Диссертация (Комплексные соединения редкоземельных элементов с биологически активными лигандами на примере антипирина), страница 2

разработка и оптимизация методов синтеза комплексных соединений иодидов,перхлоратов и ацетатов лантаноидов с производными пиразолона;2. установление состава и строения выделенных комплексных соединений;3. изучение физико-химических свойств полученных комплексных соединений;4. 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 и экспериментальныхданных определена диаграмма областей значений рН, при которых возможно получениецелевых 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 –уточненыкристаллографическиехарактеристики.Установлено,чтодляполученныхкомплексных соединений с антипирином не происходит изменений структурного типа (типакоординации и координационного полиэдра) по ряду лантаноидов, в том числе, и в областикристаллохимической нестабильности.Выявлен ряд лигандов по их способности к комплексообразованию с редкоземельнымиэлементами и установлено, что склонность к комплексообразованию зависит от оснóвныхсвойств лиганда. На основании экспериментальных данных и результатов квантово-химических8расчетов выявлена немонотонная зависимость изменения ряда физико-химических свойствсоединений по ряду лантаноидов.Показана зависимость цитотоксичности антипириновых производных иодидов иперхлоратов лантаноидов от порядкового номера элемента и особенностей строениякомплексного соединения, в частности, от степени планарности координированного лиганда.Теоретическая и практическая значимостьЭкспериментальные и теоретические аспекты данного исследования вносят вклад визучение координационной химии редкоземельных элементов с органическими соединениями.КристаллографическиеданныедлявсехвыделенныхсоединенийдепонированывКембриджскую структурную базу данных (CCDC) и базу данных неорганических соединенийКарлсруэ (ICSD).

Данные по цитотоксичности исследованных соединений необходимы длясоздания базы данных, позволяющей прогнозировать биологическую активность соединенийопределенного состава и строения, кроме того, соединения с антипирином проявляютцитотоксические свойства для некоторых видов клеток, поэтому указанные соединения можноквалифицировать как перспективные для проведения дополнительных исследований.Положения выносимые на защиту- выявление оптимальных условий проведения синтеза для получения соединенийзаданного состава с высоким выходом;- синтез, идентификация и определение особенностей строения ранее не изученныхили малоизученных комплексных соединений редкоземельных элементов сантипирином;- установление характера зависимости свойств полученных соединений по рядулантаноидов.Апробация работыОсновные результаты работы представлены на международных конференциях:XLIV Всероссийской конференции по проблемам математики, информатики, физики ихимии.

Москва, РУДН, 21-25 апреля 2008, Секция химии; VIII Всероссийской научнопрактической конференции «Отечественные противоопухолевые препараты», 2009; XLVВсероссийской 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 Всероссийскойконференции по проблемам математики, информатики, физики и химии, Москва, РУДН, 2010,Секция химии; 3rd EuCheMS Chemistry Congress, 29.08-02.09 2010, Nuernberg, Germany; XXV9Международной Чугаевской Конференции по Координационной Химии и II МолодежнойКонференции-Школы «Физико-химические методы в химии координационных соединений»,Суздаль 6-11 июня 2011; XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии:«Фундаментальные проблемы химической науки», Волгоград, 25-30 сентября 2011; XIXМеждународной конференции «Математика.

Компьютер. Образование», Дубна, 30 января – 4февраля2012;XIIIМеждународнойнаучно-техническойконференции«Наукоемкиехимические технологии-2012», Тула, Ясная Поляна, 21-25 мая 2012; 4th EuCheMS ChemistryCongress, 26.08-30.08 2012, Prague, Czech Republic; XIX International Conference on ChemicalThermodynamics in Russia, 24.06.-28.06 2013, Russia, Moscow; XIV Международной научнотехнической конференции «Наукоемкие химические технологии-2013», Москва, МИТХТ, 1-2ноября 2013; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием«Противоопухолевая терапия: от эксперимента к клинике». Москва, РОНЦ, 20-21 марта 2014(устныйдоклад);XXIРоссийскомнациональномконгрессе«ЧЕЛОВЕКИЛЕКАРСТВО», Москва, 7 - 11 апреля 2014; XXII Российском национальном конгрессе«ЧЕЛОВЕК И ЛЕКАРСТВО», Москва, 6 - 10 апреля 2015; XXV International Conference onCoordination and Bioinorganic Chemistry.

Advancing coordination, bioinorganic and appliedinorganic chemistry.; The 50th anniversary of ICCBIC, Smolenice, Slovakia, May 31 - June 5, 2015;XXII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых«Ломоносов». Москва, МГУ имени М.В. Ломоносова, 11 – 15 апреля, 2016, секция «Инновациив химии: достижения и перспективы»; 6th EuCheMS Chemistry Congress, 10.09-15.092016, Seville, Spain.По теме диссертации опубликовано 11 статей в научных рецензируемых журналах, в томчисле 9 статей в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования РФ, и 22 тезиса докладовна международных конференциях и конференция с международным участием.Структура и объем работыДиссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, экспериментальнойчасти, обсуждения результатов, выводов, списка литературы, который насчитывает 257источников, и приложений.

