ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ о-ФЕРРОЦЕНИЛБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ С МЕТИЛЕНДИМОЧЕВИНОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЛУЧЕННОГО ПРОДУКТА

STUDYING THE INTERACTION REACTION OF o-FERROCENYL BENZOIC ACID WITH METHYLENE UREA AND THE BIOLOGICAL ACTIVITY OF THE RESULTING PRODUCT
Цитировать:
Аскаров И.Р., Хожиматов М.М., Мадрахимов Г.Н. ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ о-ФЕРРОЦЕНИЛБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ С МЕТИЛЕНДИМОЧЕВИНОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЛУЧЕННОГО ПРОДУКТА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 12(90). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/12575 (дата обращения: 18.05.2024).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniChem.2021.90.12.12575

 

АННОТАЦИЯ

В статье приведены литературные данные о получении и химических свойствах ферроцена и  его производных,  о-ферроценилбензойной кислоты, а также методика синтеза 1-(2-карбоксифенил)-1'-N-ферроцениламидметанкарбоксамида, результаты ИК-спектров полученных производных, а также изучения биологической активности калиевых и натриевых солей 1-(2-карбоксифенил)-1'-N- ферроцениламидметан-карбоксамида, хорошо растворимых в воде.

ABSTRACT

The article presents literature data on the preparation and chemical properties of ferrocene and its derivatives, o-ferrocenylbenzoic acid, as well as a method for the synthesis of 1- (2-carboxyphenyl) -1'-N-ferrocenylamide methane carboxamide, the results of the IR spectra of the obtained derivatives, as well as the study of biological activities of potassium and sodium salts of 1- (2-carboxyphenyl) -1'-N-ferrocenylamide methanecarboxamide, readily soluble in water.

 

Ключевые слова: Ферроцен, о-ферроценилбензойная кислота, метилендимочевина, биологическая активность, 1-(2-карбоксифенил)-1'-N-ферроцениламидметанкарбоксамид.

Keywords: Ferrocene, o-ferrocenylbenzoic acid, methylenediurea, biological activity, 1-(2-carboxyphenyl)-1'-N-ferrocenylamidemethanecarboxamide.

 

Ферроцен, являющийся важным представителем металлорганических соединений, с интересом изучается многими учеными. Строение ферроцена определено Э.Фишером и Р.Вудвордом в ходе исследований, его молекула состоит из атома железа и двух циклопентадиенильных колец. Соединения, имеющие такое строение называют сэндвичными [1].

Соединения, синтезируемые на основе ферроцена широко используются в различных отраслях народного хозяйства. В результате электрофильного обмена в циклопентадиениловом кольце на основе ферроцена синтезировано очень много производных. Атомы водорода циклопентадиенильного кольца легко замещаются на алкил-, ацил-, формил-, аминометил-, сульфо- и другие функциональные группы. Вследствии высокой биологической активности многих соединений, синтезируемых на основе ферроцена они широко используются в фармакологии [2].

Эффективное использование производных ферроцена в медицине доказывает его важную биологическую активность. Липофильность фрагментов ферроцена, переход в хорошо растворимую активную форму солей  свидетельствует о его высокой стабильности и безопасности.

Натриевая соль о-Карбоксибензоилферроцена (Ферроцерон) является производным ферроцена и используется в клинической практике при лечении анемии. Низкий уровень токсичности этого соединения (LD50 = 60 мг/кг) показывает его безопасность для организма человека. Открытие возможности лечения раковых заболеваний производными ферроцена вызывает большой интерес к этим соединениям в сфере медицины. Например, такие производные как ферроцений трихлорацетат, 1-[1-ферроценил(этил)]бензотриазол и ферросифен наряду с высоким уровнем биологической активности имеют очень низкую токсичность. В клинических испытаниях доказано их подавляющее действие против размножения атипичных клеток [3].

Ферроцений  трихлорацетат

1-[1ерроценил (этил)]-бензотриазол

Ферросифен

Модифицированные производные ферроцена хлорохин, артемизинин, хинин, мефлохин, триазациклононан, соли бензимидазола и некоторые хальконы в качестве средства против малярии показали высокие результаты в клинической практике. Несмотря на синтез многочисленных производных ферроцена, недостаточное использование их в качестве биологически активных веществ предусматривает интенсификацию научных исследований в этой области.

Во многих государствах уделяется особое внимание созданию и внедрению в практику экологически чистых биологически активных веществ, эффективно влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур.

