Диссертация (Синтез и свойства амфифильных порфиринов и фотоактивные конъюгаты на их основе), страница 4

Однако в случае порфирина с меньшеймолекулярной массой осаждение не удалось провести, так как продукт представляет собоймаслообразное вещество, выход целевого продукта составлял 93%. В случае с М= 2000 Dанеобходимый порфирин быстро выпадал в присутствии диэтилового эфира в виде21твердого осадка с выходом 87%. ПЭГ-содержащий порфирин в данной статье былполучен для использования в качестве катализатора в реакции фотоокисления.Схема 9.OHOMsO+NHNNHNOHHOCs2CO3/ DMFOHOONHNNHNOOOOOO31= MeO-(CH2CH2O)n-CH2CH2-Присоединение молекул ПЭГ также можно осуществить, используя амидную связь.Сообщается о синтезе новых порфиринов, функционализованных ПЭГ по одному, двум,трем и четырем положениям в фенильных кольцах порфиринов [52].

Так, каминосодержащим порфиринам присоединяют остатки гликолевого ангидрида в DMF притемпературе 25°C, а потом проводят конденсацию гексаэтиленгликоля с полученнымпродуктом в присутствии HOBt, EDCи ТЭА (схема 10).Схема 10.22Реагенты и условия проведения реакций: а)NaNO2/TFA, SnCl2/HCl 65°C (35-53%), b) гликолевыйангидрид, DMF, 25°C, 24 ч (93-100%), c) NH2CH2CH2(OCH2CH2)5COOtBu / HOBt/EDCl/Et 3N/DMF, 25°C, 48 ч(40-64%), d) CHCl 3/TFA 1:3, 25°C, 4 ч (100%)2.1.3.

Синтез порфиринов, содержащих тиогруппыОсобое место среди активных функциональных групп занимают тиольныезаместители, т.к. они способны связывать различные лиганды за счет ковалентныхвзаимодействий, а также могут образовывать монослои на поверхности металлическихподложек (серебро, золото). Также тиолсодержащие порфирины представляют особыйинтерес, позволяя контролировать ориентацию порфиринового кольца с помощьюизменения количества и расположения боковых цепей, например, чтобы достичьперпендикулярной или копланарной ориентации монослоев порфиринов [53, 54]. Наряду стиольными часто используются тиоацетатные группы. Модифицированные порфиринамизолотые нанокластеры представляют интерес с точки зрения практического применения:они могут быть использованы как новый тип светопреобразующих материалов,фотокатализаторов, химических и биохимических сенсоров и молекулярных устройств[55-57].Несмотря на многочисленные примеры применения тетрапирролов в катализе,фотовольтаике и медицине, синтез порфиринов со свободными тиольными группами по23прежнему являетсядостаточносложнойзадачей.Работ,посвященныхсинтезутиопорфиринов, относительно немного.

Основным подходом к получению синтетическихпорфиринов является монопиррольная конденсация. Тиолсодержащие порфирины, вотличие от тиоацетильных производных, не могут быть напрямую получены этимметодом: основной способ их синтеза – гидролиз тиоацетатов.

Анализ литературныхданных показывает, что для получения тиольных порфиринов могут быть выбраны двесинтетические стратегии: 1) модификация мезо-арильных групп в порфиринахпредшественниках; 2) использование замещенных бензальдегидов для конденсации спирролом. Гидролиз тиоацетатных групп с получением тиолов проводят на конечнойстадии синтеза.Модификация мезо-арильныхсоответствииспервойстратегией,групп в порфиринах-предшественниках. Висходнымисоединениямидляполучениятиолсодержащих мезо-порфиринов служат порфирины, имеющие в фенильных кольцахгидроксильные или аминогруппы.

В работах авторов [58] был предложен метод синтезатиолсодержащих порфиринов из амино-предшественников. Согласно этому методу, напервом этапе была проведена конденсация свободной аминогруппы в фенильных кольцах5-(4-аминофенил)-10,15,20-трис(3,5-ди-трет-бутилфенил)порфирина36срядомсвободных галогенкислот в присутствии конденсирующего агента EDC и DMAP.