Работа изложена на 255 страницах (121 страницы основноготекста), включает 64 рисунка и 18 таблиц в основной части и 108 рисунков и 21 таблицу вприложении.102. Литературный обзор2.1. Исходные соединения лантаноидов для получения комплексныхсоединений2.1.1. Галогениды лантаноидовГалогениды лантаноидов, прежде всего, их хлориды, бромиды, иодиды часто применяютдляполучениясоответствующихкомплексныхсоединений.Известно,что,хлоридылантаноидов образуют два ряда изоструктурных гидратов [20]: гептагидраты LnCl3.7H2O(Ln = La–Pr) и гексагидраты LnCl3.6H2O (Ln = Nd – Lu, Y); бромиды лантаноидов получают ввиде трех серий гидратов [21]: гептагидраты LnBr3.7H2O (Ln = La–Ce), гексагидратыLnBr3.6H2O (Ln = Pr–Dy), октагидраты LnBr3.8H2O (Ln = Ho–Lu, Y).Сведения, касающиеся гидратов иодидов лантана и лантаноидов, немногочисленны и, внекотором отношении, противоречивы.

Так, на основании низкотемпературного (153 K)рентгеноструктурного анализа монокристаллов LnI3.nH2O, полученных из водных растворовпри комнатной температуре, было обнаружено существование двух серий гидратов [22-25]:нонагидратов [Ln(H2O)9]I3 (Ln = La – Ho) и декагидратов [Ln(H2O)8]I3.2H2O (Ln = Er – Lu).Нонагидраты кристаллизуются в ромбической сингонии (пр.гр. Pmmn, a  11.5, b  8.0, c  8.8Å, Z = 2, координационный полиэдр РЗЭ – трехшапочная тригональная призма) [22].

По даннымнекоторых работ [23, 24], нонагидраты иодидов празеодима и неодима кристаллизуются вромбической сингонии (пр. гр. Pmmn, a = 11.720(2), b = 8.0163(15), c = 8.952(2) Å, Z = 2, T =298(2) K, dc = 2.700 г/см3, Ln = Pr; a = 11.6604(15), b = 8.0103(11), c = 8.9702 (16) Å, Z = 2, T =278(2) K, dc = 2.723 г/см3, Ln = Nd) координационный полиэдр – трехшапочная тригональнаяпризма, Рисунок 1). Образование нонагидратов иодидов лантаноидов было подтверждено наосновании изучения фазовых равновесий при 0º C в тройных системах с участием оксидалантаноида(III), иодоводородной кислоты и воды [26]. Декагидраты иодидов кристаллизуются вмоноклинной сингонии (пр. гр.

P21/c, a  8.2, b  12.8, c  17.1 Å, β  103.7Z = 4,координационный полиэдр – квадратная антипризма) [22]. На основании изучения спектров 17OЯМР аквакомплексов трифлатов лантаноидов состава [Ln(H2O)n](CF3SO3)3 [27], число молекулводы, входящих во внутреннюю координационную сферу, изменяется от n = 9 (Ln = La – Sm) доn = 8 (Ln = Eu – Lu). Квантово-химический расчет (метод DFT) подтвердил результатыэксперимента для [Ln(H2O)9]3+ (координационный полиэдр – тригональная трехшапочнаяпризма) и [Ln(H2O)8]3+ (координационный полиэдр – квадратная антипризма).11а)б)Рисунок 1. Строение нонагидрата иодида празеодима: (а) координационныйполиэдр; (б) фрагмент упаковки [24].Интересно, что кристаллогидраты хлорида и бромида скандия [28] ScX3.nH2O (X = Cl, Br)представляют собой изоструктурные гептагидраты, для которых характерно наличиекомплексного катиона [Sc(H2O)7]3+ и находящихся во внешней сфере хлорид- или бромидионов.

Оба эти соединения кристаллизуются в моноклинной сингонии (a  7.516, b = 7.564, c 9.468 Å, β  99.212X = Cl; a  7.714, b = 7.764, c  9.762 Å, β  98.876X = Br; Z = 2, пр. гр.P2/n, Т = 153 К), причем атом скандия(III) находится в центре пентагональной бипирамиды, ввершинах которой расположены атомы кислорода координированных молекул воды, тогда какво внешней сфере – хлорид или бромид-ионы. Длины связей Sc–O составляют около 2.095 Å(аксиальные) и 2.157(3)–2.209(4) Å (экваториальные).В состав октагидрата иодида скандия [28] входят комплексные катионы [Sc(H2O)7]3+, атакже внешнесферные иодид-ионы и молекула кристаллизационной воды (моноклиннаясингония, a = 13.584, b = 8.216, c = 14.172 Å, β = 113.405, Z = 4, пр. гр.

P21/с, Т = 153 К).Координационный полиэдр представляет собой искаженную пентагональную пирамиду, длинысвязейSc–Oсоставляют2.109(3),2.183(3)Å(аксиальные)и2.157(3)–2.219(3)Å(экваториальные). В работе [25] показано, что за счет высокой склонности аквакатионовскандия(III) к протолизу, в водном растворе образуются двуядерные комплексы с мостиковымигидроксо-группами состава [(H2O)5Sc(-OH)2Sc(H2O)5]Br4·2H2O и [(H2O)5Sc(-OH)2Sc(H2O)5]I4(координационный полиэдр для атома скандия – одношапочная тригональная призма), тогдакак бóльшие по размеру катионы лантана(III) координируют, помимо атомов кислородамолекул воды, еще и мостиковые галогенид (хлорид-, бромид-) ионы, например, в соединении[(H2O)7La(-Br)2La(H2O)7]Br4 [25]. Строение полигидрата хлорида скандия состава12[(H2O)5Sc(-OH)2Sc(H2O)5]Cl4·2H2O, изоструктурного соответствующему бромиду[(H2O)5Sc(-OH)2Sc(H2O)5]Br4·2H2O, описано в работе [29].Существуют и многоядерные иодиды-гидроксиды лантаноидов, например, La7(OH)18I3.Кристаллическая структура гептаядерного La7(OH)18I3 (гексагональная сингония, пр.