Авторами [4] синтезированы о-, м- и п-ферроценилбензойные кислоты. В результате синтеза этих производных в основном образуются моноферроценилбензойные кислоты. В качестве побочного продукта в малом количестве образуются также гетероаннулярные дикислоты. Реакция проводится в среде уксусной кислоты. Рядом ученых доказано получение моноферроценилбензойных кислот в среде ацетона, вода-эфир и галогенуглеводородов [5,6]. Ученые изучили свойства ферроценилбензойных кислот хронопотенциометрическим методом [7; с-632.].

о-Ферроценилбензойная кислота в сравнении с п-, м-ферроценилбензойными кислотами проявляет более сильные кислотные свойства, а  м- и п-ферроценилбензойные кислоты являются кислотами равной силы. Все они обладают в несколько раз более сильными кислотными свойствами по сравнению с ферроценкарбоновой кислотой. Кислотность ферроценилбензойных кислот увеличивается в следующем порядке:

Несмеяновым А.Н., Переваловой Э.Г., Губиным С.П. и другими учеными всестороне изучены реакции аминометилирования, сульфирования, нитрования ферроцена. Процесс аминометилирования ферроцена проводится в присутствии тетраметилдиаминометана и фосфорной кислоты [8]:

Несмотря на синтез большого количества производных ферроцена, их доля среди используемых на практике производных с высокой биологической активностью составляет меньшинство из-за недостаточного изучения их свойств. Поэтому дальнейшее развитие исследований в данном направлении и внедрение результатов в практику является одной из актуальных проблем в данной области [9].

Экспериментальная часть

Синтез о-Ферроценилбензойной кислоты

В научной лаборатории химии товаров Андижанского государственного университета произведен синтез о-ферроценилбензойной кислоты. Реакция проводилась по следующей схеме:

В результате реакции образовалось кристаллическое вещество желтоватого оттенка. Масса продукта  2,02 г (выход 33%). Т пл = 120-121оС. По результатам анализа ИК-спектра полученного соединения интенсивный пик в области 759 см-1 и полосы поглощения имеющие относительно низкую интенсивность в области 1000 см-1 характеризуют наличие бензольных колец. Высокоинтенсивный пик в области 1606 см-1 указывает на валентные колебания углерода (νСC) в кольце. ρСН колебания во фрагменте циклопентадиенилового кольца наблюдаются в области 814 см-1.  Валентное колебание атомов углерода (νСC) в замещенном кольце находятся в области 1106 см-1. Определены колебания карбоксильных групп, которые находятся соответственно в области  687 см-1 для (δCO2), 1267 см-1 для (δСOH), 1687 см-1 для (νC=O). Пик валентного колебания О–Н группы находится в области 3438 см-1 и образует широкую полосу поглощения в области 3300-3600 см-1.

Таблица 1.

Некоторые физико-химические показатели о-Ферроценилбензойной кислоты

Название

Брутто формула

Tпл, оС

Эквивалентная молярная  масса, г/моль

Количество железа, %

Расс.

Найд.

Расс.

Найд.

о-Ферроценилбензойная кислота

C17H14O2Fe

120-121

306

305,6

5,5

5,44

 

Синтез 1-(2-карбоксифенил)-1'-N-ферроцениламидметанкарбоксамида

Синтез 1-(2-карбоксифенил)-1'-N-ферроцениламидметанкарбоксамида, производного о-Ферроценилбензойной кислоты с метилендимочевиной проводился следующим образом:

В круглодонную колбу объемом 500 мл наливаем 100 мл дистиллированной воды, вносим 100 г ледяной крошки, 10,2 г метилендимочевины и 10 мл концентрированной соляной кислоты. Колбу со смесью, оснащенную  автомешалкой, поместили в ледяную баню. В смесь в течение 1 часа по каплям добавляли раствор 3,5 г нитрита натрия в 50 мл воды. Затем заменили ледяную баню на водяную баню. В реакционную смесь добавили раствор 3,06 г о-ферроценилбензойной кислоты, 100 мл диэтилового эфира. Смесь при постоянном перемешивании продержали в течении 3 часов при температуре 34-35 оC. После окончания реакции разделили водный и эфирные части. Водную часть промыли диэтиловым эфиром. Эфирные вытяжки соединили, промыли водой. Затем добавили 2 % раствор гидроксида натрия. Отделили щелочную часть, добавили 5 % раствор соляной кислоты. При этом обазовался осадок бурого цвета. Осадок отделили фильтрованием. Реакция проводилась по следующей схеме:

В результате реакции образуеся в основном (I) вещество (99,3 %), (II) соединение в качестве побочного продукта в очень малом количестве (0,2 %), (III) соединение в большем количестве (0,5 %).

