Автореферат (Комплексные соединения редкоземельных элементов с биологически активными лигандами на примере антипирина)

На правах рукописиСкрябинаАлена ЮрьевнаКОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХЭЛЕМЕНТОВ С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИЛИГАНДАМИ НА ПРИМЕРЕ АНТИПИРИНА02.00.01 ― Неорганическая химияАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМосква ― 2017Работа выполнена на кафедре Неорганической химии им. А.Н. Реформатского институтатонких химических технологий в Федеральном государственном бюджетномобщеобразовательном учреждении высшего образования «Московский технологическийуниверситет» (МИТХТ).Научный руководитель:кандидат химических наук, доцентРукк Наталия СамуиловнаОфициальные оппоненты:Кискин Михаил Александровичдоктор химических наук, профессор РАН, ведущийнаучный сотрудник лаборатории химиикоординационных полиядерных соединенийФедерального государственного бюджетногоучреждения науки Института общей и неорганическойхимии им.

Н.С. Курнакова Российской академии наук(ИОНХ РАН)Цымбаренко Дмитрий Михайловичкандидат химических наук,младший научный сотрудник лабораториихимии координационных соединений кафедрынеорганической химии Химического факультетаМосковского Государственного Университетаимени М.В. ЛомоносоваВедущая организация:Федеральное государственное автономноеобразовательное учреждение высшего образования«Российский университет дружбы народов» (РУДН)Защита диссертации состоится « »2017 г.

вчасов в ауд. М-119 на заседаниидиссертационного совета Д 212.131.10 в ФГБОУ ВО «Московский технологическийуниверситет» по адресу: 119571, г. Москва, проспект Вернадского, д. 86.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского технологическогоуниверситета по адресу: 119545, г. Москва, проспект Вернадского, д. 78, МИРЭА и насайте: https://www.mirea.ru/science-and-innovation/dissertation-tips/dissertation-council-d-212131-10С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайте: https://www.mirea.ru/scienceand-innovation/dissertation-tips/dissertation-council-d-212-131-10Автореферат разослан «»2017 г.Ученый секретарьдиссертационногосовета Д 212.131.10кандидат химических наук,Никишина Елена Евгеньевна2Общая характеристика работы.Актуальность проблемыИнтерес к редкоземельным элементам (РЗЭ) обусловлен возможностьюприменения их соединений в различных областях науки и техники, в том числе и дляполучения материалов с заранее заданным набором свойств.

Соединения лантаноидовиспользуются в качестве катализаторов, ВТСП-керамики, проводящих материалов,добавок к различным сплавам для улучшения механической прочности, коррозионнойстойкости и жаропрочности, для получения специальных сортов стекла, в атомнойтехнике, для изготовления светящихся составов и люминесцентных материалов, в радиои оптоэлектронике, а также в качестве спектральных зондов для изучения структурырастворов. Известно также, что ионы европия(III) могут заменять ионы кальция(II) ислужить люминесцентной пробой в бионеорганической химии, тогда как соединения наоснове иттрия с добавками иттербия и эрбия – в роли люминесцентных биомаркеров дляобнаружения раковых клеток в биомедицинских препаратах.

Комплексы лантаноидов скарбамидом и сходными соединениями могут найти применение в медицине(контрастные материалы в рентгенографии) и т.д., а их амидные соединенияперспективны как катализаторы в органическом синтезе. Кроме того, некоторыегетероядерные комплексы лантаноидов, в том числе и гетероядерныеполиоксометаллаты (POM) обладают интересными магнитными свойствами иперспективны еще и в связи с тем, что стабилизируют неустойчивые степени окислениялантаноидов, причем одновременное присутствие ионов различных металлов позволяетполучать необычные по строению и свойствам соединения. С этой точки зрениягалогениды лантаноидов, прежде всего, их хлориды, бромиды и иодиды, привлекают ксебе внимание как исходные вещества для получения соответствующих комплексныхсоединений. Иодиды и оксоиодиды лантаноидов весьма перспективны для изготовленияметаллогалогенных ламп, более эффективных, чем лампы накаливания.

