СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ 5-БРОМ- И 5,7 –ДИБРОМ-8-ОКСИХИНОЛИНА

АННОТАЦИЯ

В данной работе изучены оптимальные условия синтеза 5-брома и 5,7-дибром-8-гидроксихинолина на основе следующих веществ: 8-оксихинолина, серной кислоты и брома.

Результаты наших исследований были получены при анализе ИК спектра синтезированных 5-бром- и 5,7-дибром-8-оксихинолинов на модели спектрофотометра SHIMADZU IR-Fure в Японии в диапазоне 4000-400 см-1. . Также с помощью масс-спектрометрии проведен спектральный анализ хроматомассы 6420 Triple Quad LC/MS (Agilent Technologies, США). Растровый электронный микроскоп с C9H6BrNO-содержащим лигандом и элементный анализ проводили на сканирующем электронном микроскопе MIRA 2 LMU, оснащенном системой энергодисперсионного микроанализа INCA Energy 350.

ABSTRACT

In this work, we studied the optimal conditions for the synthesis of 5-bromine and 5,7-dibromo-8-hydroxyquinoline based on the following substances: 8-hydroxyquinoline, sulfuric acid, and bromine.

The results of our research were obtained by analyzing the IR spectrum of Which is synthesized 5-bromine and 5,7-dibrom-8-oxyquinoline on the model of SHIMADZU IR-Fure spectrophotometer at Japan in the range of 4000-400 cm-1. Also, chromatomass spectral analysis 6420 Triple Quad LC / MS (Agilent Technologies, SSHA) conducted with the helped of mass spectrometry. Scanning electron microscope with C9H6BrNO-containing ligand and elemental analysis were performed on the scanning electron microscope MIRA 2 LMU, equipped with a system of energy-dispersion microanalysis INCA Energy 350.

Ключевые слова: 5-бром и 5,7-дибром-8-оксихинолин.ИК спектр, хромато-масс-спектрометр, СЭМ, элементный анализ.

Keywords: 5-bromine and 5,7-dibromo-8-hydroxyquinoline. IR spectrum, gas chromatography-mass spectrometer, SEM, elemental analysis.

Введение. Галогенированные соединения 8-оксихинолина и комплексные соединения, образованные с металлами, применяют против бактерий [1-3], инфекции [4], рака, СOVID-19, воспалений [5], малярии, туберкулеза [6-7]. По этой причине исследователям очень трудно разработать новые образцы, которые были бы эффективными, селективными и менее токсичными против болезней. Поэтому для исследователей актуальным является синтез и изучение бромпроизводного 8-оксихинолина, используемого для указанных выше целей, 5-брома и 5,7-дибром-8-оксихинолина.

Экспериментальная часть. В трехгорлую колбу заливали 3,33 г 8-оксихинолина и 10 мл раствора серной кислоты и перемешивали магнитной мешалкой. Затем к раствору по каплям добавляли 1,2 мл брома. Реакцию проводили в холодной бане при температуре -5°С в течение 2 часов. Затем  готовую смесь вылили в стакан, в который было добавлено30 г льда. При этом образовались моно- и дибром-8-оксихинолин. Затем образовавшиеся вещества разделили с помощью фильтрации смеси. Фильтрат промывали дистиллированной водой и нейтрализовали раствором аммиака.

Изучен тонкослойный хроматографический анализ полученных монобром- и дибром-8-оксихинолина [8]. Хроматографический анализ проводили следующим образом. Четыре  мерные колбы вместимостью 100 см³ пронумеровали. В 1 колбу отмерили 10 мг монобром-8-оксихинолина и растворили в бензоле до метки колбы. Дибром 8-оксихинолин отмеряли в количестве 10 мг в колбе 2 и растворяли в бензоле до метки на колбе. В колбу 3 берут 10 мг 8-оксихинолина и растворяют в бензоле до метки. В колбе 4 растворяют 10 мг этилендиамина в дистиллированной воде до метки. В качестве подвижной фазы в хроматографической камере использовали хлороформ и толуол в соотношении 1:1. На основании проведенных исследований установлено, что центр пятна 8-оксихинолина на хроматографической пластинке составляет 25 мм, а центра пятна этилендиамина - 15 мм, а их значения Rf равны 0,417 и 0,25.

