1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал неорганической химии
  4. T. 67, № 11, 2022

Журнал неорганической химии, 2022, T. 67, № 11, стр. 1588-1596

Новый метод синтеза N-борилированных аминокислот на основе клозо-дека- и додекаборатного анионов

А. В. Нелюбин a, Н. А. Селиванов a, А. Ю. Быков a, И. Н. Клюкин a, А. С. Кубасов a, А. П. Жданов a, *, К. Ю. Жижин a, Н. Т. Кузнецов a

a Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 31, Россия

* E-mail: zhdanov@igic.ras.ru

Поступила в редакцию 30.04.2022
После доработки 05.06.2022
Принята к публикации 07.06.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

Разработаны методы прямого синтеза N-борилированных аминокислот. В основе использованного подхода лежит взаимодействие свободных аминокислот и нитрилиевых производных клозо-декаборатного и клозо-додекаборатного аниона. Все продукты охарактеризованы методами мультиядерной ЯМР-спектроскопии, ИК-спектроскопии поглощения, ESI-масс-спектрометрии, для двух полученных продуктов структура установлена методом РСА.

Ключевые слова: клозо-додекаборатный анион, клозо-декаборатный анион, нитрилиевые производные, нуклеофильное присоединение, аминокислоты

ВВЕДЕНИЕ

Высшие кластерные аниона бора [BnHn]2– (n = = 6–12) являются важными исходными соединениями для получения новых борилированных продуктов для различных областей химии. Они находят применение в координационной химии [1–4], в качестве катализаторов [5–7] и высокоэнергетических соединений [8–11]. Однако наиболее обширной областью применения данных соединений является получение биологически активных производных в качестве агентов для бор-нейтронозахватной терапии или антимикробных препаратов [12–14].

Нитрилиевые производные клозо-декаборатного аниона проявляют высокую реакционную способность по отношению к различным нуклеофилам [15–18], что является удобным методом получения различных функциональных производных на их основе. Показано, что данные производные в мягких условиях реагируют с С-защищенными аминокислотами в виде их этиловых или трет-бутиловых эфиров [19, 20]. Трет-бутиловые эфиры могут быть селективно деблокированы для получения N-борилированных аминокислот и пептидов на их основе [21]. Однако необходимость гидролиза сложноэфирной группы для получения производных свободных аминокислот снижает выход целевых продуктов и требует дополнительных стадий очистки.

Недавно разработанные методы получения нитрилиевых производных клозо-додекаборатного аниона позволяют расширить ряд борилированных аминокислот, в том числе за счет производных аниона [B12H12]2– [22–24]. Как было показано в предыдущих работах, в реакцию с нитрилиевыми производными клозо-додекаборатного аниона вступают только этиловые или метиловые эфиры аминокислот. Удаление данных защитных групп протекает в основных условиях и сопровождается разрушением амидинового фрагмента, что требует дополнительных стадий очистки для получения производных аминокислот для пептидного синтеза.

Таким образом, разработка методов прямого получения N-борилированных аминокислот является важной задачей для получения стартовых соединений в синтезе борилированных пептидов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ИК-спектры соединений записывали на ИК-Фурье-спектрофотометре Инфралюм ФТ-08 (НПФ АП “Люмекс”) в области 4000–600 см–1 с разрешением 1 см–1. Образцы готовили в виде тонких пленок в CH2Cl2.

Cпектры ЯМР 1H, 11B, 13C растворов исследуемых веществ в CD3CN или CD2Cl2 записывали на импульсном Фурье-спектрометре Bruker MSL-300 (Германия) на частотах 300.3, 96.32 и 75.49 МГц соответственно с внутренней стабилизацией по дейтерию. В качестве внешних стандартов использовали тетраметилсилан или эфират трехфтористого бора.

ESI-масс-спектры растворов исследуемых веществ в ацетонитриле или метаноле записывали на спектрометре LСМS-IT-TOF (Shimadzu, Japan) в режиме прямого введения в диапазоне m/z от 120 до 700. Напряжение детектора 1.55 кВ, напряжение ЭСИ 4.50 кВ.

РСА. Производные Bu4N(1a) и Bu4N(6a) растворяли в дихлорметане и трижды промывали 1 н раствором соляной кислоты. Полученные продукты концентрировали на роторном испарителе. Кристаллы Bu4N(1a) и Bu4N(6a) выделены изотермическим упариванием соответствующих солей из смеси гексанол–ацетонитрил. Набор дифракционных отражений для кристалла получен в Центре коллективного пользования ИОНХ РАН на автоматическом дифрактометре Bruker Smart Apex2 (λMoKα, графитовый монохроматор, ω–ϕ-сканирование). Данные были проиндексированы и интегрированы с помощью программы SAINT [25]. Применяли поправку на поглощение, основанную на измерениях эквивалентных отражений (SADABS) [26]. Структуры расшифрованы прямым методом с последующим расчетом разностных синтезов Фурье. Все неводородные атомы уточнены в анизотропном приближении, все атомы водорода – по модели “наездника” с тепловыми параметрами Uизо = 1.2 Uэкв (Uизо) соответствующего неводородного атома (1.5Uизо для СН3-групп).

Все расчеты проводили с использованием программы SHELXTL [27]. Структура расшифрована и уточнена с помощью программного комплекса OLEX2 [28].

