Комплексное соединение гидроксипроизводного динитробензофуроксана с платиной(II) Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.793,51.7 КС

Л. Р. Галимзянова, Е. В. Гусева

КОМПЛЕКСНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ГИДРОКСИПРОИЗВОДНОГО ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАНА С ПЛАТИНОЙ(11)

Ключевые слова: гидроксипроизводные динитробензофураксана, динатриевый комплекс 4,6-динитро-1-оксобенз[6,5-c]-2,1,3-

оксадиазолдиола-5,7, тетрахлорид платины, фрагментация.

Установлены пути фрагментации комплексного соединения платины(11) с гидроксипроизводным динитробензофураксана. Анализ спектра ЯМР13С позволил дополнительно подтвердить характер координации органического лиганда с ионами платины(И) и структуру комплекса.

Keywords: Dinitrobenzofuroxane hydroxyderivatives, disodium 4,6-dinitro-1-oxobenz[6,5-c]-2,1,3-oxadiazoldiol-5,7 complex, platinum tetrachloride, fragmentation.

The ways offragmentation of the complex compound ofplatinum(II) with dinitrobenzofuroxane hydroxyderivatives was established. The coordination nature and the structure of the platinum ions(II) complex with organic ligand led to further confirm with the 13С NMR spectral analysis.

Введение

С целью получения новых биологически активных веществ ранее нами синтезировано комплексное соединение платины(М) на основе диоксифункцио-нализированного динитробензо-фураксана - соединение I (рис. 1). Подробные сведения по методикам синтеза содержатся в публикации [1].

OH2

O* ^O—Pt-N I

Cl

HO

О, 4 О^з\

II5 I 3 о

°^0- О-О^ч2

о 0 о

Рис. 1 - Структурная формула комплекса I без учета кристаллизационной воды

В литературе имеются многочисленные данные об основных направлениях фрагментации молекулярных ионов, близких к бензофуроксанам, а также бензофураксанов и динитробензофураксанов [2-4], однако основные направления распада соединения I, не изучены. С целью изучения структуры нами исследованы масс-спектры и спектры ЯМР13С соединения I, а также проведены исследования на термическую устойчивость методом совмещенного термического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрией (ТГ/ДСК), оценена индивидуальность соединения с помощью порошковой дифрактографии.

Экспериментальная часть

Для исследования использовали полученный ранее комплекс I, методика его получения и методика получения лиганда И (динатриевый комплекс 4,6-динитро-1-оксобенз[6,5-с]-2,1,3-оксадиазолдиола-5,7) приводится в [1, 5, 6]. Растворители очищали по стандартным методикам. Спектры ЯМР13С получали на импульсном спектрометре с Фурье- преобразованием высокого разрешения Вгикег АС-200 с рабочей частотой протонов 200,13 МГц по одноимпульсной методи-

ке с широкополосным подавлением протонов: длительность импульса возбуждения 4 мкс с периодом следования 1 сек, число накоплений 4000-6000 сканов, внешний стандарт тетраметилсилан, растворители DMCO-d6, CDCl3; t=273^173K. Точность определения химических сдвигов составляет ±0,5м.д. Масс-спектры матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (МАЛДИ) получены на вре-мяпролетном масс-спектрометре DYNAMO MALDI TOF («Thermo Bioanalysis Finnigan», США). Для лазерной десорбции применялся импульсный УФ-лазер с длиной волны 337 нм. Образец готовили методом «высушенной капли»: смесь раствора матрицы p-нитроанилина (C6H4N202) в этаноле (1% мас.) и раствора анализируемого вещества в метаноле (0,1% мас.) наносили на подложку и высушивали при температуре 40°С. Термическая устойчивость и ндивидуальность оценены совмещенным методом ТГ/ДСК на термоанализаторе SDT Q600 (25-300°С, скорость нагрева 10°С в аргоне), а также методом порошковой дифрактографии на дифрактометре «Goniometer Ultima IV» (X-Ray 40kV/40mA, DivSlit 1/2 deg., DivH.L.Slit 5mm, SctSlit 1/2 deg., RecSlit

0.3 mm, K-beta filter).

