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

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].

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 = 120-121^оС. 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 (ν_СC) в кольце. ρ_СН колебания во фрагменте циклопентадиенилового кольца наблюдаются в области 814 см^-1.  Валентное колебание атомов углерода (ν_СC) в замещенном кольце находятся в области 1106 см^-1. Определены колебания карбоксильных групп, которые находятся соответственно в области  687 см^-1 для (δ_CO2), 1267 см^-1 для (δ_СOH), 1687 см^-1 для (ν_C=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

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 (ν_СC) 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

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.