в синтезе тетрабензопорфинов. //ХГС. 1985. № 10. С. 1372-1377.

49. Галанин Н.Е., Кудрик Е. В., Шапошников Г. П. Синтез мезо-тетрафенилтетра-бензопорфина цинка на основе дитиофталимида. И ЖОХ. 1999. Т. 69. Вып. 9. С. 1542-1543.

50. Галанин Н.Е., Кудрик Е, В. и Шапошников Г. П. Синтез и свойства мезо- монофенил-тетрабензопорфина и его цинкового комплекса. Н ЖОХ. 2002. Т. 72. Вып. 7. С. 1198-1201.

51. Кудрик Е.В., Исляйкин М. К., Францева С. В. Синтез и свойства дифенил-тетрабензопорфина и его металлокомплексов. II ЖОХ. 1997. Т. 67. Вып. 7. С. 1202-1205.

52. Галанин Н.Е., Кудрик Е. В., Шапошников Г. П. Синтез мезотетрафенилтетрабензо-порфирина цинка на основе дитиофталимида. ИЖОХ. 1999. Т. 69. Вып. 9. С. 1542-1543.

53. Muranaka A, Matsushita О, Numao М , Kobayashi Y, Kobayashi N. Synthesis and electronic structures of D-2h-symmetry tetrabenzoporphyrins. // Tetr. Lett. 2008. V. 49. P. 1856-1859.

54. Alder K., Rickert H. F. Zur Kenntnis der Dien-Synthese, III. Mitteil.: Uber die Produkte der Wasser-Abspaltung aus a-Terpineol. II Chem. Ber., 1937, V. 70, P. 1364-1369.

55. Kwart H., King K. The Reverse Diels-Alder or Retrodiene Reaction. // Chem. Rev. 1968. V. 68. P. 415-447.

56. Sauer J., Heldmann D., Hetzenegger J., Krauthan J., Sichert H., Schuster J. 1,2,4,5-Tetrazine: Synthesis and Reactivity in 412. Cycloadditions. И Eur. J. Org. Chem. 1998. P. 2885-2896.

57. Stajer G., Csende F., Ftilop F. The Retro Diels-AJder Reaction as a Valuable Tool for The Synthesis of Heterocycles. // Curr. Org. Chem. 2003. V. 7. P. 1423-1432.

58. Zimmerman H.E., Grunewald G.L., Paufler, R.M., Sherwin M.A. Synthesis and Physical Properties of Barrelene, a Unique Mobius-like Molecule. П J. Am. Chem. Soc. 1969. P. 2330-2338.

59. Lou Y., Chang J., Jorgensen J., Lemal D.M. Octachloroazulene. // J. Am. Chem. Soc. 2002. P. 15302-15307.

60. Axtell Н.С/, Howell W.M., Schmid L.G., Cann M.C. Preparation of 9H-tribenzb,d,f.azepine and its 1-methoxy derivative. H J. Org. Chem., 1991. V. 56. P. 3906-3908.

61. Ito S., Murashima Т., Uno H., Ono N. A new synthesis of benzoporphyrins using 4,7- dihydro-4,7- ethano-2H-isoindole as a synthon of isoindole. // J, Chem. Soc., Chem. Comm. 1998. N 16. P. 1661-1662.

62. Ito S., Murashima Т., Uno H., Ono N. A new synthesis of pyrroles fused with polycyciic skeletons. II J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. 1997. P. 3161-3165.

63. Ito S., Ochi N., Uno H., Murashima Т., Ono N. A new synthesis of 2,3.naphthoporphyrins. И J. Chem. Soc., Chem. Comm. 2000. P. 893-894.

64. Ito S., Ochi N., Uno H., Murashima Т., Ono N. Synthesis and structures of pyrroles fused with rigid bicyclic ring systems at {3-positions. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. 2000. P. 4347-4355.

65. Ito S., Nakamoto K., Uno H., Murashima Т., Ono N. Synthesis of a gable bis-porphyrin linked with a bicyclo2.2.2.octadiene ring and its conversion into a conjugated planar bis-porphyrin. // J. Chem. Soc., Chem. Comm. 2001. P. 2696-2697.