Результаты и обсуждение

Исследования спектров ЯМР13С L1, L (4,6-динитро-1 -оксобенз[6,5-с]-2,1,3-оксадиазолдиол-5,7) и комплекса I (табл.1) указывают на изменения в структуре [7-9]. Наблюдается уширение и смещение сигналов от химических сдвигов (б, м.д.) ядер 13С

13

комплекса относительно соответствующих ядер С в L: сигналы от б атомов С4 и С4 изменяются в сторону сильного поля, а от б атомов С6 и С7 - смещаются в сторону слабого поля. Наибольшее уширение и смещение сигналов от б наблюдаются для атомов С4 (Дб = 8,98 м.д.), С4' (Дб = 9,53 м.д) и С7 (Дб = 3,95м.д.). Данный факт указывает на изме-

,), С4'^(фур) и С4'-

нения в длинах связей С4-^,

митро

С , что свидетельствует об участии атомов кислорода нитрогруппы, связанной с С4, а также N фу-роксанового цикла в координации с ионами плати-ны(11). Кислороды при атомах С6 и С7 лиганда не

участвуют в координации с ионами плашны(И), о чем свидетельствуют незначительные изменения сигнала от 5, равные соответственно 1,23 и 0,95 м. д. Наблю-

5 7

даемое смещение сигналов от б атомов С и С ' лиганда (Дб =1,99 и 3,95 м. д.) свидетельствует об участии -ОН-группы при С5 и М^О"(фУР) в образовании водородных связей между соседними молекулами координационно-связанной воды.

Таблица 1 - Значения химических сдвигов (5, м. д.) 13С Ь [5], И, I

атом о _ Д13С Д5 = Аби - Д5|,

1_ [5] I

С4 102.78 108.67 -99,69 -8,98

С4' 147.75 146.71 137,18 -9,53

С5 149.66 161.65 159,66 -1,99

С6 122.79 126.02 127,25 1,23

С7 162.01 162.98 163,93 0,95

С7' 106.75 106.57 102,64 -3,95

Примечание: * - цифрами обозначены атомы углерода СНП групп (п = 0-2).

Рис. 2 - Масс-спектры (МАЛДИ) комплекса I

Наиболее интенсивный пик т/г = 495 (100%), мы связываем с фрагментацией иона [Р1С12Н5Ы609+Н]+ (т/г = 495) и формированием его осколочного иона [Р1Сі2НзИ406+Н]+ через промежуточный перегруппированный ион, соответствующий потере 2(-Ы0) (из свободной нитрогруппы бензольного цикла) и (=0) (фурокса-нового цикла):

Таким образом, диоксидинитробензофу-роксан выступает как бидентатный лиганд, координируясь с ионами Р1(!!) через атомы азота фурок-санового цикла и кислород -N0 группы при атоме

/~\4

углерода С .

Для определения основных путей фрагментации комплекса !, выделенного на основе были проведены масс-спектрометрические исследования. По результатам элементного анализа, комплексу ! соответствует формула следующего состава [Р1(НС6М4О8)С1Н2О]-10Н2О [1]. Исходя из предыдущих исследований нами было выявлено, что С6Н4Ы2О2, взятый в качестве матрицы, не является инертным веществом по отношению к 1_1. Поэтому при нанесении на избыток матрицы капли раствора комплекса в ДМСО, последний взаимодействует с СбН4^О2 по реакции:

% ^-р‘ о.. Л >+

^ ^С' "С'

I

ЫН

I

СН ^СН

I

N02

0 -* .

0Н

V

^ II

ЧС^ ^С'

І I

^ с^_ ^С.

■У

С

I

ЫН

,0—Р*

\

0 * .

0Н

,С.

СН -<СН

II I

НС^ ^СН

^ С ^

0? 0

0 А1 + 0*С-С-С^\

I 0

-2Ы0,-0 а

-» 0' с' ы 0 I

Ы

НС

II

НС.

СН

II

.СН

т/г = 572

т/г = 495

Наименее интенсивный пик с т/г = 451 (43%) связан с дальнейшей фрагментацией осколочного иона [РЮ12Нз1Ч4Об+Н]+ и формированием другого оско-лочного иона с наименьшей т/г = 451 общей формулы [РЮ12Н7М4О3+Н]+ :

Ч-0-р‘

Н0-СЛ^+ НС

С С 0 +2 ■■ /

''С^С^

N I 0' 0 0

Н2Ы

2|

С

^СН

.. I

НС^ .-«СН

■с^

0^ ^0 — Pt ЫН 20Н

0* ^ 1+ -С-

II

*С''С^С^Ы НС^ ^СН

—- С С 0+с і

Ы^С^ ^С^./ ИС^С^

0^Ы. ^с ^ С

0,Ы

0

НЫ

0 0,Ы

т/г = 452

СН ^СН

II I

нс^ ^СН ^С^

і

02Ы

т/г = 572

0-

V ‘4-А*

С

НС"

II

НС*

^С'

II

о

С

^СН

II

^СН

НС

- I

НС

0^0-

II

С^С =

I

\

С

С

I

ЫН

НС

II

НС

^СН

I

£СН

т/г = 495—т/г = 451

В полученных масс-спектрах МАЛДИ мы не наблюдаем пика молекулярного иона состава [РЮ12Н5Ыб09+Н]+* с т/г = 572, что связано с его частичной фрагментацией. Вместо этого появляются другие пики с т/г = 482, 451, 438 и 394 (рис. 2).