В структуре Bu4N(1a) рассчитана “маска растворителя” (solvent mask) и найдено 160 электронов в объеме 522 Å3 на элементарную ячейку, что соответствует 2MeCN на кристаллографически независимую часть элементарной ячейки.

Основные кристаллографические данные, параметры эксперимента и характеристики уточнения структуры приведены в табл. 1.

Таблица 1.  

Основные кристаллографические данные, параметры эксперимента и характеристики уточнения структуры

Соединение Bu4N(1a) Bu4N(6a)
Брутто-формула C20H53B10N3O2 C20H55B12N3O2
М 475.75 499.39
T, K 150 100
Сингония Моноклинная Триклинная
Пр. гр. P21/c P
a, Å 9.933(2) 9.0954(10)
b, Å 20.788(4) 11.7074(10)
c, Å 16.716(3) 15.1828(15)
α, град 90.00(3) 103.607(4)
β, град 97.14(3) 106.441(4)
γ, град 90.00(3) 96.265(4)
V, Å3 3425.0(12) 1480.1(3)
Z 4 2
ρрасч, г/см3 0.923 1.121
μ, мм–1 0.053 0.063
F(000) 1040.0 544.0
Размеры кристалла, мм 0.5 × 0.25 × 0.25 0.6 × 0.5 × 0.03
Излучение, λ, Å MoKα (λ = 0.71073) MoKα (λ = 0.71073)
Интервал углов 2θ, град 3.918–51.998 3.644–51.998
Число отражений:
измеренных
независимых (N) [Rint] 		15 844,
6536 [0.0358] 		12 981,
5570 [0.0431]
GOOF 1.038 1.041
R1, wR2 по No R1 = 0.0934, wR2 = 0.2567 R1 = 0.0917, wR2 = 0.2267
R1, wR2 по N R1 = 0.1220. wR2 = 0.2793 R1 = 0.1245, wR2 = 0.2429

Кристаллографические данные депонированы в Кембриджском банке структурных данных (CCDС № 2166050, 2166051).

Реактивы и растворители марок “х. ч.” и “ос. ч.” производства “Химмед” и Sigma-Aldrich использовали без дополнительной очистки.

Нитрилиевые производные клозо-декаборатного и клозо-додекаборатного анионов получали по известным методикам [22, 29].

(Bu4N)2[2-B10H9NHC(CH3)HNCH2COO](Bu4N(1a)). Готовили раствор (Bu4N)[2-B10H9(NCCH3)] (Bu4N(1)) (0.400 г, 1 ммоль), (Bu4N)Br (0.322 г, 1 ммоль), Gly (0.150 г, 2 ммоль) в смеси 7.50 мл ацетатного буфера и 7.50 мл этилового спирта. Реакционный раствор кипятили в колбе, снабженной магнитной мешалкой и обратным холодильником, в течение 4 ч. После охлаждения реакционной массы проводили экстракцию целевого продукта хлористым метиленом. Продукт сушили над Na2SO4 и упаривали на роторном испарителе. Целевой продукт очищали флэш-хроматографией в системе MeCN : CH2Cl2 = 2 : 1. Полученный продукт концентрировали на роторном испарителе.

Получено 0.574 г (Bu4N)2[2-B10H9NHC(CH3)NHCH2COO] (80.0%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3407, 3295, 3238 ν(N–H), 2470 ν(B–H), 1732 ν(C=O), 1632 ν(С=N). 11B–{1H} ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 2.7 (д, 1B, B(10), JB–H = 155 Гц), –4.1 (д, 1B, B(1), JB–H = 139 Гц), –15.0 (с, 1B, B(2)), –23.6 (д, 3B, B(4.7.8), JB–H = = 110 Гц), –27.1 (д, 4B, B(3.5.6.9), JB–H = 123 Гц). 1Н ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): –1.01–1.55 (м, 9Н, В10Н9), 8.55 (с, 1H, NH–C=NH), 6.31 (с, 1H, NH–C=NH), 4.02 (д, 2H, NH–CH2–COO, J = 4.40 Гц), 3.12 (м, 16H, Bu4N), 2.02 (с, 3H, NH=C–CH3), 1.64 (м, 16H, Bu4N), 1.40 (м, 16H, Bu4N), 1.00 (м, 24H, Bu4N). 13С ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 178.8 (СOO), 165.7 (С=NH), 58.7 (Bu4N), 47.2 (CH2–COO), 23.7 (Bu4N), 19.7 (Bu4N), 19.0 (CH3–C=NH), 13.2 (Bu4N). MS(ESI) m/z = 233.2309 (найдено для [B10H9NHC(NHCH2COOH)CH3], вычислено для {[A]–} 233.2293).

