научная статья по теме НОВЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАНИЛПРОИЗВОДНОГО КЛОЗО-ДЕКАБОРАТНОГО АНИОНА [B10H9SH]2 Химия

ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2015, том 60, № 2, с. 238-242

^ ФИЗИЧЕСКИЕ

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

УДК 546.112+546.271+548.736.5

НОВЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАНИЛПРОИЗВОДНОГО лглозо-ДЕКАБОРАТНОГО АНИОНА [B10H9SH]2-

© 2015 г. А. С. Кубасов*, Е. Ю. Матвеев*, **, И. Н. Полякова*, Г. А. Разгоняева*,

К. Ю. Жижин*, **, Н. Т. Кузнецов*

*Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Москва **Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова

E-mail: zhizhin@igic.ras.ru Поступила в редакцию 18.08.2014 г.

Изучены реакции взаимодействия ундекагидродекаборатного аниона [B^Hn]- и клозо-декаборат-ного аниона [B^H^]2- с ^№-дизамещенными тиомочевинами. На основании данных реакций предложен новый способ получения сульфанилпроизводного клозо-декаборатного аниона [B^^SH]2-, отличающийся простотой и хорошим выходом. Полученные замещенные клозо-де-кабораты [B10H9SH]2- и [2-B10H9SC(NH(C6H5))2] охарактеризованы методами ИК и ЯМР (1H, 11B, 13C) спектроскопии и ESI/MS-спектрометрии. Для (n-Bu4N)2[2-B10H9SH] проведен РСА.

DOI: 10.7868/S0044457X15020087

Возможности нейтронозахватной лучевой терапии (НЗТ) активно изучаются уже более полувека. Клинические исследования касаются почти исключительно НЗТ с использованием соединений 10В (10В-НЗТ). С развитием новых синтетических методов и расширением знаний о биохимических требованиях, обеспечивающих эффективность борсодержащих агентов и режимов их доставки, возросло число синтезированных соединений бора. Основной проблемой использования таких агентов является требование избирательного выбора опухолевых клеток и доставки терапевтических количеств бора с минимальной токсичностью к нормальной ткани [1].

Введение в кластерные анионы бора различных функциональных групп является важным этапом на пути получения препаратов для 10В-НЗТ [2]. Известно, что серосодержащие замещенные производные клозо--додекаборатного аниона, в частности сульфанил-клозо-додекаборат натрия, могут успешно выступать в качестве целевых соединений, однако их получение сопряжено с определенными сложностями. Синтез подобных производных других клозо-боратных анионов также актуален, так как они представляют собой удобный синтон для дальнейшей модификации [3].

В настоящей работе мы предлагаем новый одностадийный метод синтеза сульфанил-клозо-де-каборатного аниона, отличающийся хорошим выходом и простотой методики.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Сульфанил-клозо -декаборат тетрабутиламмо -ния (п-Ви4]])2[2-В10Н98Н]. Смесь 3.5 г (5.8 ммоль)

(Ви^)2[В10И10], 4.4 г (11.6 ммоль) ^К-этилен-тиомочевины 8С((МИ)2(С2И4)) и 1.30 мл три-фторуксусной кислоты в 30 мл дихлорметана нагревали с обратным холодильником при 40°С в течение 12 ч, после охлаждения раствора отфильтровывали избыток ^№-этилентиомочевины и высушивали полученное вещество на роторном испарителе. Перекристаллизацией из смеси изопро-панол—ацетонитрил получены бесцветные кристаллы в форме тонких пластинок и иголок. Выход 3.24 г (5.1 ммоль) (я-Ви^)2[2-В10И<£И] (91.1%).

ИК-спектр (вазелиновое масло): v(ВН) 2455 см-1, v(SH) 2731 см-1.

ЯМР 11В-{1И} (СИ3С^ м.д.): -0.1 (1д), -0.7 (1д), -7.7 (1с), -24.1 (2м), -25.1 (3м), -28.2 (2м) м.д.

Элементный анализ, найдено (вычислено), %: В 17.02 (17.14), С 60.51 (60.58), N 4.41 (4.51), И 13.01 (13.12), S 5.05 (5.08).