Появление не менее интенсивного пика с т/г = 482 (76 %) связано с фрагментацией исходного [Р1С12Н5ИбОд+Н]+ и формированием осколочного иона с общей формулой [РЮ12Н4М3О6+Н]+ . По-видимому, при лазерной ионизации происходит раскрытие фуроксанового цикла с образованием промежуточного динитрозо-производного с последующим удалением (Ы=О) из фуроксанового цикла и

0—Рі

+

0

С

СН

——

+

+

0

0

С

С

далее его замыканием [2]; одновременно происходит выделение 2(ЫО) через перегруппировку [-Ы+(=О)-О"] в [—О—N=0] из пара-положения С6Н4Ы2О2 и свободной нитро-группы бензольного цикла:

\/0т

- 0*С^С^+ \+„к к./°-

0 1

0 ЫН

\.

Н0

СН ^СН

II I

На ,^сн

0* ^_Р‘

N

0 С 1 +

^С"С-С=0

I и

мч НС ~С^

а 0 |

ЫН

I

С

НС ^СН

НС

СН

0У 0

00

\

0 С Iі

4^1

I 11^=0

-3Ы0 Л „Сґ

—► 0' '"С

н'+

II

С

н<^ чсн

т/г = 572

НС^^СН

II

0

т/г = 482

Малоинтенсивный пик с т/г = 394 (12%) связан с дальнейшей фрагментацией иона [РЮ12Н^3О3+Н]+ (т/г = 438) и формированием иного осколочного иона общей формулы

[РЮ12Ню^О+Н]+*:

"*С ^ чр і її Р1

-с-с-С;_

о

/

Н С' ^С

II II

НС^ .^С Н

I

N

НС

I

НС

"С^ 1 +

НЫ

С =' [

Сн-

С

НС

II

НС

С Н

„С Н

НС

II

НС

-С Н .

'С Н

II

-С Н

т/г = 438 — т/г = 394

Раскрытие фуроксанового цикла через форми-рование промежуточного динитрозопроизводного с последующим удалением 3(N=O) из фуроксанового цикла с получением осколочного иона [РЮ12Н^3О6+Н]+ (т/г = 482) происходит, вероятно, сложнее [2], чем в случае удалением двух N=O групп и образования осколочного иона [РЮ12Н3^О6+Н]+ с т/г = 495.

Не исключено формирование различных форм [2-3] осколочного иона [РЮ12Н4^О6+Н]+ (т/г = 482) в процессе десорбции лазером с поверхности:

\/°\

0 ' Р‘

0* ^С.

І 11 ^N=0

0' ^С 1+

Н'

С

НС^ ^СН

'Рі

Н^^СН

N ,

0^’,. +

С' ^С '=

I и*

піС~ .С

0' ^СН

I

Ы

II

/С\

НС СН

НС^С^.СН

т/г = 482 ^ т/г = 482

Кроме того, что в процессе десорбции лазером, по-видимому, происходят взаимопрев-ращения через образование иона [РЮ12Н4'306+Н]; (т/г = 482), от которого возможен отрыв 3(-0) [4] из бензольного цикла с последующим превра-щением в [Р1С12НвС303+Н]; с т/г = 438 (32%), вследствие чего интенсивность пика резко падает:

Ч /0.

N

II

^С^ ^С —

І II.

„ -С ^ ,С

0' ^СН

I

Ы

'Рі

0

-30

0^ /0\

N Р‘

Н С-"0'''С —N =0

II

НС^ .^СН

■ ^С

I

Ы

НС

II

НС

С

С

II

0

СН

II

,СН

НС

II

НС

'СН,

СН

II

-СН

Малая интенсивность пика обусловлена тем, что в процессе облучения лазером элиминирования N=O группы [4] от атома кислорода при С4 происходит гораздо сложнее нежели отрыв кислородов при С5 и при С6. Таким образом, для комплекса ! наблюдается близкая аналогия с основными процессами фрагментации бензофураксанов [2-4]. Выше, на рисунке 1, с учетом сопоставления результатов исследования спектров ЯМР13С (табл. 1), масс-спектров МАЛДИ (рис. 2) с элементным анализом и ИК спектроскопией [1, 10] приведена предполагаемая структурная формула связывания платины с лигандом в комплексе без учета кристаллизационной воды.