(Bu4N)2[2-B10H9NHC(C2H5)NHCH2COO] (Bu4N(2a)). Получали по аналогичной методике. Из 0.415 г (Bu4N)[2-B10H9(NCC2H5)] (Bu4N(2)) получено 0.600 г (Bu4N)2[2-B10H9NHC(C2H5)NHCH2COO] (82%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3410, 3290, 3245 ν(N–H), 2470 ν(B–H), 1725 ν(C=O), 1626 ν(С=N). 11B-{1H} ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 2.7 (д, 1B, B(10), JB–H = 146 Гц), –4.2 (д, 1B, B(1), JB–H = 137 Гц), ‒14.7 (с, 1B, B(2)), –23.5 (д, 3B, B(4.7.8), JB–H = 92 Гц), –27.2 (д, 4B, B(3.5.6.9), JB–H = 113 Гц). 1Н ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): –1.01–1.55 (м, 9Н, В10Н9), 8.48 (с, 1H, NH–C=NH), 6.09 (с, 1H, NH–C=NH), 4.03 (с, 2H, NH–CH2–COO J = 4.40 Гц), 2.33 (кв, 2H, C–CH2–CH3J = 7.52 Гц), 3.15 (м, 16H, Bu4N), 1.64 (м, 16H, Bu4N), 1.40 (м, 16H, Bu4N), 1.05 (т, 3H, C–CH2–CH3 J = 7.52) 1.00 (м, 24H, Bu4N). 13С ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 173.5 (СOO), 169.0 (С=NH), 58.7 (Bu4N), 46.1 (CH2–COO), 25.4 (NH=C–CH2–CH3), 23.7 (Bu4N), 19.7 (Bu4N), 13.2 (Bu4N), 9.8 (NH=C–CH2–CH3). MS(ESI) m/z = 247.2488 (найдено для [B10H9NHC(NHCH2COOH)C2H5], вычислено для {[A]–} 247.2450).

(Bu4N)2[2-B10H9NHC(C(CH3)3)NHCH2COO] (Bu4N(3a)) получали по аналогичной методике. Из 0.442 г (Bu4N)[2-B10H9(NCC(CH3)3)] (Bu4N(3)) получено 0.554 г (Bu4N)2[2-B10H9NHC(C(CH3)3)NHCH2COO] (73%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3406, 3298, 3232 ν(N–H), 2470 ν(B–H), 1727 ν(C=O), 1627 ν(С=N). 11B–{1H} ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 3.4 (д, 1B, B(10), JB–H = 138 Гц), –4.7 (д, 1B, B(1), JB–H = 137 Гц), ‒14.3 (с, 1B, B(2)), –23.53 (д, 3B, B(4.7.8), JB–H = = 92 Гц), –26.3 (д, 4B, B(3.5.6.9), JB–H = 113 Гц). 1Н ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): –1.01–1.55 (м, 9Н, В10Н9), 8.60 (с, 1H, NH–C=NH), 5.86 (с, 1H, NH–C=NH), 4.33 (с, 2H, NH–CH2–COO), 3.15 (м, 16H, Bu4N), 1.64 (м, 16H, Bu4N), 1.40 (м, 16H, Bu4N), 1.24 (с, 9H, C(CH3)3) 1.00 (м, 24H, Bu4N). 13С ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 174.2 (СOO), 172.5 (С=NH), 58.7 (Bu4N), 47.8 (CH2–COO), 27.1 (C–C=NH), 26.7 (C–(CH3)3), 23.7 (Bu4N), 19.7 (Bu4N), 13.2 (Bu4N). MS(ESI) m/z = 275.2799 (найдено для [B10H9NHC(NHCH2COOH)C(CH3)3], вычислено для {[A]–} 275.2763).

(Bu4N)2[2-B10H9NHC(C6H5)NHCH2COO] (Bu4N(4a)) получали по аналогичной методике. Из 0.465 г (Bu4N)[2-B10H9(NCC6H5)] (Bu4N(4)) получено 0.608 г (Bu4N)2[2-B10H9NHC(C6H5)NHCH2COO] (78%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3399, 3295, 3243 ν(N–H), 2470 ν(B–H), 1726 ν(C=O), 1627 ν(С=N). 11B–{1H} ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 2.9 (д, 1B, B(10), JB–H = 1410 Гц), –4.0 (д, 1B, B(1), JB–H = 135 Гц), ‒14.3 (с, 1B, B(2)), –23.3 (д, 3B, B(4.7.8), JB–H = 92 Гц), –26.8 (д, 4B, B(3.5.6.9), JB–H = 114 Гц). 1Н ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): –1.01–1.55 (м, 9Н, В10Н9), 8.73 (с, 1H, NH–C=NH), 7.63–6.83(м, 5H, NH=C–C6H5), 6.36 (с, 1H, NH–C=NH), 3.69 (д, 2H, NH–CH2–COO, J = 3.30 Гц), 3.15 (м, 16H, Bu4N), 1.64 (м, 16H, Bu4N), 1.40 (м, 16H, Bu4N), 1.00 (м, 24H, Bu4N). 13С ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 174.6 (СOO), 166.2 (С=NH), 131.8 129.9, 127.5 126.5 (NH=C–Ph), 58.7 (Bu4N), 48.8 (CH2–COO), 23.7 (Bu4N), 19.7 (Bu4N), 13.2 (Bu4N). MS(ESI) m/z = 295.2401 (найдено для [B10H9NHC(NHCH2COOH)C6H5], вычислено для {[A]–} 295.2450).