2-[(бис(фениламино)метилиден)сульфонио]нона-гидро-клозо-декаборат тетрабутиламмония (п-Ви4]Ч)[2-В10Н98С(]ЧН(С6Н5))2]. Раствор 3.5 г (9.5 ммоль) (я-Ви4ЩВ10Ип] и 7.3 г (19.0 ммоль) ^№-дифенилтиомочевины SC(NH(C6H5)2 в 30 мл дихлорметана нагревали с обратным холодильником в атмосфере аргона при 40° С в течение 12 ч. Вещество очищали хроматографией на силикагеле. Навеску в 500 мг наносили на слой силикагеля (4 см, диаметр 3.5) в растворе 1 мл дихлорметана, промывали 40 мл дихлорметана, снятие проводили смесью ацетонитрил-хлороформ в соотношении 1 : 4. Выход 3.57 г (4.4 ммоль) (я-Ви4Щ2-В10И^С^И(С6И5))2] (46.0%).

НОВЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАНИЛПРОИЗВОДНОГО

239

ИК-спектр (вазелиновое масло): v(BH): 2467 см-1, v(C=S) 1107 см-1.

ЯМР 11B-{1H} (CD3CN-d3, м.д.): 1.7 (1д), -1.9 (1д), -14.7 (1с), -24.7 (4д), -28.8 (3д); ЯМР 1H (CD3CN-d3, м.д.): 9.42 (1с, NH), 7.87, 7.76, 7.64 (10м, аромат.), 3.19 (8т, Bu4N), 1.65 (8м, Bu4N),

I.42 (8м, Bu4N), 1.00 (12т, Bu4N).

ЯМР 13С (CD3CN-d3, м.д.): 185.4(S=C), 131.2(NCHCHCHCH), 112.5(NCHCHCHCH), 120.3(NCHCHCHCH), 115.2(NCHCHCHCH), 58.1 (n-Bu4N), 23.2 (n-Bu4N), 19.1 (n-Bu4N), 12.8 (n-Bu4N).

ESI/MS m/e, а.е.м, найдено 345.24, вычислено 345.24.

Элементный анализ, найдено (вычислено), %: B 13.24 (13.35), C 66.20 (66.54), N 5.15 (5.27), H

II.48 (11.47), S 3.93 (4.02).

Элементный анализ на углерод, водород и азот осуществляли на автоматическом газовом анализаторе CHNS-3 FA 1108 Elemental Analyser (Carlo Erba). Определение бора методом ICP MS выполнено на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой iCAP 6300 Duo в ЦКП "Исследовательский научно-аналитический центр ФГУП "ИРЕА".

ИК-спектры синтезированных соединений записывали на ИК-Фурье-спектрометре Инфра-люм ФТ-02 (НПФ АП "Люмекс") в области 4000-300 см-1 с разрешением 1 см-1. Образцы готовили в виде растворов в хлороформе и в виде суспензий в вазелиновом (Aldrich) или фторированном масле Fluorolube (Merck).

Спектры ЯМР (1H, 11B, 13C) растворов исследуемых веществ в CD3CN записывали на спектрометре Bruker Avance II-300 на частотах 300.3, 96.32 и 75.49 МГц соответственно с внутренней стабилизацией по дейтерию. В качестве внешних стандартов использовали тетраметилсилан и эфират трифторида бора.

ESI-масс-спектры растворов исследуемых веществ в CH3CN с записывали на спектрометре Bruker MicrOTOF-Q (Bruker Daltonik, Germany). Условия ионизации: Apollo II electrospray ioniza-tion source, Ion spray voltage +(-)4500 V, температура 200°C, поток 3 мкл/мин.

Ренттенострукгурный анализ. Набор дифракционных отражений для кристалла (n-Bu4N)2[B10H9SH] (I) получен в Центре коллективного пользования ИОНХ РАН на автоматическом дифрактометре Bruker SMART APEX2. Структура расшифрована прямым методом с последующим расчетом разностных синтезов Фурье. В элементарной ячейке содержатся три независимых катиона n-Bu4N+ и полтора независимых аниона [B10H9SH]2-. Анион с заселенностью позиции q = 0.5 разупорядочен вокруг поворотной оси второго порядка. Конце-

Основные кристаллографические данные, параметры эксперимента и уточнения структуры I