Далееиспользовали тиоэтерификацию полученных бромидов 37a-d тиоацетатом калия сполучением соединений 38a-d. Снятие ацетильной защиты в щелочных условияхприводило к образованию тиолов 39a-d (схема 11).Схема 11.24Реагенты и условия проведения реакций: i.Br(CH2)nCOOH (n= 3, 5, 7, 11), EDC, DMAP; ii.

KSCOCH3,ТГФ, t°C; iii. KOH.В работе [59] были синтезированы транс-A2B2-тиолпорфирины. В этом случае вкачестве исходного был получен транс-аминопорфирин 40, который конденсировали с12-бромдодекановой кислотой в присутствии EDC и DMAP. Интересен предложенныйавторамиспособ конвертированиябромида втиол: продукт 41обрабатывалитрифенилметантиолом, а затем проводили гидролиз в присутствии TFA и триэтилсилана собразованием целевого продукта 42 (схема 12).

В ходе гидролиза наблюдали образованиепобочных порфириновых димеров за счет окисления дисульфидных связей.Схема 12.25Реагенты и условия проведения реакций: i. Br(CH2)11COOH, EDC, DMAP; ii. (C6H5)3CSH; iii. TFA, SiHEt 3Синтез тиолсодержащих порфиринов может быть также осуществлен изгидроксизамещенныхпорфиринов,которыефункционализируютдибромалканами.Превращение бром-предшественников в тиоацетаты и удаление на последнем этапеацетильной защиты дает целевые порфирины с терминальной тиольной группой [60-63]. Вработах [60, 61] удаление этой защитной группы проводили под действием цианидатетрабутиламмония (TBACN) в органической среде (смесь хлороформ-метанол) принагревании до 50°С. Для снятия ацетильной защиты с тиольной группы авторы [62]использовали щелочной гидролиз в водно-метанольном растворе в инертных условиях.Интересный синтетический подход был использован в работе [63].

Бром-предшественник43 обрабатывали бис(триметилсилил)сульфидом в ТГФ в присутствии TBAF собразованием тиола 44 (схема 13).Схема13.26Реагенты и условия проведения реакций: i. (Me3Si)2S, ТГФ, TBAF.Для синтеза тиопорфиринов была использована Pd-катализируемая реакция кросссочетанияСудзуки-Мияура[64,65].Конденсацией5,15-мезо-бром-замещенногопорфирина 45 с борилированным производным 46 был получен продукт 47 [66] (схема14). При подборе условий проведения реакции было установлено, что наибольший выход(62%) достигается при использовании карбоната цезия в среде толуола и н-бутанола.Целевой порфирин 46 давал стабильные самособирающиеся монослои (SAMs) наповерхности золотого электрода.Схема 14.Реагенты и условия проведения реакций: i. Pd(Ph3)4, Cs2CO3, толуол, n-BuOH, H2O.Подобным методом была синтезирована серия бромпорфиринов 48a-I [67],которые вводили в Pd-катализируемую реакцию с образованием связи C-S в ряду27порфиринов49a-i(Схема15).2-Этилгексил-3-меркаптопропионоваягруппавсоединениях 49a-i оказалась хорошо уходящей, а в присутствии этилата натрияпроисходило образование димеров.Схема 15.Реагенты и условия проведения реакций: i.