66. Uno H., Masumoto A., Ono N. Hexagonal Columnar Porphyrin Assembly by Unique Trimeric Complexation of a Porphyrin Dimer with pi-pi Stacking: Remarkable Thermal Behavior in a Solid. H J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. P. 12082-12083.

67. Tsuda A.,Osuka A. Fully conjugated porphyrin tapes with electronic absorption bands that reach into infrared. // Science. 2001. V. 293. N 6. P. 79-82.

68. Shimizu Y., Shen Z., Okujima Т., Uno H., Ono N. First synthesis of a series of core-modified tetrabenzoporphyrins. // J. Chem. Soc., Chem. Comm. 2004. P. 374-375.

69. Okujima Т., Komobuchi N., Shimizu Y., Uno H., Ono N. First synthesis of a series of core-modified tetrabenzoporphyrins. // J. Chem. Soc., Chem. Comm. 2004. P. 374-375.

70. Giraud-Roux M., Proni G., Nakanishi K., Berova N. Synthesis and spectroscopic properties of methylbenzoate derivatives of tetrabenzoporphyrin, application to circular dichroism studies. // Heterocycles. 2003. V. 61. P. 417-432.

71. Ito S., Uno, H., Murashima Т., Ono N. Synthesis of benzoporphyrins functionalized with octaester groups. // Tetr. Lett. 2001. V. 42. P. 45-47.

72. Murashima, Т., Tsujimoto, S., Yamada, Т., Miyazawa, Т., Uno, H., Ono, N., Sugimoto, N. Synthesis of water-soluble porphyrin and the corresponding highly planar benzoporphyrin without meso-substituents. // Tetr. Lett. 2005. V. 46. P. 113-116.

73. Uno H., Ishikawa Т., Hoshi Т., Ono N. Soluble precursors convertible to tetrabenzoporphyrins below room temperature, // Tetr. Lett. 2003. V. 44. P. 5163-5165.

74. Uno H., Sahara Y., Takiue T. Retro-Diels-Alder reaction using bicyclo2.2.2.octatriene-fiised pyrrole during porphyrin synthesis. // Tetr. Lett. 2007. V. 48. P. 7825-7828.

75. Okujima Т., Hashimoto Y., Jin G., Yamada H., Uno H., Ono, N. Synthesis of extremely soluble precursors of tetrabenzoporphyrins. // Tetrahedron. 2008. V. 64. P. 2405-2411.

76. Grigg R., Johnson A. W., Sweeney A. Diels-Alder additions to protoporphyrin IX dimethyl ester. //J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1968. P. 697-700.

77. Morgan A. R., Pangka V. S., Dolphin D. Ready syntheses of benzoporphyrins via Diels-Alder reactions with protoporphyrin IX. //J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1984. P. 1047-1049.

78. Faustino M. A. F., Neves, M. G. P. M. S., Silva A. M. S., Cavaleiro J. A. S. Chimia 1997. V. 51. P. 472.

79. Vicente, M. G. H. Reactivity and Functionalization of b-Substituted Porphyrins and Chlorins. // Иге Porphyrin Handbook. V. 1. (Ed. by Kadish К. M., Smith К. M., Guilard R.). Academic Press: San Diego, 2000. P. 149-193.

80. Jaquinod L., Gros C., Olmstead M.M., Antolovich M., Smith K.M. First syntheses of fused pyrroloporphyrins. И J. Chem. Soc., Chem. Comm. 1996. N 12. P, 1475-1476.

81. Alonso С. M., Neves M. G. P. M. S., Tome A. C., Silva A. M. S., Cavaleiro J. A. S. Hetero-Diels-AIder reactions of p-imino-meso-tetraphenylporphyrin derivatives: a new approach to pyrido2,3-b.porphyrins. // Tetr. Lett. 2001. V. 42. P. 8307-8309.

82. Alonso C.M.A., Serra V.I.V., Neves M.G.P.M.S., Tome A.C., Silva A.M.S., Paz F.A.A., Cavaleiro J.A.S. An Easy Synthetic Approach to Pyridoporphyrins by Domino Reactions. // Org. Lett. 2007. V. 9. P. 2305-2308.