Параметр Значение

Брутто-формула C32H82B10N2S

M 635.16

T, К 173(2)

Излучение, X, А Moia, 0.71073

Пр. гр., Z С2/c, 12

а, А 46.130(7)

b, А 15.259(2)

с, А 18.459(3)

в,град 106.618(3)

V, А3 12450(3)

Pвыч, г/см3 1.017

мм 1 0.102

T T А min J max 0.6431, 0.7447

Д000) 4248

Размеры кристалла, мм 0.44 x 0.16 x 0.04

Интервал углов 9, град 2.303-21.959

Число отражений:

измеренных 36824

независимых (N) [Rnt] 7498 [0.0680]

c I> 2a(I) (N0) 4646

R1, wR2 по No 0.0686, 0.1760

R1, wR2 по N 0.1176, 0.2107

S 1.024

APmax /APmln, э/А3 0.553/-0.404

вые атомы некоторых бутильных групп катионов разупорядочены по двум позициям с разной заселенностью. Все разупорядоченные атомы уточнены в изотропном приближении с наложением ограничений на геометрию фрагментов, в которые они входят. Кроме того, принято, что атомы C(4) и C(4A), C(8) и C(8A) попарно имеют одинаковые иизо. Неводородные атомы в полнозаселенных позициях уточнены в анизотропном приближении. Атомы H двух SH-групп локализованы в разностных синтезах на расстояниях 1.15 и 1.31 Ä от атомов S. Из-за слабой отражающей способности кристалла уточнить положение атомов водорода невозможно. Направление связей S—H сохранено, а длины скорректированы до 1.30 Ä. Координаты остальных атомов Н рассчитаны. Все атомы Н уточнены по модели наездника с тепловыми параметрами иизо, превышающими иэкв или иизо соответствующего неводородного атома в 1.2 или 1.5 (для СН3-групп) раза.

При сборе и обработке массива отражений использовали программы APEX2, SAINT и SADABS [4]. Структура расшифрована и уточнена с помощью программ комплекса SHELX [5].

Основные кристаллографические данные, параметры эксперимента и характеристики уточнения структуры приведены в таблице.

240

КУБАСОВ и др.

I_I_I_I_I_I_I_I_I_

10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 м. д.

Рис. 1. Спектры ЯМР (я-Ви4К)[2-

ВидаС^^^: 11В (а) и 11В{1И} (б).

Кристаллографические данные депонированы в Кембриджском банке структурных данных (CCDС № 102363).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Для получения серосодержащих замещенных производных клозо-додекаборатного аниона мы применили и расширили метод, широко используемый для получения производных со связью бор-кислород и бор-азот [6, 7], основанный на взаимодействии ундекагидродекаборатного аниона [В10И11]- или [В10И10]2- в присутствии сильной кислоты Бренстеда с нуклеофилами.

Установлено, что реакции клозо-декаборатно-го аниона с ^№-дизамещенными тиомочевина-ми в конечном счете приводят не к ожидаемому продукту, в котором в качестве заместителя выступает ^№-диалкилтиомочевина, а к сульфа-нильному производному [2-В10И^И]2-. В реакции ^№-этилентиомочевины с одним эквивалентом (я-Ви4№)В10Ип образуется [2-В10И^И]2-с ~50%-ным выходом. Прибавление двух эквивалентов трифторуксусной кислоты приводит к полному превращению в сульфанильное производное (схема 1). По-видимому, изначально образующееся производное [В10И^С^И)2С2И4]-быстро подвергается дальнейшим превращениям в присутствии источника протонов, в качестве которого может выступать как сам анион

[В10И11]-, так и кислота Бренстеда. Донируя протон, ундекагидродекаборатный анион превращается в клозо-декаборатный анион и выводится из сферы основной реакции, выход которой по этой причине не превышает 50%. Добавление в систему протонной кислоты позволяет избежать участия аниона [В10И11]- в реакции гидролиза и значительно повышает выход.

Реакции клозо-декаборатного аниона с N,N'-дифенилтиомочевиной протекают в растворах по тому же пути, но производное с заместителем данной тиомочевины более устойчиво, чем в вышеописанном случае, и его удается выделить. В спектрах ЯМР наблюдается сложная картина: помимо сигнал

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.