(Bu4N)2[2-B10H9NHC(CH3)NHCH(CH2C6H5)COO] (Bu4N(1b)). Получали по аналогичной методике. Из 0.400 г Bu4N(1) и 0.331 г L-фенилаланина (Phe) получено 0.363 г (Bu4N)2[2-B10H9 NHC(CH3)NHCH(CH2C6H5)COO] (45%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3407, 3291, 3234 ν(N–H), 2471 ν(B–H), 1751 ν(C=O), 1635 ν(С=N). 11B–{1H} ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 3.2 (д, 1B, B(10), JB–H = 142 Гц), –4.0 (д, 1B, B(1), JB–H = 140 Гц), ‒15.0 (с, 1B, B(2)), –23.4 (д, 3B, B(4.7.8), JB–H = = 124 Гц), –26.5 (д, 4B, B(3.5.6.9), JB–H = 115 Гц). 1Н ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): –1.01–1.92 (м, 9Н, В10Н9), 8.81 (с, 1H, NH–C=NH), 7.50–7.21 (м, 5H, CH–CH2–C6H5), 6.06 (с, 1H, NH–C=NH), 4.44 (м, 1H, NH–CH–COO), 3.49 (д, 2H, CH–CH2–C6H5, J = 11.25 Гц), 3.14 (м, 16H, Bu4N), 1.65 (м, 16H, Bu4N), 1.50 (с, 3H, NH=C–CH3), 1.40 (м, 16H, Bu4N), 1.00 (м, 24H, Bu4N). 13С ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 175.3 (СOO), 165.2 (С=NH), 137.4, 130.4, 128.8, 127.1 (–CH2–Ph), 59.9 (CH–COO), 58.7 (Bu4N), 40.0 (Ph–CH2–CH), 23.7 (Bu4N), 19.7 (Bu4N), 18.5 (CH3–C=NH), 13.2 (Bu4N). MS(ESI) m/z = 323.2741 (найдено для [B10H9(NHCNHCHCH2C6H5COOH)CH3], вычислено для {[A]–} 323.2763).

(Bu4N)2[2-B10H9NHC(C2H5)NHCH(CH2C6H5)COO] (Bu4N(2b)) получали по аналогичной методике. Из 0.412 г Bu4N(2) и 0.332 г L-фенилаланина (Phe) получено 0.361 г (Bu4N)2[2-B10H9 NHC(C2H5)NHCH(CH2C6H5)COO] (44%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3405, 3300. 3240 ν(N–H), 2470 ν(B–H), 1735 ν(C=O), 1638 ν(С=N). 11B–{1H} ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 3.7 (д, 1B, B(10), JB–H = 139 Гц), –3.7 (д, 1B, B(1), JB–H = 140 Гц), –14.3 (с, 1B, B(2)), –22.9 (д, 3B, B(4.7.8), JB–H = = 99 Гц), –26.0 (д, 4B, B(3.5.6.9), JB–H = 99 Гц); 1Н ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): –0.95–1.80 (м, 9Н, В10Н9), 8.76 (с, 1H, NH–C=NH), 7.51–7.21 (м, 5H, CH–CH2–C6H5), 5.99 (с, 1H, NH–C=NH), 4.36 (м, 1H, NH–CH–COO), 3.45 (д, 2H, C–CH2–CH3, J = = 10.64 Гц), 3.13 (м, 16H, Bu4N), 1.95–1.72 (м, 2H, CH–CH2–C6H5 ), 1.65 (м, 16H, Bu4N), 1.40 (м, 16H, Bu4N), 1.00 (м, 24H, Bu4N), 0.70 (т, 3H, C–CH2–CH3, J = 7.52 Гц). 13С ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 178.9 (СOO), 169.1 (С=NH), 137.2, 130.3, 128.8, 127.1 (–CH2–Ph), 59.2 (CH–COO), 58.7 (Bu4N), 39.8 (Ph–CH2–CH), 24.4 (CH3–CH2–C=NH), 23.7 (Bu4N), 19.7 (Bu4N), 13.2 (Bu4N), 18.5 (CH3–CH2–C=NH). MS(ESI) m/z = 337.2987 (найдено для [B10H9NHC(NHCHCH2C6H5COOH)C2H5], вычислено для {[A]–} 337.2919).

(Bu4N)2[2-B10H9NHC(C(CH3)3)NHCH(CH2C6H5)COO] (Bu4N(3b)) получали по аналогичной методике. Из 0.440 г Bu4N(3) и 0.335 г L-фенилаланина (Phe) получено 0.295 г (Bu4N)2[2-B10H9NHC(C(CH3)3)NHCH(CH2C6H5)COO] (35%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3408, 3290, 3231 ν(N–H), 2470 ν(B–H), 1735 ν(C=O), 1637 ν(С=N). 11B–{1H} ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 3.4 (д, 1B, B(10), JB–H = 144 Гц), –4.3 (д, 1B, B(1), JB–H = 142 Гц), –14.5 (с, 1B, B(2)), –23.3 (д, 3B, B(4.7.8), JB–H = = 104 Гц), –26.2 (д, 4B, B(3.5.6.9), JB–H = 123 Гц); 1Н ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): –0.95–1.80 (м, 9Н, В10Н9), 8.81 (с, 1H, NH–C=NH), 7.651–7.21 (м, 5H, CH–CH2–C6H5), 5.73 (с, 1H, NH–C=NH), 4.71 (м, 1H, NH–CH–COO), 3.54–3.44 (м, 2H, CH–CH2–C6H5), 3.13 (м, 16H, Bu4N), 1.65 (м, 16H, Bu4N), 1.40 (м, 16H, Bu4N), 1.00 (м, 24H, Bu4N), 0.92 (с, 9H, C–(CH3)3). 13С ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 172.3 (СOO), 166.4 (С=NH), 137.4, 130.5, 128.6, 127.1 (–CH2–Ph), 60.6 (CH–COO), 58.7 (Bu4N), 40.0 (Ph–CH2–CH), 36.4 (NH=C–C–(CH3)3), 26.8 (NH=C–C–(CH3)3), 23.7 (Bu4N), 19.7 (Bu4N), 19.0 (C–C=NH), 13.2 (Bu4N). MS(ESI) m/z = 365.3189 (найдено для [B10H9NHC(NHCH(CH2C6H5)COOH)C(CH3)3], вычислено для {[A]–} 365.3232).