При анализе с помощью метода ИК-спектроскопии 1-(2-карбоксифенил)-1'-N-ферроцениламидметанкарбоксамида, полученного в результате взаимодействия о-Ферроценилбензойной кислоты с  метилендимочевиной  в ИК-спектре наблюдались интенсивные пики поглощения, свойственные для бензольного кольца, замещенных цилопентадиениловых колец, карбоксильных групп соответственно в области 760 см-1, 980 и 1085 см-1, 1220 см-1. Интенсивный пик в области 1690 см-1 соответствует валентным (νСC) колебаниям углерода.

Масс-спектроскопический анализ 1-(2-карбоксифенил)-1'-N-ферроцениламидметанкарбоксамида показывает, что молекулярная масса C5H4FeC5H4C6H4COOHCONHCH2NHCONH2 421 m/z, дает пики функциональных групп при C5H4FeC5H4C6H4COO- 305 m/z, C5H4FeC5H4C6H4COOH 306 m/z, C5H4FeC5H4C6H4COOH+ 307 m/z.

Для изучения биологической активности 1-(2-карбоксифенил)-1'-N-ферроцениламидметанкарбоксамида получены его калиевые и натриевые соли. Биостимуляторные свойства полученных солей (влияние на всхожесть семян хлопчатника, рост, развитие урожайных элементов и урожайность) испытаны в лабораторных и полевых условиях. 0.001 % раствор калиевой соли 1-(2-карбоксифенил)-1'-N-ферроцениламидметанкарбоксамида показал более высокие результаты в сравнении с рядом других биостимуляторов и получил название АХМ-2. Результаты испытаний приведены в 2-таблице.

Таблица 2.

Влияние различных биостимуляторов на урожайность хлопчатника

Варианты опытов

Вес хлопка в одной коробочке, гр

Плотность саженцев, тысяча/га

Урожайность хлопка,

ц/га

1

Контроль

4.1

80,0

34,5

2

АХМ-2

5,1

80,0

43,2

3

АДУМАХ

4.9

80,0

41,5

4

П-4

4,8

80,0

40,7

5

МАКСИТ

4,7

80,0

38,7

 

Применение биостимулятора АХМ-2 при выращивании сельскохозяйственных культур даст возможность повысить их урожайность и полнее удовлетворить потребность населения в продовольственных и непродовольственных продуктах.

 

Список  литературы:

  1. Tainturier C., Tirouflet.J. – Rocherches dans la serie des metallocenes. VI. Methode generate d identification des ferrocene disubstitues 1,2. 1,3 et 1,1 Synthese des quatre (oxotetramethylene) -1,2 etyiferrocenes // Chem. Bull. Soc. Fr. 1966.-№ 2. P.595-6.
  2. Асқаров И.Р. Химия товаров. Монография. Ташкент 2019.
  3. Снегур Л.В. и др. Противоопухолевая активность соединений ферроцена. Известия Академии наук. Серия химическая, 2010, № 12. С. 2113-2124.
  4. Несмеянов А.Н., Дрозд В. Н., Сазонова В.А. // Диазосоединения ферроцена.  Докл. АН СССР. 1963. т.150. С. 321.
  5. Несмеянов А.Н., Перевалова Э.Г., Головня Р.В., Несмеянова О. А. Реакция замещения водородов ферроцена. – Докл. АН СССР. 1954. т. 97. -С. 459.
  6. Перевалова Э.Г, Решетова О.А., Грандберг К.И. // Методы элементоорганической химии. Ферроцен. М: Наука. 1983. 498 с.
  7. Miller S.A.,  Tebboth J.A.,  Tremaine J.F. Dicyclopentadienyliron // Journal of the Chemical Society. -1952. -P. 632.
  8. Несмеянов А.Н., Перевалова Э.Г., Губин С.П. и др. // Свойства фенилферроцена. - ДАН СССР. 1961. т.139. с. 888.
  9. Асқаров И.Р. Химия товаров. Монография. Издательство науки и технологий. - Т. 2021. 776 с.
Информация об авторах

д-р хим. наук, заслуженный изобретатель, профессор кафедры химии Андижанского государственного университета им. З.М. Бабура, 170100, Республика Узбекистан, Андижан, Университет, дом 129

Dr. Chem. Sci., Professor of the Department of Chemistry, Andijan State University named after Z.M. Babur, 170100, Republic of Uzbekistan, Andijan, University str., 129

PhD, старший преподаватель кафедры химии Андижанский Государственного Университета, Республика Узбекистан. г.Андижан

PhD, Senior Lecturer, Department of Chemistry, Andijan State University, The Republic of Uzbekistan, Andijan 

докторант кафедры химии Андижанского государственного университета, Узбекистан, г. Андижан

Postdoctoral Student, Chemistry Chair, Andijan State University, Uzbekistan, Andijan

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top