83. Vicente M.G.H., Tome A.C., Walter A., Cavaleiro J.A.S. Synthesis and cycloaddition reactions of pyrrole-fused 3-sulfolenes: A new versatile route to tetrabenzoporphyrins. // Tetrah, Lett. 1997. V. 38. N 20. P. 3639-3642.

84. Krautler В., Sheehan C.S., Rieder A. A symmetrical tetrasulfolenoporphyrin as reactive building block. // Helv. Chim. Acta. 2000. V. 83. N 3. P. 583-591.

85. Rieder A., Krautler B. Loading a porphyrin with fullerene units. // J. Am. Chem. Soc. 2000. V. 122. P. 9050-9051.

86. Gunter M.J., Tang H., Warrener R.N. Porphodimethylidenes from porphyrin-fused 3- sulfolenes versatile porphyrin dienes for cycloadditions. И J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1999. P. 803-804.

87. Lee S. H., Smith К. M. Sulfolenoporphyrins: Synthons for Refunctionalization of Porphyrins. // Tetr. Lett. 2005. V. 46. P. 2009-2013.

88. Segura J.L., Martin N. o-Quinodimethanes: efficient intermediates in organic synthesis. // Chem.:Rev. 1999. V. 99, P. 3199-3246.

89. Tome A.C., Lacerda P.S.S., Neves M., Cavaleiro J.A.S. Meso-arylporphyrins as dienophiles in Diels-Alder reactions: A novel approach to the synthesis of chlorinsbacteriochlorins and naphthoporphyrinsЛ J. Chem. Soc. Chem. Comm. 1997. N 13. P. 1199-1200.

90. Cavaleiro J.A.S., Neves M.G.P.M.S., Tome A.C. Cycloaddition reactions of porphyrins. // ARKIVOC. 2003. P. 107-130.

91. Xiao Z., Patrick В. O., Dolphin D. Diels-Alder reactions of nickel(II) N-confused porphyrins as dienophiles. H J. Chem. Soc. Chem. Comm. 2002.1. 17. P. 1816-1817.

92. Silva A.M.G., Faustino M.A.F., Tome A.C., Neves M.G.P.M.S., Silva A.M.S., Cavaleiro J.A.S. A novel approach to the synthesis of mono- and dipyrroloporphyrins. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. 2001. P. 2752-2753.

93. Lash, T. D. Geochemical origins of sedimentary benzoporphyrins and tetrahydrobenzo-porphyrins. // Energy & Fuels. 1993. N. 7. P. 166-171.

94. Kadish K.M., van Camaelbecke E., Royal G. Electrochemistry of metalloporphyrins in nonaqueous media. // The Porphyrin Handbook V. 8. (Ed. by K.M. Kadish, K.M. Smith, and R. Guilard). San Diego.: Academic Press. 2000. P. 1-215.

95. Utley J.H.P., Rozenberg G.G. Electroorganic reactions. Part 56: Anodic oxidation of 2- methyl-and 2-benzylnaphthalenes: Factors influencing competing pathways. // Tetrahedron. 2002. V. 58. N. 26. P. 5251-5265.

96. Inisan C., Saillard J.Y., Guilard R., Tabard A., Le Mest Y. Electrooxidation of porphyrin free bases: fate of the pi-cation radical. // New Journal of Chemistry. 1998. V. 22. N 8. P. 823-830.

97. Finikova O., Cheprakov A., Beletskaya I., Vinogradov S. An expedient synthesis of substituted tetraaryltetrabenzoporphyrins. // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 2001. P. 261-262.

98. Finikova O.S., Cheprakov A.V., Beletskaya I.P., Carrol P.J., Vinogradov S.A. Novel Versatile Synthesis of Substituted Tetrabenzoporphyrins. U J. Org, Chem. 2004. V. 69. P. 522-535.

99. Финикова O.C., Чепраков A.B., Чернов С.Ю., Филатов М.А., Виноградов С.А., Белецкая И.П. Новый метод синтеза замещенных тетрабензопорфиринов. // Докл. РАН. 2003. №6. с. 391-395.