(Bu4N)2[2-B10H9NHC(C6H5)HNCH(CH2C6H5)COO] (Bu4N(4b)) получали по аналогичной методике. Из 0.460 г Bu4N(4) и 0.331 г L-фенилаланина (Phe) получено 0.363 г (Bu4N)2[2-B10H9NHC(C6H5)HNCH(CH2C6H5)COO] (42%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3407, 3295, 3238 ν(N–H), 2470 ν(B–H), 1732 ν(C=O), 1632 ν(С=N). 11B–{1H} ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 3.4 (д, 1B, B(10), JB–H = 142 Гц), –3.9 (д, 1B, B(1), JB–H = 139 Гц), –14.0 (с, 1B, B(2)), –23.3 (д, 3B, B(4.7.8), JB–H = = 76 Гц), –26.4 (д, 4B, B(3.5.6.9), JB–H = 117 Гц). 1Н ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): –0.95–1.80 (м, 9Н, В10Н9), 9.11 (с, 1H, NH–C=NH), 7.42–6.58 (м,10, Ph), 6.15 (с, 1H, NH–C=NH), 4.04 (м, 1H, NH–CH–COO), 3.22–2.90 (м, 2H, CH–CH2–C6H5) 3.13 (м, 16H, Bu4N), 1.65 (м, 16H, Bu4N), 1.40 (м, 16H, Bu4N), 1.00 (м, 24H, Bu4N). 13С ЯМР (CD3CN, δ, м.д.): 179.7 (СOO), 166.3 (С=NH), 137.4, 130.8, 128.9, 127.4 (–CH2–Ph), 131.1, 130.4, 128.8, 126.9 (NH=C–Ph), 62.1 (CH–COO), 58.7 (Bu4N), 40.3 (Ph–CH2–CH), 23.7 (Bu4N), 19.7 (Bu4N), 13.2 (Bu4N). MS(ESI) m/z = 385.2887 (найдено для [B10H9NHC(NHCHCH2C6H5COOH)C6H5], вычислено для {[A]–} 385.2919).

(Bu4N)[B12H11(NHC(NHCH2COOH)CH3)] (Bu4N(5a)). В колбу помещали 0.424 г (1 ммоль) (Bu4N)[B12H11NCCH3] (Bu4N(5)), 0.016 г (0.15 ммоль) Na2CO3, 0.300 г (4 ммоль) глицина, 7 мл этилового спирта и 7 мл дистиллированной воды. Смесь кипятили с обратным холодильником в течение 2 ч. После охлаждения до комнатной температуры раствор подкисляли 0.5 н соляной кислотой до pH 2 и экстрагировали CH2Cl2. Органическую фазу осушали фильтрацией через безводный Na2SO4 и упаривали на роторном испарителе. Полученный продукт сушили в вакууме. Выход 0.270 г (54%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3534 ν(O–H), 3418, 3314, 3249 ν(N–H), 2490 ν(B–H), 1746 ν(C=O), 1641 ν(C=N). 11B{1H} ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): –6.7 (с, 1B, B–N), –15.6 (с, 11B, B–H(B2–12)). 1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 2.5–0.0 (м, 11H, B–H), 8.09 (c, 1H, NH=C–NH), 6.60 (c, 1H, NH=C–NH), 3.94 (д, 2H, CH2COOH, J = 5.49 Гц), 3.15 (8H, Bu4N), 1.92 (с, 3H, C–CH3), 1.61 (8H, Bu4N), 1.45 (8H, Bu4N), 1.01 (12H, Bu4N). 13C ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 170.6 (CH2COOH), 164.7 (NH=C), 59.4 (Bu4N), 45.7(CH2COOH), 24.4 (Bu4N), 20.4 (NH=C–CH3), 20.2 (Bu4N), 13.9 (Bu4N). MS(ESI) m/z = 259.2565 (найдено для [B12H11(NHC(NHCH2COOH)CH3)], вычислено для {[A]–} 259.2579).

(Bu4N)[B12H11(NHC(NHCH2COOH)C2H5)] (Bu4N(6a)) получали по аналогичной методике. Из 0.438 г (Bu4N)[B12H11NCC2H5] (Bu4N(6)) получено 0.251 г (Bu4N)[B12H11(NHC(NHCH2COOH)C2H5)] (49%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3552 ν(O–H), 3418, 3331, 3256 ν(N–H), 2490 ν(B–H), 1746 ν(C=O), 1645 ν(C=N). 11B{1H} ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): –6.7 (с, 1B, B–N), –15.6 (с, 11B, B–H(B2–12)). 1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 2.5–0.0 (м, 11H, B–H), 8.30 (c, 1H, NH=C–NH), 6.15 (c, 1H, NH=C–NH), 4.14 (д, 2H, CH2COOH)2, J = 5.73 Гц), 3.15 (8H, Bu4N), 2.39 (к, 2H, CH2CH3, J = 7.4 Гц), 1.61 (8H, Bu4N), 1.45 (8H, Bu4N), 1.16 (т, 3H, CH2, CH3, J = 7.47 Гц), 1.01 (12H, Bu4N). 13C ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 169.3 (CH2COOH), 168.2 (NH=C), 59.4 (Bu4N), 44.4 (CH2COOH), 25.2 (CH2CH3), 24.4 (Bu4N), 20.2 (Bu4N), 13.9 (Bu4N), 9.1 (CH2CH3). MS(ESI) m/z = 273.2747 (найдено для [B12H11(NHC(NHCH2COOH)C2H5)], вычислено для {[A]–} 273.2738).