Сцинтилляторына основе оксоиодидов могут использоваться в позитронно-эмиссионной томографии(PET) и однофотонной позитронно-эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) ит.д. Соединения РЗЭ могут найти применение в медицине в качестве контрастныхвеществ (например, соединения гадолиния) при МРТ-исследованиях с контрастом,люминесцентных проб, антиоксидантов, противоопухолевых средств, проявляющихцитотоксичность по отношению к различным видам раковых клеток, и т.д.Известно,чтопроизводныепиразолона,являясьнестероиднымипротивовоспалительнымипрепаратами,обладаютанальгезирующимипротивовоспалительным действием.

Эти препараты блокируют синтез простагландинов– веществ, обладающих разнообразной физиологической активностью, в том числеявляющихся медиаторами воспаления, а также обеспечивающих рост опухолевых клеток– путём ингибирования фермента циклооксигеназы. В этой связи представляет интересизучение комплексных соединений редкоземельных элементов с биологическиактивными лигандами, в частности с антипирином (АР) и родственными соединениями.Постановка цели и задачи исследованияЦелью настоящей работы является установление закономерностей в изменениистроения и ряда физико-химических свойств комплексных соединений иодидов иперхлоратов редкоземельных элементов с некоторыми производными пиразолона, атакже оценка их биологической активности.31.2.3.4.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующиезадачи:разработка и оптимизация методов синтеза комплексных соединений иодидов,перхлоратов и ацетатов лантаноидов с производными пиразолона;установление состава и строения выделенных комплексных соединений;изучение физико-химических свойств полученных комплексных соединений;выявление закономерностей в изменении строения и свойств выделенныхкомплексов.Научная новизнаРазработаны методики синтеза комплексных соединений иодидов и перхлоратовредкоземельных элементов с антипирином, позволяющие получить с высоким выходомкомплексные соединения заданного состава.

На основании литературных иэкспериментальных данных определена диаграмма областей значений рН, при которыхвозможно получение целевых соединений не содержащих примесей других фаз.Выделены и исследованы 40 соединений, в том числе, впервые синтезировано иструктурно охарактеризовано 31 координационное соединение, а для четырех из них –уточнены кристаллографические характеристики.

Установлено, что для полученныхкомплексных соединений с антипирином не происходит изменений структурного типа(типа координации и координационного полиэдра) по ряду лантаноидов, в том числе, и вобласти кристаллохимической нестабильности.Выявлен ряд лигандов по их способности к комплексообразованию средкоземельными элементами и установлено, что склонность к комплексообразованиюзависит от оснóвных свойств лиганда. На основании экспериментальных данных ирезультатов квантово-химических расчетов выявлена немонотонная зависимостьизменения ряда физико-химических свойств соединений по ряду лантаноидов.Показана зависимость цитотоксичности антипириновых производных иодидов иперхлоратов лантаноидов от порядкового номера элемента и особенностей строениякомплексного соединения, в частности, от степени планарности координированноголиганда.Личный вклад автораАвтором были разработаны методики получения, синтезированы и выделены свысокими выходами новые координационные соединения РЗЭ.

Синтезировано 40малоизученных соединений, интерпретированы и обобщены результаты химическогоанализа, ренгенодифракционных, термогравиметрических исследований, и ИКспектроскопии полученных соединений.Теоретическая и практическая значимостьЭкспериментальные и теоретические аспекты данного исследования вносят вклад визучение координационной химии редкоземельных элементов с органическимисоединениями.

Кристаллографические данные для всех выделенных соединенийдепонированы в Кембриджскую структурную базу данных (CCDC) и базу данныхнеорганических соединений (ICSD, Карлсруэ). Данные по цитотоксичностиисследованных соединений необходимы для создания базы данных, позволяющейпрогнозировать биологическую активность соединений определенного состава истроения, кроме того, соединения с антипирином проявляют цитотоксические свойствадля некоторых видов клеток, поэтому указанные соединения можно квалифицировать какперспективные для проведения дополнительных исследований.4Положения выносимые на защиту:- выявление оптимальных условий проведения синтеза для получения соединенийзаданного состава с высоким выходом;- синтез, идентификация и определение особенностей строения ранее неизученных или малоизученных комплексных соединений редкоземельныхэлементов с антипирином;- установление характера зависимости свойств полученных соединений поряду лантаноидов.Апробация работыОсновные результаты работы представлены на международных конференциях:XLIV Всероссийской конференции по проблемам математики, информатики,физики и химии.