Первоначально был изучен ИК-спектральный анализ 8-гидроксихинолина с целью сравнения с другими соединениями методом ИК-спектрометрии (FT-IR, SHIMADZU, Япония).

Рисунок 1. ИК-спектр 8-оксихинолина

Из анализа ИК спектра 8-оксихинолина частота колебаний характерна для группы O-H в области 3049,46 см^-1, колебания в области 1579,70 см^-1, относящиеся к группе -С=N-, 1896,03 см ^-1 в области частоты =C-H наблюдались.

Таблица 1.

Частоты колебаний в ИК-спектрах первичных и синтезированных веществ

Хроматомасс-спектральный анализ синтезированного 5,7-дибром-8-оксихинолина проводили с помощью масс- спектрометра 6420 Triple Quad LC/MS (Agilent Technologies, США).

Рисунок 2. Хроматомасс-спектральный анализ 5,7-дибром-8-оксихинолина

Из полученного хроматомасс-спектрального анализа установлено, что молекулярная масса (m/z) синтезированного лиганда составляет 303,7.

Синтезированный лиганд C₉H₆NOBr также исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии на приборе MIRA 2 LMU, оснащенного системой энергодисперсионного микроанализа INCA Energy 350.

Рисунок 3. СЭМ микрофотографии образца (а) и элементный анализ (б) анализ лиганда, содержащего С₉H₆BrNO

При изучении 500-кратных изображений СЭМ образца синтезированного С₉H₆BrNO-содержащего лиганда, остатков реагентов обнаружено не было. Это позволяло параллельно получать информацию о протекании реакции, а также об элементном составе веществ, образующихся в реакции.

Заключение. Синтезированы 5-бром- и 5,7-дибром-8-оксихинолиновые лиганды бромированием 8-оксихинолина. Были определены состав, строение и свойства синтезированных лигандов. При анализе ИК спектра установлены частоты колебаний соответствующих связей, молекулярная масса (m/z) лиганда, определенная с помощью хромато-масс-спектрометра, составила 303,7, что хорошо согласуется с расчетным значением (m/z) 303,13 для С₉H₅Br₂NO. Показано, что полученные результаты по определению элементного состава с помощью СЭМ, снабженного приставкой для энергодисперсионного микроанализа, соответствуют теоретическому ожиданию.

Список литературы:

1. Xu H. et al. 8-Hydroxyquinoline: A privileged structure with a broad-ranging pharmacological potential //MedChemComm. – 2015. – Т. 6. – №. 1. – С. 61-74.
2. Cherdtrakulkiat R. et al. Derivatives (halogen, nitro and amino) of 8-hydroxyquinoline with highly potent antimicrobial and antioxidant activities //Biochemistry and biophysics reports. – 2016. – Т. 6. – С. 135-141.
3. Yin X. D. et al. Design, synthesis, and antifungal evaluation of 8-hydroxyquinoline metal complexes against phytopathogenic fungi //Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2020. – Т. 68. – №. 40. – С. 11096-11104.
4. Patel K. D., Patel H. S. Synthesis, spectroscopic characterization and thermal studies of some divalent transition metal complexes of 8-hydroxyquinoline //Arabian Journal of Chemistry. – 2017. – Т. 10. – С. S1326-S1328
5. Li H. et al. In situ route to novel fluorescent mesoporous silica nanoparticles with 8-hydroxyquinolinate zinc complexes and their biomedical applications //Microporous and Mesoporous Materials. – 2012. – Т. 151. – С. 293-302.
6. Перевощикова Н. Б., Котельникова С. В. Определение ионов триады железа с 8-оксихинолином при совместном присутствии в водных растворах //Вестник Удмуртского университета. Серия Физика и химия. – 2008. – №. 2. – С. 81-96.
7. Белозерова О. А. и др. Синтез и исследование свойств 8-оксихинолятов циркония и металлов III подгруппы – материалов для органических электролюминесцентных структур //Успехи в химии и химической технологии. – 2011. – Т. 25. – №. 8 (124).-С.80-83.
8. Ким, Д.Г. Исследование о-производных 5,7-дибром-8-оксихинолина методом хроматомасс-спектрометрии /Д.Г. Ким, А.В. Василенко, А.Б. Мелентьев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». – 2016. – Т. 8, № 1. – С. 13–19. DOI: 10.14529/chem160102