Комплексные соединения редкоземельных элементов с некоторыми биологически активными лигандами

Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Московский государственный университет тонких химических технологийимени М.В. Ломоносова»На правах рукописиСкрябина Алена ЮрьевнаКОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХЭЛЕМЕНТОВ С НЕКОТОРЫМИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИЛИГАНДАМИ02.00.01 – Неорганическая химияДиссертация на соискание ученой степени кандидата химических наукНаучный руководителькандидат химических наук, доцентРукк Наталия СамуиловнаМосква 20142Содержание работы1.

Введение………………………………………………………………………….….………42. Литературный обзор…………………………………………………………….……..…….82.1. Исходные соединения лантаноидов для получения комплексных соединений……82.1.1. Галогениды лантаноидов…………………………………………………..…..82.1.2. Оксоиодиды лантаноидов……………………………………………….……112.1.3. Многоядерные комплексные соединения лантаноидов, содержащие оксогидроксо-аква лиганды ……………………………………………………182.1.4. Перхлораты лантаноидов и комплексные соединения на их основе………222.1.5. Ацетаты лантаноидов………………………………………………………....272.2. Комплексные соединения лантаноидов с некоторыми органическимилигандами………………………………………………………………….......342.2.1.

Антипирин. Свойства и строение…………………………………………....372.2.2. Соединения протонированного антипирина. Комплексные соединенияs-, p-, d-элементов с антипирином ……………………………………………..…..382.2.3. Комплексные соединения солей лантаноидов с антипирином………….....402.2.4. Комплексные соединения лантаноидов с производными антипирина……422.3.

Комплексные соединения лантаноидов, проявляющие биологическуюактивность………………………………………………………………….......442.4. Квантово-химические расчеты в применении к соединениях лантаноидов……....523. Экспериментальная часть………………………………………………………………….543.1. Характеристика исходных веществ………………………………………………….543.2. Методика эксперимента………………………………………………………………563.2.1. Синтез соединений……………………………………………………………563.2.2.

Методы химического анализа………………………………………………..593.2.3. ИК- и КР-спектроскопия………………………………………………….......613.2.4. Рентгенофазовый анализ……………………………………………………...613.2.5. Рентгеноструктурный анализ………………………………………………....613.2.6. Термический анализ………………………………………………...………....613.2.7. Изучение цитотоксичности…………………………………………………...623.2.8. Квантово-химические расчеты……………………………………………..... 654. Результаты исследования…………………………………………………………………..674.1.

Многоядерные иодиды РЗЭ…………………………………………………………...674.1.1. Иодид ди(μ-гидроксо)бис(пентаакваскандия(III))…………………………..6734.1.2. Октагидрат иодида декагидроксо(23-аква)гексалантана(III) и октагидратиодида декагидроксо(23-аква)гексанеодима(III)…………………………704.2. Иодиды гексакис(антипирин)лантаноидов(III)……………………….……………..734.3. Перхлораты гексакис(антипирин)лантаноидов(III)…………………………………824.4. Ацетаты лантаноидов……………………………………………………………….....924.5. Тетрафенилборат гексакис(антипирин)неодима(III) …………………………….....964.6. Квантово-химический расчет длин связей и колебательных спектров вкомплексных катионах антипириновых производных антаноидов……………….…..974.7. Результаты исследования цитотоксичности соединений…………………………..1055.

Обсуждение результатов………………………………………………………………......1146. Выводы……………………………………………………………………………………...1207. Список сокращений………………………………………………………………………...1228. Список литературы…………………………………………………………………………1259. Список иллюстративного материала ……………………………………………………..14710.

Приложение………………………………………………………………………………..15611. Список публикаций………………………………………………………………………..23841. ВведениеАктуальность проблемыИнтерес к редкоземельным элементам (РЗЭ) обусловлен возможностью применения ихсоединений в различных областях науки и техники, в том числе и для получения материалов сзаранее заданным набором свойств. Соединения лантаноидов используются в качествекатализаторов, ВТСП-керамики, проводящих материалов [1], добавок к различным сплавам дляулучшения механической прочности, коррозионной стойкости и жаропрочности, для полученияспециальных сортов стекла, в атомной технике, для изготовления светящихся составов илюминесцентных материалов [2, 3], в радио- и оптоэлектронике, а также в качествеспектральных зондов для изучения структуры растворов [4].

