Хорошо известно, что органические соединения, содержащие в своем составе гуанидиновый фрагмент, обладают бактерицидными свойствами и используются в качестве лечебных препаратов и фунгицидов [2]. Они не инактивируются белками и в то же время биоразлагаемы, поэтому находят широкое применение в качестве физиологически активных веществ: лекарств, антисептиков, пестицидов [4]. Гуанидиновая группировка служит началом многих лекарственных веществ (сульгин, исмелин, фарингосепт) и антибиотиков (стрептомицин, бластицидин, мильдомицин).
Благодаря наличию в таких соединениях функциональных аминогрупп, они могут быть использованы в реакциях поликонденсации для синтеза полигетероариленов, отличительной особенностью которых является сочетание высоких тепло- и термостойкостей. Кроме того, для таких полимеров характерны высокие прочностные показатели, хорошие диэлектрические свойства, высокая химическая и радиационная стойкость. Таким образом, они представляют несомненный интерес и применяются в авиации, космической технике, электронике, машиностроении и других отраслях промышленности [1].
Все вышесказанное свидетельствует об актуальности синтеза и применения новых органических соединений на основе производных гуанидина.
Объектами наших исследований являются процессы синтеза соединений, содержащих гуанидиновые и аминогуанидиновые фрагменты.
Предметом данных исследований являются синтез новых моно- и дизамещенных органических соединений на основе гуанидина, аминогуанидина, 4,4´-диацетилдифенилоксида и 4,4´-дихлордифенилкетона. Для достижения цели были поставлены и решены задачи нахождения оптимальных условий синтеза. С помощью элементного анализа, методами ИК- и ЯМР-спектроскопии осуществлена идентификация полученных соединений.
Синтез моно- и дизамещенных производных 4,4´-дихлордифенилкетона и 4,4´- диацетилдифенилоксида. Согласно мольному соотношению взаимодействием гуанидина или аминогуанидина с 4,4´-дихлодбензофеноном и 4,4´-диацетилдифенилоксидом, синтезированы новые органические соединения химической структуры I-VI.
Пример. В реакционную колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником, трубкой для подачи азота, загружали 40 мл абсолютного этанола, 2 г карбоната гуанидина (0,01 моль), 2,51 г 4,4´-дихлордифенилкетона (0,01 моль). Реакционную смесь подкисляли соляной кислотой до рН = 3. Реакцию проводили 4 часа при температуре кипения реакционной смеси. Продукт высаждали в дистиллированную воду, промывали и высушивали. После перекристаллизации из этанола Тпл = 194 °С.
Аналогично были получены остальные органические соединения химической структуры II-VI. Концентрация реакционного раствора по кетонам- 0,5 моль/л. Мольное соотношение 4,4´-диацетилдифенилоксид: гуанидин или аминогуанидин = 1:1 или 1:2. Температуры плавления равны: I = 194 °C, II = 201 °C, III = 224 °C, IV = 246 °C, V = 194 °C, VI = 200 °C.
Строение и чистоту исходных соединений и конечных продуктов определяли с помощью элементного анализа методами ИК-спектроскопии на спектрофотометре SPECORD M82. Образцы для ИК-спектроскопии готовили в виде таблеток с КBr или суспензии в вазелиновом масле. Элементный анализ проводили методом пиролизной хроматографии на приборе «Carlo Erba CHN-1108» (Италия) Спектры ЯМР были измерены на приборе Bruker DRX500 (500,13 MHz для 1H) в DMSO-d6
Задача настоящей работы - создание новых органических соединений на основе гуанидина, аминогуанидина, 4,4-дихлордифенилкетона и 4,4´-диацетилдифенилоксида, которые мы предполагаем в дальнейшем использовать как мономеры и биоцидные вещества [3].
Возможность присоединения к целлюлозным материалам соединений с аминогруппами с помощью альдиминовой связи С = N дает возможность синтеза препаратов, обладающих антимикробными свойствами [5].
Аминогуанидин NH2-NH-C( = NH)-NH2, в отличие от гуанидина NH2-C( = NH)-NH2, наряду с амино- и иминогруппой содержит гидразиновую группу. Данный фрагмент в силу своего химического строения расширяет возможности химической модификации и способен дополнительно выполнять ту или иную специфическую функцию, в частности, введение такого фрагмента приводит к усилению биоцидных свойств [4].
Задача реализуется получением соединений I-VI следующего строения:
Для получения данных соединений были изучены зависимости выхода конечных продуктов от температуры и времени синтеза и определены оптимальные условия синтеза, которые приведены в примере 1-й экспериментальной части.
Чистоту и строение полученных соединений определяли с помощью элементного анализа, ИК- и ПМР-спектроскопии. Данные элементного анализа соединений на основе 4,4´-диацетилдифенилоксида, 4,4´-дихлордифенилкетона, гуанидина или аминогуанидина (соединения I-VI) представлены в табл. 1.