Pd2(dba)3 (2.5% моля), 4,5-бис(дифенилфосфино)-9,9-диметилксантен (5% моль), iPr 2NEt, толуол, 80 °C, аргон, 16–24 ч.ПорфиринR1R2MПродуктВыход48aTolylPhZnII49a85PhII49b76IIреакцииPh48bZn48cPhHZn49c7648dTolylPh2H49d7048eTolylH2H49e6848fTolylHNiII49f72PhII49g63II49h68II49i65Tolyl48gPh48h48i1-EthylpropylNiPhNin-ButylNiСинтез с использованием серосодержащих бензальдегидов. Альтернативнымподходом к синтезу тиольных производных порфиринов является использованиесеросодержащихбензальдегидов.Вработе[68]синтезп-[(6-ацетилтио)гексилокси]бензальдегида 50 осуществляли в две стадии: алкилировали пгидроксибензальдегид1,6-дибромгексаномвводно-щелочномрастворе,азатемпроводили тиоэтерификацию полученного бромида тиоуксусной кислотой (схема 16).Подобный подход был применен и в работе [69]. Конденсация бензальдегида 50 спирролом проводилась по методу МПК в мягких условиях [34].

Защитную группу втиоацетат-защищенном порфирине 51 удаляли в инертной среде щелочным гидролизом всмеси метанол-хлороформ с образованием продукта 52.Схема 16.28Реагенты и условия проведения реакций: i. Br(CH2)6Br, KOH, H2O; ii. CH3COSH, CHCl3; iii. C6H5CHO,pyrrole, BF 3·OEt2; iv. DDQ; v. KOH, MeOH/CHCl3.4-(5-Тиоацетоксипентил)бензальдегид 57 был получен по методу палладийкатализируемой реакции кросс-сочетания Соногаширы, исходя из 4-бромбензальдегида53. Выход 4-(5-хлоро-1-пентинил)бензальдегида составил 79% (схема 17).

Далее дляпредотвращения побочных реакций альдегид 54 был превращен в ацеталь 55, которыйвосстанавливали с помощью RhCl(PPh3)3 в соединение 56 с количественным выходом.Тиоацетатную группу в соединение 56 вводили с помощью нуклеофильного замещенияатома хлора тиоацетатом калия с выходом 98%, а конечный альдегид 57 получалигидролизом ацетальной группы.Схема 17.29Реагенты и условия проведения реакций: i. 5-хлоро-1-пентин, Pd(OAc) 2, PPh3, NEt 3, CuI, ТГФ,rt; ii. этиленгликоль, TsOH, бензол, нагрев, 12 ч; iii.RhCl(PPh3)3, H2, бензол, 20°С, 14 ч; iv.KSAc, нагрев, 13 ч, 56 °C; v. TsOH, ацетон, H2O, нагрев, 14 ч.2.1.4. Синтез галогенсодержащих порфириновНаиболее часто использующийся галогеновый заместитель в мезо-положенияхпорфиринов – бром, реже используются фтор, хлор, йод.

Йод и бром в мезо-положенияхлегко вступают в реакции нуклеофильного замещения с аминами, тиолами, используютсяв реакции кросс-сочетания, а также «Click»-реакции [28, 67, 70]. Галогенсодержащиепорфиринылегкополучаютсявмягкихусловияхизсоответствующихгалогенбензальдегидов и пиррола по методу Линдсея с выходами 20-35% [34]. Длятетракис(4-хлорофенил)порфиринабылзафиксированвыходфункционализациимолекул50%помодифицированному методу Адлера [23] (табл.1).Сточкизрениядальнейшейинтереснымисоединениями являются мезо-арилпорфирины, имеющие терминальный атом брома наконце алкильных остатков.

Эти соединения легко подвергаются модификации. Так, внашей лаборатории авторами [71] была получена серия амфифильных длинноцепныхмезо-арилпорфиринов с терминальными пиридиниевыми группами 58a,b. Схема синтезавключала конденсацию по методу Линдсея [34] пиррола с замещенными бензальдегидами,несущими остатки бромзамещенных жирных кислот с образованием порфиринов 57a,b, ипоследующую модификацию терминальных групп в длинноцепных заместителях (схема18).Схема 18.Реагенты и условия проведения реакций: i – пиррол, CH2Cl2, BF3•OEt 2, ii – DDQ.30Подобные порфирины с терминальными атомами брома могут быть полученыисходя из гидрокси-замещенных порфиринов.