(Bu4N)[B12H11(NHC(NHCH(CH2C6H5)COOH)CH3)] (Bu4N(5b)). В колбу помещали 0.424 г (1 ммоль) Bu4N(5) 0.016 г (0.15 ммоль) Na2CO3, 0.660 г (4 ммоль) фенилаланина, 7 мл этилового спирта и 7 мл дистиллированной воды. Смесь кипятили с обратным холодильником в течение 2 ч. После охлаждения до комнатной температуры раствор подкисляли 0.5 н. соляной кислотой до pH 2 и экстрагировали CH2Cl2. Органическую фазу осушали фильтрацией через безводный Na2SO4 и упаривали на роторном испарителе. Выход 0.389 г (66%).

ИК-спектр (CH2Cl2, см–1): 3506 ν(O–H), 3405, 3310, 3254 ν(N–H), 2490 ν(B–H), 1739 ν(C=O), 1644 ν(С=N). 11B{1H} ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): –6.8 (с, 1B, B–N), –15.5 (с, 11B, B–H(B2–12)). 1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 2.5–0.0 (м, 11H, B–H), 3.15 (8H, Bu4N), 1.61 (8H, Bu4N), 1.45 (8H, Bu4N), 1.01 (12H, Bu4N), 8.25 (c, 1H, NH=C–NH), 7.38–7.25 (м, 5H, CHCH2C6H5), 6.56 (c, 1H, NH=C–NH), 4.36 (тд, 1H CHCH2C6H5, J = 9.7, 4.1 Гц), 3.27 (дд, 1H, CHCH2C6H5, J = 13.7, 4.2 Гц), 2.93 (дд, 1H, CHCH2C6H5, J = 13.7, 9.7 Гц), 1.57 (с, 3H, NH=C–CH3). 13C ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 59.4 (Bu4N), 24.4 (Bu4N), 20.2 (Bu4N), 13.9 (Bu4N), 171.9 (CHCOOH), 165.2 (NH=C), 137.3, 130.9, 129.6, 128.0 (CH2C6H5), 55.1 (CHCH2C6H5), 40.3 (CHCH2C6H5), 45.7 (CH2COOH), 18.9 (NH=C–CH3). MS(ESI) m/z = 257.2641 (найдено для [B12H11(NHC(NHCH2COOH)CH3)], вычислено для {[A]–} 257.2636).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Предложенный в работе метод получения борилированных аминокислот основан на модификации свободных аминокислот, что позволяет проводить процесс в одну стадию и существенно повысить выход целевых продуктов.

Как указано ранее, нитрилиевые производные клозо-декаборатного аниона проявляют весьма высокую реакционную способность к органическим аминам. Природные аминокислоты также содержат функциональную аминогруппу, поэтому нами были предложены методы получения конъюгатов клозо-декаборатного аниона и аминокислот, не содержащих функциональные группы в боковых цепях (глицин, L-фенилаланин). Реакция протекает по схеме.

Аминокислоты плохо растворимы в органических растворителях, поэтому на первом этапе синтеза был проведен подбор подходящего растворителя. Использование в качестве растворителя этилового спирта привело к получению продуктов присоединения спирта и не дало препаративно значимых количеств целевых соединений. Это связано с тем, что в цвиттер-ионной форме нуклеофильный характер аминогруппы очень мал. Для предотвращения протонирования аминогруппы был предложено использовать в качестве растворителя буферные растворы, обеспечивающие поддержание pH изоэлектрической точки соответствующих аминокислот. Для повышения растворимости н-тетрабутиламмониевых солей нитрилиевых производных реакцию проводили в смеси ацетонитрил–ацетатный буфер (pH 6 для глицина, pH 5.5 для фенилаланина). Процесс протекания реакции контролировали с помощью 11B ЯМР-спектроскопии. Установлено, что в результате реакции образуется смесь целевого амидина и незначительного количества продукта гидролиза нитрилиевого производного.

Для выделения целевого продукта применяли флэш-хроматографию. Полученные таким способом продукты вида [2-B10H9NH=C(R)NHCH(R′)COOH] (R = Me, Et, But, Ph; R' = H, Bn), по данным ESI-масс-спектрометрии и ЯМР-спектроскопии, обладали чистотой >98%.

Строение полученных продуктов определяли методами мультиядерной ЯМР-спектроскопии. В 11В-{1H} ЯМР-спектрах полученных продуктов сигналы от апикальных атомов бора проявляются в диапазонах 3.5–2.5 м.д. [B(10), I = 1] и –4.0… ‒5.0 м.д. [B(1), I = 1], что характерно для монозамещенных амидинов [30]. Значительное смещение сигнала B(1) в сильное поле по сравнению с сигналом в спектре исходных нитрилиевых производных связано с наличием в продукте внутримолекулярного протон-гидридного взаимодействия. Сигнал от замещенного атома бора B(2) наблюдается при –14.3…–15.1 м.д., сигналы от незамещенных экваториальных вершин борного кластера – при –23.0…–24.0; –26.5…–27.5 м.д.