100. Finikova O.S., Cheprakov A.V., Vinogradov S.A. Synthesis and Luminescence of Soluble meso-Unsubstituted Tetrabenzo- and Tetranaphtho2,3.porphyrins. // J. Org. Chem. 2005. V. 70. P. 9562-9572.

101. Finikova O.S., Cheprakov A.V., Carrol P.J., Dalosto S., Vinogradov S.A. Influence of Nonplanarity and Extended Conjugation on Porphyrin Basicity. // Inorg. Chem. 2002. V. 41. P. 6944-6946.

102. Inisan, C., Saillard, J.Y., Guilard, R., Tabard, A., Le Mest, Y. Electrooxidation of porphyrin free bases: fate of the pi-cation radical. H New Journal of Chemistry. 1998. V. 22. N 8. P. 823-830.

103. Finikova O.S., Cheprakov A.V., Carroll P.J., Vinogradov S.A. Novel Route to Functionalized Tetraaryltetra2,3.naphthaloporphyrins via Oxidative Aromatization. // J. Org. Chem. 2003. V. 68. P. 7518-7520.

104. Finikova O.S., Aleshchenkov S.E., Brinas R.P., Cheprakov A.V., Carroll P.J., Vinogradov S.A. Synthesis of Symmetrical Tetraaryltetranaphtho2,3.porphyrins. // J. Org. Chem. 2005. V. 70. P. 4617-4628.

105. Henbest H. В., Smith M., Thomas A. Aspects of stereochemistry. 10. The preparation and hydration of a ditertially vicinal epoxide of the decalin series. II J. Chem. Soc. 1958. 3293-3296.

106. Lindsey J.S., Schreiman I.C., Hsu H.C., Kearney P.C., Marguerettaz A.M. Rothemund and Adler-Longo Reactions revisited: Synthesis of tetraphenylporphyrins under equilibrium conditions. II J. Org. Chem. 1987. V. 52. N 5. P. 827-836.

107. Schenck G. O. Synthese neuer furan- und pyrrol-abkommlinge. // Chem. Ber. 1947. V. 80. P. 226-231.

108. Fuhrhop, J. H.; Hosseinpour, D. Hexadecahydro-29H,31H-tetrabenzob,g,l,q.porphin and octayl octaacetate. H Lieb. Ann. Chem. 1985. P. 689- 695.

109. Haake G., Strove D., Montforts F.P. A useful preparation of pyrroles from alpha,beta-unsaturated sulfones. // Tetr. Lett. 1994. V. 35. N 52. P. 9703-9704.

110. Back T.G. The chemistry of acetylenic and allenic sulfones. // Tetrahedron. 2001. V. 57. P. 5263-5301.

111. Jiao L., Hao E., Fronczek F.R., Vicente M.G.H., Smith K.M. Benzoporphyrins via an olefin ring-closure metathesis methodology. II J. Chem. Soc., Chem. Commun. 2006, P. 3900-3902.

112. Miyaura N., Suzuki A. Palladium-catalyzed cross-coupling reactions of organoboron compounds. Я Chem.Rev. 1995. V. 95. P. 2457-2493.

113. Trnka Т. M., Grubbs R. H. The development of L2X2Ru=CHR olefin metathesis catalysts: an organometallic success story. П Acc. Chem. Res. 2001. V. 34, P. 18-29.

114. Treibs A., Haberle N. Synthesis and electron spectra of MS-substituted porphines. // Lieb. Ann. Chem. 1968. V. 718. P. 183-207.

115. Ogoshi H., Sugimoto H., Nishiguchi Т., Watanabe Т., Matsuda Y., Yoshida Z. Syntheses of 5-aryl- and 5,15-diaryI-2,3,7,8,12,13,17,18-octaethylporphynes. // Chem. Lett. 1978. P. 29-32.

116. Arsenault G. P., Bullock E., MacDonald S. Pyrromethanes and porphyrins therefrom. II J. Am. Chem. Soc. 1960. V. 82, P. 4384-4390.

117. Markovac A., MacDonald S. F. Syntheses with 5-dibromomethyl- and 5-formylpyrromethenes. // Can. J. Chem. 1965. V. 43, P. 3364-3371.