Москва, РУДН, 21 – 25 апреля 2008, Секция химии;VIII Всероссийской научно-практической конференции «Отечественныепротивоопухолевые препараты», 2009;XLV Всероссийской конференция по проблемам математики, информатики,физики и химии. Москва, РУДН, 2009, Секция «Неорганическая химия»;XVII Международной конференции «Математика.

Компьютер. Образование»,Дубна, 25 – 30 января 2010;XLVI Всероссийской конференции по проблемам математики, информатики,физики и химии, Москва, РУДН, 2010, Секция химии;3rd EuCheMS Chemistry Congress, 29.08 – 02.09 2010, Nuernberg, Germany;XXV Международной Чугаевской Конференции по Координационной Химии и IIМолодежнойКонференции-Школы«Физико-химическиеметодывхимиикоординационных соединений», Суздаль 6 – 11 июня 2011;XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии: «Фундаментальныепроблемы химической науки», Волгоград, 25 – 30 сентября 2011;XIXМеждународнойконференции«Математика.Компьютер.Образование», Дубна, 30 января – 4 февраля 2012;XIII Международной научно-технической конференции «Наукоемкиехимические технологии-2012», Тула, Ясная Поляна, 21 – 25 мая 2012;4th EuCheMS Chemistry Congress, 26.08-30.08 2012, Prague, Czech Republic;XIX International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, 24.06.-28.062013, Russia, Moscow;XIV Международной научно-технической конференции «Наукоемкиехимические технологии-2013», Москва, МИТХТ, 1 – 2 ноября 2013;Всероссийской научно-практической конференции с международным участием«Противоопухолевая терапия: от эксперимента к клинике».

Москва, РОНЦ, 20-21 марта2014 (устный доклад);XXIРоссийскомнациональномконгрессе«ЧЕЛОВЕКИЛЕКАРСТВО», Москва, 7 - 11 апреля 2014.XXIIРоссийскомнациональномконгрессе«ЧЕЛОВЕКИЛЕКАРСТВО», Москва, 6 - 10 апреля 2015.XXV. International Conference on Coordination and Bioinorganic Chemistry. AdvancingCoordination, Bioinorganic and Applied Inorganic Chemistry, May 31 – June 5, 2015,Smolenice, Slovakia;XXII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодыхученых «Ломоносов». Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова, 11 – 15 апреля, 2016, секция«Инновации в химии: достижения и перспективы»;6th EuCheMS Chemistry Congress, 10.09-15.09 2016, Seville, Spain.5ПубликацииПо теме диссертации опубликовано 11 статей в научных рецензируемыхжурналах, в том числе 9 статей в журналах, рекомендованных ВАКМинобразования РФ, и 22 тезиса докладов на международных конференциях иконференция с международным участием.Структура и объем работыДиссертационная работа состоит из введения, литературного обзора,экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка литературы, которыйнасчитывает 257 источников, и приложений.

Работа изложена на 255 страницах (121страницы основного текста), включает 64 рисунка и 18 таблиц в основной части и 108рисунков и 21 таблицу в приложении.Основное содержание работыГлава 1. ВведениеОбоснованиеисследования.актуальноститемыдиссертации,постановкацелейизадачГлава 2. Литературный обзорСодержит анализ и обобщение литературных данных о галогенидах, перхлоратах,ацетатах и мостиковых аква-оксо-гидроксо соединениях лантаноидов, а такжекомплексных соединениях лантаноидов с некоторыми органическими лигандами. Взаключении литературного обзора сделан вывод о современном состоянии химиикомплексных соединений РЗЭ, приводится обоснование целей и задач диссертационнойработы.Глава 3. Экспериментальная частьВ главе описаны методики синтеза, а также химические и физико-химическиеметоды анализа полученных соединений.