РОЗДІЛ 2
КАЛІКСАРЕНФОСФОНОВІ КИСЛОТИ
2.1 Синтез та властивості амфіфільних каліксарен-
фосфонових кислот
Інтерес до амфіфільних каліксаренів пов'язаний з їх здатністю утворювати стабільні молекулярні плівки та розпізнавати широкий ряд нейтральних органічних молекул та іонів таких як гуанідініум іон [83], карбогідрати [84], ароматичні солі амонію [85], біологічно важливі катіони К+, Na+ [86] та полііони [87] на межі поділу фаз повітря-вода.
Амфіфільні каліксарени [88] розглядаються як аналоги фосфоліпідів ключових компонентів біологічних мембран. З іншого боку, вони здатні утворювати стабільні наночастинки в водних розчинах [89, 90], що робить із них добрих кандидатів для створення нових систем доставки ліків. Особливий інтерес викликає їх застосування в косметиці.
Одним із методів отримання амфіфільних каліксаренів є введення на верхній чи нижній вінець гідрофобної макроциклічної платформи гідрофільних фосфорильних груп. Функціоналізація верхнього вінця макроциклу фосфорильними групами приводить до збільшення молекулярної порожнини і появи нових просторово зближених комплексоутворюючих центрів. Зміна кількості гідрофільних фосфорильних груп на верхньому вінці макроциклу та кількості гідрофобних алкільних замісників на нижньому вінці макроциклу дозволяє в широких межах змінювати гідрофільно - гідрофобний баланс амфіфільних каліксаренів. Заміна алкоксильних фрагментів біля атома фосфору на гідроксильні є додатковим інструментом для регулювання гідрофільно гідрофобного балансу.
Враховуючи потенційну здатність амфіфільних каліксаренфосфонатів та каліксаренфосфонових кислот до утворення супрамолекулярних комплексів, тонкі молекулярні плівки на їх основі можуть бути використані для створення хімічних сенсорів.
2.1.1 Амфіфільні каліксаренфосфонати
2.1.1.1 Синтез діалкоксикалікс[4]арендифосфонатів
Реакція естерів кислот тривалентного фосфору з бромокаліксаренами в присутності каталітичних кількостей NiBr2 (реакція Арбузова-Тавса) є важливий метод в синтезі похідних каліксаренфосфонових кислот [91,92].
Вихідні дибромкаліксарени були отримани взаємодією каліксаренів 1, які містять гідрофобні децильні чи додецильні групи на нижньому вінцю макроциклу, з 2 молями бромсукциніміду (Схема 1).
Схема 1
Спроби проводити реакцію бромування в ацетоні були невдалими завдяки поганій розчинності монобром каліксаренів. Використання метилетил кетону замість ацетону дозволило проводити бромування в гомогенному середовищі.
Пара-положення незаміщених фенольних фрагментів макроциклу більш активні, ніж алькільовані фрагменти. Завдяки цьому бромування протікає регіоселективно. Виходи дибромідів 2 становили 97-98 %
Дибромкаліксарени 2 - легкоплавкі, добре розчинні в органічних розчинниках речовини. Склад та будова отриманих сполук була доведена методами 1H ЯМР та елементним аналізом.
Дією на дібромпохідні калікс[4]аренів 2 триізопропілфосфіту в присутності безводного NіBr2 (180 оС, 40 хв) були отримані амфіфільні каліксарендифосфонати 3 з виходами 85-90 %.
Схема 2
Фосфорилювання проводили в розчині триізопропілфосфіту.
Каліксарендифосфонати 3 - маслоподобні речовини. Структура отриманих сполук була доведена методами ЯМР 1H, 31P та мас-спектроскопії. Амфіфільні дифосфонати 3 утворють стійкі інклюзивні комплекси складу 1:1 з метанолом та ацетонітрилом, що не руйнуються при кімнатній температурі в вукуумі 0.05 мм.рт.ст.
2.1.1.2 Синтез діалкоксикалікс[4]арентетрафосфонатів
Вихідні тетрабромодіалкоксикалікс[4]арени були отримані з виходами 90-92 % взаємодією діалкоксикаліксаренів 1 з надлишком бромсукциніміду в розчині метилетилкетону (Схема 3).
Схема 3
Тетрабромкаліксарени - легкоплавкі, добре розчинні в органічних розчинниках речовини. Склад та будова отриманих сполук була доведена методами ЯМР 1H та елементним аналізом.
Тетрафосфорильовані діалкоксикалікс[4]арени 5 були синтезовані взаємодією тетрабромкалікс[4]аренів 4 з триізопропілфосфітом в присутності безводного NіBr2 (Схема 4).
Схема 4
При використанні в якості розчинника бензонітрилу виходи тетрафосфонатів 5 становили 60-70%. Поряд з продуктами тетрафосфорилювання в реакційній суміші спостерігалися продукти ди та три фосфорилювання. Збільшення часу реакції з 40 хв до 2 годин та збільшення температури з 180о до 190о практично не впливає на вихід кінцевих тетрафосфонатів. В той же час проведення реакціі в розплаві каліксарентетрабромідів збільшує виходи тетрафосфонатів 5, до 90-92 %. При цьому час реакції становить 40 хв при температурі 180oС. Це пов'язано зі збільшенням концентрації реагуючих речовин, що приводить до збільшення швидкості реакції.
Амфіфільні каліксаренфосфонати 5 являють собою маслоподібні сполуки, добре розчинні в малополярних органічних розчинниках. Структура отриманих сполук була доведена методами ЯМР 1H, 31P і мас-спектроскопії.
2.1.1.3 Синтез тетраалкоксикалікс[4]арентетрафосфонатів
Вихідні тетрабромтетраалкоксикаліксарени були отримані взаємодією тетраалкоксикаліксаренів 1 з надлишком бромсукциніміду (Схема 4).
Схема 4
Реакція проводилась в розчині метилетилкетону. Виходи каліксарен- тетрабромідів 7 становили 94-96 %.
Тетрабромокаліксарени 7 - легкоплавкі, добре розчинні в органічних розчинниках речовини. Склад та будова отриманих сполук була доведена методами ЯМР 1H та елементним аналізом.
Тетрафосфорильовані тетраалкоксикалікс[4]арени 8 були синтезовані взаємодією тетрабромкалікс[4]аренів з триізопропілфосфітом в присутності бе