118. Baldwin J. E., Crossley M. J., Klose Т., Orear E. A., Peters M. K, Syntheses and oxygenation of iron(II) "strapped" porphyrin complexes. // Tetrahedron. 1982. V. 38. P. 27-39.

119. Boyle R. W., Bruckner C., Posakony J., James B. R., Dolphin D. 5-Phenyldipyrromethane and 5,15-diphenylporphyrin. // Org. Synth. 1999. V. 76. P. 287-293.

120. Wilson G. S., Anderson H. L. Direct routes to 5,15-diaryl-10,20-diethynyl porphyrins from pyrrole. // Synlett. 1996. P. 1039-1040.

121. Littler В. J., Ciringh Y., Lindsey J. S. Investigation of conditions giving minimal scrambling in the synthesis of fram-porphyrins from dipyrromethanes and aldehydes. //J. Org. Chem. 1999, 64, 2864-2872.

122. Montalban A.G., Herrera A.J., Johannsen J., Beck J., Godet Т., Vrettou M., White A., Williams D.J. Synthesis and Reactions of Dipyrromethane-2,10-dicarboxylates. // Tetr. Lett. 2002. V. 43. P. 1751-1753.

123. Zaidi S. H. H., Fico R. M., Jr., Lindsey J. S. Investigation of streamlined syntheses of porphyrins bearing distinct meso substituents. // Org. Process Res. Dev. 2006. V. 10. P. 118-134.

124. Dolphin D. Porphyrinogens and porphodimethenes, intermediates in synthesis of meso-tetraphenylporphins from pyrroles and benzaldehyde. // J. Heterocycl Chem. 1970. V. 7. P. 275280.

125. Wood Т. E., Thompson A. Advances in the chemistry of dipyrrins and their complexes. // Chem. Rev. 2007. V. 107, P. 1831-1861.

126. Osuka A., Shimidzu H. Meso,meso-Hnked porphyrin arrays. // Angew. Chem., Int. Ed. 1997. V. 36, P. 135-137.

127. Pragnacharyulu P.V.P., Abushanab E. Unprecedented chlorination of 2,2'-anhydro-5,6-dihydropyrimidine nucleosides during DDQ oxidation. // Tetr. Lett. 1997. V. 38. P. 3683-3886.

128. Vinogradov S.A., Lo L.W., Jenkins W.T., Evans S.M., Koch C., Wilson D.F. Noninvasive imaging of the distribution in oxygen in tissue in vivo using near-infrared phosphors. // Biophysical Journal. 1996. V. 70. N 4. P. 1609-1617.

129. Dunphy I., Vinogradov S.A., Wilson D.F. Oxyphor R2 and G2: phosphors for measuring oxygen by oxygen- dependent quenching of phosphorescence. // Anal. Biochem. 2002. V. 310. N. 2. P. 191-198.

130. R. K. Hill, R. Carlson. A Direct Method for the Construction of Benzene Rings // J. Org. Chem. V. 30. P. 2414-2417.

131. Hambright P. Chemistry of water soluble porphyrins. // The Porphyrin Handbook. Vol. 2. (Ed. by K.M. Kadish, K.M. Smith, and R. Guilard). San Diego.: Academic Press. 2000. P. 130-200.

132. Vinogradov S.A., Lo L.W., Wilson D.F. Dendritic polyglutamic porphyrins: Probing porphyrin protection by oxygen-dependent quenching of phosphorescence. И Chem. Eur. J. 1999. V. 5. N. 4. P. 1338-1347.

133. Vinogradov S.A., Wilson D.F. Electrostatic core shielding in dendritic polyglutamic porphyrins. // Chem. Eur J. 2000. V. 6. N. 13. P. 2456-2461.

134. Hantzsch A., Lehmann M. Ben Dtsch. Chem. Ges. 1900, V. 33, P. 3668 3685.

135. Sauer J., Heldmann D. K., Hetzenegger J., Krauthan J., Sichert H., Schuster J. 1,2,4,5-Tetrazine: Synthesis and Reactivity in 412. Cycloadditions. // Eur. J. Org. Chem. 1998. P. 28852896.