ИК-спектры синтезированных органических соединений содержат сигналы, соответствующие предполагаемым структурам. Две широкие расщепленные полосы в области 3450-3070 см-1 соответствуют валентным колебаниям N-H в ассоциированных и неассоциированных группах NH2 и -NH-. Имеются полосы поглощения в области 1658 и 1570 см-1 (валентное колебание связей N = C), 1597 и 1500 см-1 - γas и γs (соответственно) для связей С = С в ароматических кольцах, 1266 см-1 Ph-O-Ph, 844 см-1 для пара-замещенных фенильных колец. Полоса 1676 см-1, характерная для метилфенилкетона, присутствует в диацетилдифенилоксиде, монокетиминах и отсутствует в дикетиминах. Остальные полосы хорошо согласуются с гуанидиновым и аминогуанидиновым фрагментами.
Таблица 1
Данные элементного анализа полученных соединений
|
Номер соединения |
Брутто-формулы |
Элементный анализ* |
|||
|
C, % |
H, % |
N, % |
CI, % |
||
|
I |
С17Н18О2N4 |
65,95/65,80 |
5,67/5,80 |
18,20/18,06 |
- |
|
II |
С18Н20ОN6 |
64,16/64,28 |
5,86/5,95 |
24,96/25,04 |
- |
|
III |
С17H20O2N4 |
65,28/64,38 |
6,36/6,41 |
17,92/17,94 |
- |
|
IV |
С18H24ON8 |
58,63/58,69 |
6,49/6,52 |
30,40/30,43 |
- |
|
V |
С14Н11CI2N3 |
57,52 /57,53 |
3,72/3,76 |
14,33/̸14,38 |
24,30/24,31 |
|
VI |
С14Н12CI2N4 |
54,70/ 54,72 |
3,72/3,76 |
18,21/18,24 |
23,08/23,12 |
Примечание. *В числителе - найдено, а в знаменателе - вычислено.
Спектры ЯМР были измерены на приборе Bruker DRX500 (500,13 MHz для 1H) в DMSO-d6. Отнесение сигналов (химические сдвиги в м.д.) проводилось относительно остаточных сигналов растворителя (для ДМСО 2,50 м.д.). Ниже приведены структуры 4,4´-диацетилдифенилоксида, моно- и дикетимина на основе аминогуанидина и 4,4´-диацетилдифенилоксида с обозначением углеродных атомов, чтобы сопоставлять полученные ЯМР-спектральные данные со структурой. Одинаковыми номерами обозначены атомы углерода, имеющие одинаковый хим. сдвиг в углеродных спектрах; протоны, связанные с ними, также имеют одинаковые хим. сдвиги в протонном спектре.
Таким образом, доказано образование моно- и дикетиминов на основе гуанидина или аминогуанидина и 4,4´-диацетилдифенилоксида.
Полученные нами соединения I-VI представляют собой перспективный ряд мономеров для получения (со)полимеров с помощью реакций поликонденсации, при этом образующиеся полимеры могут сохранять комплекс ценных свойств исходного мономера. В то же время модифицированные виниловыми кислотами они могут войти в состав композитов и нанокомпозитов на базе природных алюмосиликатов и полисахаридов, являющихся удобными полимерными матрицами, который представляют собой носители данных биологически активных веществ, способных к пролонгированной деиммобилизации.
Таблица 2
Данные ЯМР1Н спектроскопии моно- и дикетиминов на основе аминогуанидина и 4,4´-диацетилдифенилоксида.
|
Соединение |
1H |
7H |
5´H |
5H |
4H |
4´H |
"NH" |
|
VII |
2,57 с |
- |
- |
7,17 д |
8,03 д |
- |
- |
|
III |
2,54 с |
2,4 c |
7,05 д |
7,87 д |
7,97 д |
5,88 |
|
|
IV |
- |
1,22 c |
6,96 д |
- |
- |
7,81 д |
5,49 |
В табл. 2: с - синглет, д - дублет.
Заключение
Найдены оптимальные условия синтеза целевых продуктов на основе 4,4´-диацетилдифенилоксида, 4,4´-дихлордифенилкетона и производных гуанидина. С помощью элементного анализа, методами ИК- и ЯМР-спектроскопии подтверждены чистота и строение полученных соединений. Данные соединения могут иметь широкий спектр применения, а именно, их иммобилизация за счет образования альдиминовой связи С = N с активированной целлюлозой дает возможность получить различные изделия, обладающие антимикробными свойствами, кроме того синтезированные нами соединения могут быть использованы в качестве мономеров в реакциях поликонденсации с образованием полигетероариленов различного химического строения.
Рецензенты:
Алоев В.З., д.х.н., профессор ФГОУ ВПО «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия», г. Нальчик;
Газаев М.А., д.х.н., профессор, директор Кабардино-балкарского института высокогорного пчеловодства и апитерапии, г. Нальчик.
Работа поступила в редакцию 30.06.2011.