Известно также, что ионыевропия(III) могут заменять ионы кальция(II) [5] и служить люминесцентной пробой вбионеорганической химии, тогда как соединения на основе иттрия с добавками иттербия иэрбия – в роли люминесцентных биомаркеров для обнаружения раковых клеток вбиомедицинских препаратах [6]. Комплексы лантаноидов с карбамидом и сходнымисоединениями могут найти применение в медицине (контрастные материалы в рентгенографии)и т.д. [7], а их амидные соединения (в частности эрбия и гадолиния) перспективны каккатализаторы в органическом синтезе [8].

Кроме того, некоторые гетероядерные комплексылантаноидов, в том числе и гетероядерные полиоксометаллаты (POM) обладают интереснымимагнитными свойствами [9-11]. Последние перспективны еще и в связи с тем, что вгетероядерных полиоксометаллатах стабилизируются неустойчивые степени окислениялантаноидов, причем одновременное присутствие ионов различных металлов позволяетполучать необычные по строению и свойствам соединения [12, 13]. С этой точки зрениягалогениды лантаноидов, прежде всего, их хлориды, бромиды и иодиды, привлекают к себевнимание как исходные вещества для получения соответствующих комплексных соединений.Иодиды и оксоиодиды лантаноидов весьма перспективны для изготовления металлогалогенныхламп, более эффективных, чем лампы накаливания [14]. Сцинтилляторы на основе оксоиодидовмогут использоваться в позитронно-эмиссионной томографии (PET) и однофотоннойпозитронно-эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) и т.д.

Соединения РЗЭ могутнайти применение в медицине в качестве контрастных веществ (например, соединениягадолиния) при МРТ-исследованиях с контрастом, люминесцентных проб, антиоксидантов,противоопухолевых средств, проявляющих цитотоксичность по отношению к различным видамраковых клеток, и т.д. [15-17].5Известно, что производные пиразолона, являясь нестероидными противовоспалительнымипрепаратами,обладаютанальгезирующимипротивовоспалительнымдействием.Этипрепараты блокируют синтез простагландинов – веществ, обладающих разнообразнойфизиологической активностью, в том числе являющихся медиаторами воспаления, а такжеобеспечивающих рост опухолевых клеток – путём ингибирования фермента циклооксигеназы[18, 19]. В этой связи представляет интерес изучение комплексных соединений редкоземельныхэлементов с биологически активными лигандами, в частности с антипирином (АР) иродственными соединениями.Постановка цели и задачи исследованияЦелью настоящей работы является установление закономерностей в изменении строенияи ряда физико-химических свойств комплексных соединений иодидов и перхлоратовредкоземельных элементов с некоторыми производными пиразолона, а также оценка ихвозможного применения.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:1.

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 в различных областях значений рН.

Определенаобласть значений рН, в которой возможно получение целевых соединений, не содержащихпримесей других фаз.Выделены, идентифицированы и структурно охарактеризованы 40 новых соединенийсостава: [(H2O)5Sc(OH)2Sc(H2O)5]I4, [Ln6(H2O)23(OH)10]I8.8H2O (Ln = La, Nd), [Ln(AP)6]I3 (Ln =Sc, La-Nd, Sm-Gd, Dy-Lu), [Ln(AP)6](ClO4)3 (Ln = Sc, Y, La-Nd, Sm-Gd, Dy-Lu),[Nd(AP)6][BPh4]3,атакжеперхлоратыантипириния[APH]ClO4·H2Oи[(АР)2H]СlO4.Установлено, что для полученных комплексных соединений не происходит измененийструктурного типа (типа координации и координационного полиэдра) по ряду лантаноидов, втом числе, и в области кристаллохимической нестабильности.6Выявлен 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-химическихрасчетов выявлена немонотонная зависимость изменения физико-химических свойств (длинысвязей Ln-O, температура плавления (для соединений иодидов), параметры элементарныхячеек) соединений по ряду лантаноидов.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- оптимальные условия проведения синтеза для получения соединений заданного составас высоким выходом;- установление особенностей строения синтезированных комплексных соединенийредкоземельных элементов с антипирином;- результаты изучения свойств по ряду 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-практическойконференции «Отечественные противоопухолевые препараты», 2009; XLV Всероссийскойконференция по проблемам математики, информатики, физики и химии.