136. Sander M., Jarrosson Т., Chuang S., Khan S. I., Rubin Y. Approaches to open fiillerenes: synthesis and thermal stability of cis-l bis(isobenzofuran) Diels-Alder adducts of Coo. 11 J. Org. Chem. 2007. V. 72, P. 2724-2731.

137. Soenen D. R., Zimpleman J. M., Boger D. L. Synthesis and inverse electron demand Diels-Alder reactions of3,6-bis(3,4-dimethoxybenzoyl)-l,2,4,5-tetrazine. // J. Org. Chem. 2003. V. 68. P. 3593-3598.

138. Haider N., Mereiter K., Wanko R. Synthese und 4+2.-cycioadditionsreaktionen von 1,4-Bis(trifluormethyI)pyrido[3,4-d]pyridazin. // Abstr.: Sci. Pharm. 1994. V. 62, P. 180-190.

139. Chuang S, Sander M., Jarrosson Т., James S., Rozumov E.,. Khan S. I, Rubin Y. Approaches to open fullerenes: synthesis and kinetic stability of Diels-Alder adducts of substituted isobenzofurans and C60. И J. Org. Chem. 2007. V. 72. P. 2716-2723.

140. Sammelson R. E., Olmstead M. M., Haddadin M. J., Kurth M. J. 1,2,4,5-Tetrazmes as oxidant and reactant with DBU: an unexpected formation of a novel fused tetraheterocyclic azepine. // J. Org. Chem. 2000. V. 65. P. 9265-9267.

141. Raasch M. S. Annelations with tetrachlorothiophene 1,1-dioxide. II J. Org. Chem, V. 45. N. 5. P. 856-867.

142. Lou Y., Chang J., Jorgensen J., Lemal D. Octacloroazulene. // J. Am. Chem. Soc. 2002. V. 124. P. 15302-15307.

143. Moiseev A.M., Tyurin D.D., Balenkova E.S., Nenajdenko V.G. Reactions of Acceptor Substituted Thiophene-1,1-dioxides with Cyclopentadiene: Control of Selectivity by Substitution // Tetrahedron. 2006. V. 61. P. 4139-4145.

144. OgHaruso M. A., Romanelli M. G., Becker E. I. Chemistry of Cyclopentadienones. II Chem. Rev. V. 65. N. 3. P. 261-367.

145. Howarth J., Gillespie K. Lewis Acid Catalysis of the Diels-Alder Reaction Using Niobium and Tantalum Chlorides in the Presence of Coordinating Ligands. // Molecules 2000. V. 5, P. 993-997.

146. Fukuzumi S., Yuasa J., Suenobu T. Scandium ion-promoted reduction of heterocyclic N=N double bond. Hydride transfer vs electron transfer. II J. Am. Chem. Soc. V. 124. P. 12566-12573.

147. Walsh C. J., Mandal В. K. A novel method for the peripheral modification of phthalocyanines. Synthesis and third-order nonlinear optical absorption of P-tetrakis(2,3,4,5,6-pentaphenylbenzene)phthalocyanine. // Chem. Mater. 2000. V. 12. P. 287-289.

148. Smith, M.B., March, J. March's advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure.5th ed. John Wiley&Sons, Inc. 2001. P. 1511.

149. Nguyen L.T., Senge M.O., Smith K.M. Simple methodology for syntheses of porphyrins possessing multiple peripheral substituents with an element of symmetry. I I J. Org. Chem. 1996. V. 61.3. P. 998-1003.

150. Fischer, H.; Orth, H. Die Chemie des Pyrrols; Leipzig: Akademische Verlagsgesellschaft. 1937.454 р.

151. Ulrich G., Ziessel R., Harriman A. The chemistry of fluorescent bodipy dyes: Versatility unsurpassed. II Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47, P. 1184-1201.

152. Loudet A., Burgess K, BODIPY dyes and their derivatives: syntheses and spectroscopic properties. И Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 4891-4932.

153. Zheng Q., Xu G., Prasad P.N. Conformational^ Restricted Dipyrromethene Boron Difluoride (BODIPY) Dyes: Highly Fluorescent, Multicolored Probes for Cellular Imaging. // Chem. Eur. J. 2008. V. 14, P. 5812-5819.

154. Golovkova, T. A., Kozlov, D. V., Neckers, D. C. Synthesis and properties of novel fluorescent switches. II J. Org. Chem. 2005. V. 70. P. 5545-5549.

155. Trieflinger C., Rurack K., Daub J. "Turn ON/OFF your LOV light": borondipyrromethene-flavin dyads as biomimetic switches derived from the LOV domain.// Angew. Chem., Int. Ed. 2005. V, 44, P. 2288-2291.

156. Turfan В., Akkaya E. U. Modulation of boradiazaindacene emission by cation-mediated oxidative PET. II Org. Lett. 2002. V. 4, P. 2857-2859.

157. Arbeloa Т. L., Arbeloa F. L., Arbeloa I. L., Garcia-Moreno I., Costela, A., Sastre R., Amat-Guerri F. Correlations between photophysics and lasing properties of dipyrromethene-BF2 dyes in solution. // Chem. Phys. Lett. 1999. V.299. P. 315-321.

158. Kotali A., Tsoungas P. G. Oxidation of N-aroylhydrazones of o-hydroxyaryl ketones withlead(IV)acetate: A facile route to aromatic o-diketones.// Tetr. Lett. 1987. V. 28, P. 4321-4322.

159. Kang H. C., Haugland R. P. New dibenzopyrromethene-boron diftuoride compounds used as fluorescent dyes with long wavelength absorption and emission, e.g. as labelling dyes inbiological assays. Patent US5433896-A. 1995.

160. Sharman W.M., Allen C.M., van Lier J.E. Photodynamic therapeutics: basic principles and clinical applications. I I Drug Discovery Today. 1999. V. 4. N. 11. P. 507-517.

161. Sternberg E.D., Dolphin D., Bruckner C. Porphyrin-based photosensitizers for use inphotodynamic therapy. // Tetrahedron. 1998. V. 54. P. 4151-4202.

162. Roitman L., Ehrenberg В., Kobayashi N. Spectral properties and absolute determination of singlet oxygen production yield by naphthaloporphyrins. II J. Photochem. Photobiol. A-Chem. 1994. V. 77. N I. P. 23-28.

163. Plagemann В., Renge, I., Renn A., Wild U. P. Spectroscopy and photochemistry of meso-diphenyltribenzonaphthoporphyrin at low temperatures: A novel system for hole-buming applications. И J. Phys. Chem. A. 1998. V. 102. P. 1725-1732.

164. Aramaki S., Sakai Y., Ono N. Solution-processible organic semiconductor for transistor applications: Tetrabenzoporphyrin. H Appl Phys. Lett. 2004. V. 84, P. 2085-2087.

165. Seybold P. G., Gouterman M. Porphyrins : XIII: Fluorescence spectra and quantum yields. И J. Mol. Spectrosc. 1969.V. 31. P. 1-13.

166. Barret P. A., Linstead R. P., Rundall F. G., Tuey G. A. P. Phtalocyanins and related compounds. Part XIX. Tetrabenzporphin, tetrabenzmonazaporphin and their metal derivatives. // J. Chem. Soc. 1940. P. 1079-1082.

167. Gouterman M. Spectra of porphyrins. H J. Mol. Spectros. 1961. V. 6. P. 138-163.

168. Medforth C. J., Berber D., Smith К. M., Shelnutt J. A. Tetracycloalkenyl-meso-tetraphenylporphyrins as models for the effect of non-planarity on the light absorption properties of photosynthetic chromophores. // Tetr. Lett. 1990. V. 31. P. 3719-3722.

169. Gentemann S., Medforth C. J., Ema Т., Nelson N. Y., Smith К. M., Fajer J., Holten D. Unusual picosecond '(те, тс*) deactivation of ruffled nonplanar porphyrins. // Chem. Phys. Lett. 1995. V. 245. P. 441-447.

170. Cheng R. J.6 Chen Y. R., Wang S. L., Cheng C. Y. Crystal and molecular structure of a five-coordinate zinc complex of meso-tetraphenyltetrabenzoprophyrin. // Polyhedron. 1993. V. 12. P. 1353-1360.