В спектрах 1Н ЯМР полученных соединений амидиновый фрагмент представлен двумя сигналами: от протона иминогруппы в области 6.36–5.80 м.д. и протона аминогруппы при 8.70–8.30 м.д.

Аминокислотный остаток представлен сигналами от протонов при α-атоме углерода в области 4.40–3.70 м.д. и сигналами заместителей при α-атоме. Для анионов [2-B10H9NH=C(R)NHCH(CH2Ph)COO]2– (R = Me, Et, But, Ph) сигналы протонов метиленовой группы лежат в области 3.50–3.20 м.д., сигналы протонов фенильной группы – в области 7.50–7.00 м.д.

Сигналы протонов от заместителя нитрилиевой группы для производных на основе соединения 1 лежат в области 2.05–2.00 м.д.; для 2 сигналы метиленовой группы лежат в области 2.35–2.30, сигналы метильной – в области 1.05–1.00 м.д.; для 3 сигналы протонов метильных групп лежат в области 1.00 м.д.; для 4 сигналы протонов фенильной группы лежат в области 7.70–7.25 м.д. Стоит отметить, что в целевых продуктах, по данным спектров 1H ЯМР, соотношение замещенный анион бора/катион Bu4N+ не соответствует теоретическому (1/1 или 1/2). Это связано с тем, что у выделенных конъюгатов карбоксильная группа аминокислоты частично существует в депротонированной форме, а также возможен ионный обмен между солью амидин-клозо-декабората и буферным раствором (Na+).

В спектрах 13C ЯМР аминокислотный фрагмент представлен сигналами от карбоксильного атома углерода при 178.0–170.0 м.д. В спектрах анионов [2-B10H9NH=C(R)NHCH2COO]2– (R = = Me, Et, But, Ph) сигналы α-атома углерода лежат в области 49.0–46.0 м.д. В спектрах анионов [2-B10H9NH=C(R)NHCH(CH2Ph)COO]2– (R = = Me, Et, But, Ph) сигналы α-атома углерода лежат в области 62.0–59.0 м.д., сигнал атома углерода метиленовой группы – при 40.5–39.5 м.д., сигналы атомов углерода бензольного кольца – в области 140.0–125.0 м.д.

Амидиновая функциональная группа представлена сигналами атома углерода, связанного с азотом иминогруппы, при 169.0–160.0 м.д. и сигналами заместителей. Для производных 1 сигналы атома углерода метильной группы лежат в области 19.5–18.5 м.д.; для производных 2 сигналы метиленовой группы лежат в области 25.0–24.5 м.д., сигналы метильной группы – при 10.0–9.5 м.д.; для 3 сигналы метильных групп лежат в области 27.0–26.00 м.д.; для 4 сигналы фенильной группы лежат в области 140.0–125.0 м.д.

Процесс взаимодействия аминокислот с нитрилиевыми производными клозо-додекаборатного аниона отличается от аналогичной реакции нитрилиевых производных клозо-декаборатного аниона:

Установлено, что исходные нитрилиевые производные проявляют меньшую реакционную способность по отношению к О-нуклеофилам, таким как вода и спирты. Таким образом, реакцию нуклеофильного присоединения можно проводить в водно-спиртовом растворе, а для предотвращения протонирования аминогруппы использовать каталитические количества карбоната натрия в качестве мягкого основания. По данным 11B ЯМР-спектроскопии, целевой продукт образуется с количественным выходом, а снижение выхода изолированного вещества связано с потерями при экстракции. Выделенные в чистом виде продукты являются индивидуальными веществами и не требуют дополнительной очистки.

Строение полученных продуктов определяли методами мультиядерной ЯМР-спектроскопии. В 11В-{1H} ЯМР-спектрах полученных продуктов сигналы от замещенных атомов бора лежат в области –6.8…–6.7 м.д. Сигналы от незамещенных атомов бора представляют собой синглет в области –15.6 м.д. 1Н, 13С ЯМР-спектры амидинов на основе клозо-додекаборатного аниона схожи с аналогичными продуктами на основе клозо-декаборатного аниона.

Строение двух полученных производных было дополнительно подтверждено методом РСА. В структуре продукта Bu4N(1a) (рис. 1) амидиновый фрагмент плоский и длины связей N–C составляют 1.299 и 1.313 Å, что указывает на наличие сопряжения. Z-конфигурация амидинового фрагмента стабилизирована внутримолекулярной связью между атомом водорода аминогруппы аминокислоты и гидридным атомом водорода, связанным с атомом B(3). Длины связей С–O в карбоксильной группе составляют 1.325 и 1.174 Å. Значения согласуются с литературными данными для длин связей в карбоновых кислотах [31]. В структуре продукта Bu4N(6a) (рис. 2) амидиновый фрагмент также плоский, Z-конфигурация в нем стабилизированна внутримолекулярным протон-гидридным взаимодействием.

Рис. 1.

Строение аниона [2-B10H9(NHC(CH3)HNCH2COOH]– по данным РСА.

Рис. 2.

Строение аниона [B12H11(NHC(CH3)HNCH2COOH]– по данным РСА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложен метод получения N-борилированных аминокислот на основе клозо-додекаборатного и клозо-декаборатного аниона. Показано, что для данных кластерных анионов процесс присоединения аминокислот к нитрилиевым производным протекает с незначительными отличиями. Все продукты охарактеризованы методами мультиядерной ЯМР-спектроскопии, ИК-спектроскопии поглощения, ESI-масс-спектрометрии, для двух полученных продуктов структура установлена методом РСА.