При изучении термической устойчивости выявлено, что данный комплекс является термически стабильным в широком диапазоне температур (ТГ/ДСК). Процесс убыли массы в области 110-200°С идет плавно, устойчивых промежуточных фаз не образуется Общая потеря массы: найдено ~ 20,99%, вычислено 21,04%. В интервале 202-232°С наблюдается экзоэффект (~ 217°С), связанный с термоокислительной деструкцией органической части молекулы. Суммарная потеря массы вещества до 300°С составляет ~ 25,8%.

Метод порошковой дифрактографии подтверждает индивидуальность соединения ! ; сравнение дифрактограмм И и ! показывает наличие ин-терферентных пиков различного характера, что свидетельствует об образовании устойчивого продукта (рис. 3).

. 1

1~-А, :

ІЧ-А. ;

30 40

т/г = 482 — т/г = 438

Рис. 3 - Дифрактограммы Ь1 - (1) и I -2

С

0

0

0

+

Ы

Для исследования путей возможного практического применения продукта I был осу-ществлен виртуальный скрининг с помощью программы В.В. По-ройкова PASS [11-13]. Для продукта I с высокой вероятностью (Pa=0.97) прогнозируется проявление противоопухолевой активности (Antineoplastic): может быть применен при лечении рака яичников (ovarian cancer) с вероятностью Pa= 0.87, рака мозга (brain cancer) с вероятностью Pa= 0.82.

Заключение

Таким образом, проведенные исследования позволили установить пути фрагментации комплексного соединения платины(11) с гидрокси-производным динитробензофураксана. Анализ спектра ЯМР13С позволил дополнительно подтвердить характер координации органического лиганда с ионами пла-тины(11) и структуру комп-лекса. Данные по ТГ/ДСК указывают на терми-ческую стабильность соединения. Данные порош-ковой дифрактографии также указывают на образо-вание устойчивого продукта с собственной кристал-лической решеткой.

Литература

1. E.V. Guseva, L.R. Galimzyanova, A.M. Saifutdinov, T.E. Busygina, L.M. Yusupova, Butlerov Communications, 27, 15, 1220 (2011).

2. V.C Jyothi Bhasu, M. Munavar Chaudri, J. Hous-den, J. Ma-trials Science, 26, 2199-2207 (1991).

3. И.В. Галкина, Е.В. Тудрий, О.Н. Катаева, Л.М. Юсупова, В.И. Галкин. Необычная реакция фосфорилирования дихлординитробензофуроксана трифенилфосфином // Тез. докл. XVIII Менделе-евского съезда по общей и прикладной химии. - М., 2007. - Т. 1. - С. 168.

4. Takakis Ioannis M., Tsantali George G., Haas George W., Giblin Daryl, L. Michael, J. Mass Spectrom., 34, 1137-1153 (1999)

5. Е.И. Газизова. Дисс. канд. хим. наук, Казанский государственный технологический университет, Казань, 2008. 131с.

6. Е.И. Газизова, Р.А. Юсупов, Л.М. Юсупова, Вестник Казанского Технологического Университета, 3-4, 12-17 (2007)

7. Р. Сильверстейн, Г. Басслер, Т. Моррил, Спектрометрическая идентификация органи-ческих соединений. Мир, Москва, 1977. 590с.

8. X. Гюнтер, Введение в курс спектроскопии ЯМР. Мир, Москва, 1984.462с.

9. Л.А. Казицина, Н.Б. Куплетская, Применение УФ-, ИКи ЯМР-спектроскопии в органической химии. Мир, Высш. Школа, 1971. 264с.

10. Е.И. Газизова, Л.М. Юсупова, О.Н. Катаева Вестник Казанского Технологического Универси-тета, 5, 18-22 (2007)

11. Т.А. Глориозова, Д.А. Филимонов, А.А. Лагунин, В.В. Поройков,Хим.-фарм. журнал, 32, 12, 33-39 (1998).

12. А.В. Садым, А.А. Лагунин, Д.А. Филимонов, В.В. Поройков Хим.-фарм. журнал, 36, 10, 21-26 (2002).

13. Prediction of Activity Spectra for Substance, http://www.ibmc.msk.ru/PASS (проверено 10.05.13).

© Л. Р. Галимзянова - асп. каф. неорганической химии КНИТУ, [email protected]; Е. В. Гусева - канд. хим. наук, доцент каф. неорганической химии КНИТУ, [email protected].