171. Jentzen W., Song X.-Z., Shelnutt J. A. Structural characterization of synthetic and protein-bound porphyrins in terms of the lowest-frequency normal coordinates of the macrocycle. H J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 1684-1699.

172. Jentzen W., Ma J. G., Shelnutt J. A. Conservation of the Conformation of the Porphyrin Macrocycle in Hemoproteins. // Biophys. J. 1998. V. 74. P. 753-763.

173. Senge M. O., Bischoff I. Synthesis of benzoporphyrins with one or two meso-substituents via substitution reactions. // Heterocycles 2005. V. 65. P. 879-886.

174. Giraud-Roux M., Proni G., Nakanishi K., BerovaN. Syntheses and spectroscopic properties of methylbenzoate derivatives of tetrabenzoporphyrin, application to circular dichroism studies. // Heterocycles 2003. V. 61. P. 417-235.

175. Yamada H., Kushibe K., Okujim Т., Uno H., Ono N. Novel one-pot synthesis of 5-alkenyl-15-alkynylporphyrins and their derivatisation to a butadiyne-linked benzoporphyrin dimmer. И J. Chem. Soc., Chem. Commun. 2006. P. 383-385.

176. Eastwood D., Gouterman M. Porphyrins: XVIII. Luminescence of (Co), (Ni), Pd, Pt complexes. II J. Mol. Spectros. 1970. V. 35. P. 359-375.

177. Antipas A., Gouterman M. Porphyrins. 44. Electronic states of cobalt, nickel, rhodium, and palladium complexes. II J. Am. Chem. Soc. 1983. V. 105, P. 4896-4901.

178. Sessler J. L., Johnson M. R-> Creager S. Ё., Fettinger J. C., Ibers J. Synthesis and characterization of quinone-substituted octaalkyl porphyrin monomers and dimmers. A. // J. Am. Chemical Soc. 1990. V. 112. P. 9310-9329.

179. Stulz E., Scott S. M., Ng Y. F., Bond A. D., Teat S. J., Darling S. L., Feeder N., Sanders J. K. M. Construction of Multiporphyrin Arrays Using Ruthenium and Rhodium Coordination to Phosphines. II Inorg. Chem. 2003. V. 42. P. 6564-6574.

180. Guha S„ Kang K., Porter P., Roach J. F., Remy D. E. Aranda F. J., Rao D. V. G. L. N. // Opt. Lett. 1992. V. 17, P. 264.

181. W. Kaiser and C.G.B. Garrett Two-photon excitation in CaF2:Eu2+. I I Phys. Rev. Lett. 1961. V. 7. P. 229-232

182. Helmchen F., Denk W. Deep tissue two-photon microscopy. II Nature Methods. 2006. V. 2. P. 932-940.

183. Karotki A., Drobizhev M., Dzenis Y., Taylor P. N., Anderson H. L., Rebane A. Dramatic enhancement of intrinsic two-photon absorption in a conjugated porphyrin dimmer. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. V. 6. P. 7-10.

184. Ogawa K, Ohashi A., Kobuke Y., Kamada K., Ohta K. Two-photon absorption properties of self-assemblies of butadiyne-Iinked bis(Imidazolylporphyrin). // J. Phys. Chem. В 2005. V. 10. P. 22003-22012.

185. Xu C., Webb W. W. Measurement of two-photon excitation cross sections of molecular fluorophores with data from 690 to 1050 nm. II J. Opt. Soc. Am. B. 1996. V. IS. P. 481-491.

186. Karstens Т., Kobs K. Rhodamine-B and rhodamine-101 as refence substances for fluorescence quantum yield measurements. J. Phys. Chem. 1980. V. 84. P. 1871-1872.

187. Karotki A., Drobizhev M., Kruk M., Spangler C., Nickel E., Mamardashvili N., Rebane A. Enhancement of two-photon absorption in tetrapyrrolic compounds. // J. Opt. Soc. Am. B. 2003. V. 20. P. 321-325.

188. Vinogradov S. A., Fernandez-Seara M. A., Dugan B. W, Wilson D. F. Frequency domain instrument for measuring phosphorescence lifetime distributions in heterogeneous samples. // Rev. Sci. Instrum. 2001. V. 72, P. 3396-3402.