Список литературы

  1. Kirchmann M., Wesemann L. // Dalton Trans. 2008. № 4. P. 444. https://doi.org/10.1039/B715305H

  2. Bolli C., Derendorf J., Jenne C. et al. // Chem. Eur. J. 2014. V. 20. № 42. P. 13783. https://doi.org/10.1002/chem.201403625

  3. Zhang Y., Liu J., Duttwyler S. // Eur. J. Inorg. Chem. 2015. V. 2015. № 31. P. 5158. https://doi.org/10.1002/ejic.201501009

  4. Bolli C., Derendorf J., Jenne C. et al. // Eur. J. Inorg. Chem. 2017. V. 2017. № 38–39. P. 4552. https://doi.org/10.1002/ejic.201700620

  5. Messina M.S., Axtell J.C., Wang Y. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2016. V. 138. № 22. P. 6952. https://doi.org/10.1021/jacs.6b03568

  6. Wegener M., Huber F., Bolli C. et al. // Chem. Eur. J. 2015. V. 21. № 3. P. 1328. https://doi.org/10.1002/chem.201404487

  7. Li Y.-T., Zhang S.-H., Zheng G.-P. et al. // Appl. Catal. A: Gen. 2020. V. 595. P. 117511. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117511

  8. Derdziuk J., Malinowski P.J., Jaroń T. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 49. P. 27030. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.08.158

  9. Rao M.H., Muralidharan K. // Polyhedron. 2016. V. 115. P. 105. https://doi.org/10.1016/j.poly.2016.03.062

  10. Hagemann H. // Molecules. 2021. V. 26. № 24. P. 7425. https://doi.org/10.3390/molecules26247425

  11. Sharon P., Afri M., Mitlin S. et al. // Polyhedron. 2019. V. 157. P. 71. https://doi.org/10.1016/j.poly.2018.09.055

  12. Sun Y., Zhang J., Zhang Y. et al. // Chem. Eur. J. 2018. V. 24. № 41. P. 10364. https://doi.org/10.1002/chem.201801602

  13. Avdeeva V.V., Garaev T.M., Breslav N.V. et al. // J. Biol. Inorg. Chem. 2022. https://doi.org/10.1007/s00775-022-01937-4

  14. Avdeeva V.V., Garaev T.M., Malinina E.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 1. P. 28. https://doi.org/10.1134/S0036023622010028

  15. Burianova V.K., Bolotin D.S., Mikherdov A.S. et al. // New J. Chem. 2018. V. 42. № 11. https://doi.org/10.1039/c8nj01018h

  16. Burianova V.K., Bolotin D.S., Novikov A.S. et al. // Inorg. Chim. Acta. 2018. V. 482. P. 838. https://doi.org/10.1016/j.ica.2018.07.038

  17. Zhdanov A.P., Klyukin I.N., Bykov A.Y. et al. // Polyhedron. 2017. V. 123. https://doi.org/10.1016/j.poly.2016.11.035

  18. Zhdanov A.P., Nelyubin A.V., Klyukin I.N. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 7. С. 841.https://doi.org/10.1134/S0036023619070180

  19. Nelyubin A.V., Klyukin I.N., Zhdanov A.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 14. P. 1750. https://doi.org/10.1134/S0036023619140043

  20. Nelyubin A.V., Klyukin I.N., Novikov A.S. et al. // Mendeleev Commun. 2021. V. 31. № 2. P. 201. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.03.018

  21. Nelyubin A.V., Klyukin I.N., Zhdanov A.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 12. P. 1499. https://doi.org/10.1134/S003602361912012X

  22. Nelyubin A.V., Klyukin I.N., Zhdanov A.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 2. P. 139. https://doi.org/10.1134/S0036023621020133

  23. Nelyubin A.V., Selivanov N.A., Bykov A.Yu. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 24. P. 13391. https://doi.org/10.3390/ijms222413391

  24. Laskova J., Ananiev I., Kosenko I. et al. // Dalton Trans. 2022. V. 51. № 8. P. 3051. https://doi.org/10.1039/D1DT04174F

  25. Bruker, SAINT. Bruker AXS Inc., Madison, WI, 2018.

  26. Krause L., Herbst-Irmer R., Sheldrick G.M. et al. // J. Appl. Crystallogr. 2015. V. 48. № 1. P. 3. https://doi.org/10.1107/S1600576714022985

  27. Sheldrick G.M. // Acta Crystallogr., Sect. C: Struct. Chem. 2015. V. 71. № 1. P. 3. https://doi.org/10.1107/S2053229614024218

  28. Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J. et al. // J. Appl. Crystallogr. 2009. V. 42. № 2. P. 339. https://doi.org/10.1107/S0021889808042726

  29. Voinova V.V., Selivanov N.A., Plyushchenko I.V. et al. // Molecules. 2021. V. 26. № 1. Р. 248.https://doi.org/10.3390/molecules26010248

  30. Zhdanov A.P., Polyakova I.N., Razgonyaeva G.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2011. V. 56. № 6. https://doi.org/10.1134/S003602361106026X

  31. Allen F.H., Kennard O., Watson D.G. et al. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. II. 1987. P. S1. https://doi.org/10.1039/p298700000s1

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал неорганической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал