Реферат у курсовій роботі 5 ст таб. 14 мал. Мета роботи: детально вивчити адамант та розібрати синтез

жүктеу/скачать 204.92 Kb.

Дата	23.06.2022
өлшемі	204.92 Kb.
	#459440
түрі	Реферат

Міністерство освіти і науки України
Харківський національний університет
імені В.М. Каразіна

кафедри органічної хімії
Адамантан. Синтез адамант похідних з'єднання

Курсова робота
Студентки гр. ХБ-35
хімічного факультету
Городниченко К.С.

Науковий керівник Воробйова Н. П.
К.х. доцент

Харків 2022

Реферат

У курсовій роботі 25 ст. 1 таб. 14 мал.
Мета роботи: детально вивчити адамант та розібрати синтез
Ключові слова: адамант, адамант похідні з'єднання

Зміст

Вступ………………………………………………….5
Глава 1 Літературна частина…………………………………….8

БУДОВА АДАМАНТАНУ…………………………………….8
ЗАСТОСУВАННЯ……………………………………………..10

1.3 Отримання з природних джерел……………………………….12
1.4 ФАРМОКОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АДАМАНТАНУ…..13
Глава 2 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА…………………..16
2.1 СИНТЕЗ АДАМАНТ ПОХἰДНИХ З'ЄДНАНЬ ПУРИНОВИХ І ПІРИМІДІНОВІ КІЛЬЦЯ………………………………………….16
2.2 РЕАГЕНТИ І ОБЛАДНАНЯ………………………………….18
2.3 СИНТЕЗ 2`,3`-О-ІЗОПРОПІЛІДЕНАДЕНОЗИНА…………19
2.4 ОТРИМАННЯ 5`-Р-(ДИХЛОР)-2`,3`-О-ІЗОПРОПІЛІДЕНАДЕНОЗИНМОНОФОСФАТУУ……………19
2.5 СИНТЕЗ АМІНОАДАМАНТАНУ………………………….20
2.6 СИНТЕЗ 5`-Р-(ДИАМИНОАДАМАНТИЛ)-2`,3`-О-ИЗОПРОПИЛИДЕНАДЕНОЗИНМОНО-ФОСФАТА………….20
2.7 ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ……………………………20
2.8 ВИСНОВКИ………………………………………………….24
Список літератури……………………………………………….25
Вступ

Адамантан – це хімічна сполука, насичена трициклічний містковий вуглеводень з формулою . Молекула адамантана складається з трьох циклогексанових фрагментів, що перебувають у конформації "крісло". Просторове розташування атомів вуглецю в молекулі адамантану повторює розташування атомів у кристалічній решітці алмазу. Свою назву адамантан отримав від ἀδάμας ("непереможний" - грецька назва алмазу).

Літературна частина
1.1 БУДОВА АДАМАНТАНУ
Адамантан - хімічна сполука, насичений трициклічний містковий вуглеводень з формулою . Вуглецевий скелет молекули адамантану подібний до структурної одиниці алмазу. Саме тому назва «адамантан» походить від грецького «adamas» – алмаз. Експериментально отримані структурні характеристики адамантану:

Мал 1.
Подібна структура зберігається практично у всіх похідних адамантану, що зумовлено високою стійкістю адамантанового каркасу. Адамантан - родоначальник гомологічного ряду сімейства вуглеводнів алмазоподібної будови діаманту, тріамантану і т.д.

Мал 2
Адамантан, незважаючи на невелику молекулярну масу, має надзвичайно високу для насичених вуглеводнів температуру плавлення – 269° С. Ця аномально висока температура обумовлена високою симетрією жорсткої алмазоподібної молекули адамантану. Разом з тим відносно слабка міжмолекулярна взаємодія в кристалічній решітці призводить до того, що вуглеводень легко відганяється, частково – вже при кімнатній температурі. На відміну від самого адамантану, його алкілзаміщені плавляться при набагато нижчих температурах (1-метиладамантан - при 103 ° С, а 1-етиладамантан - при -58 ° С) внаслідок порушення симетрії молекули і збільшення коливальної та обертальної рухливості її ланок.
На відміну від самого адамантану, його алкілзаміщені плавляться при набагато нижчих температурах (1-метиладамантан - при 103 ° С, а 1-етиладамантан - при -58 ° С) внаслідок порушення симетрії молекули і збільшення коливальної та обертальної рухливості її ланок.
Незважаючи на відсутність в адамантані асиметричного атома вуглецю (атома вуглецю, пов'язаного з чотирма різними замісниками, розташованими у вершинах тетраедра), похідні адамантану, що містять чотири різні заступники у вузлових положеннях, оптично активні. Центр молекули таких похідних адамантану виконує роль гіпотетичного асиметричного атома вуглецю.
Наприклад:

Мал 3
У разі оптична активність обумовлена виникненням особливого типу асиметрії – асиметрії молекулярного тетраэдра. Величина оптичного обертання таких сполук невелика і рідко перевищує 1°. Крім оптичної, для заміщених адамантанів характерна структурна ізомерія, залежно від того до вузлового або мостового атома вуглецю приєднаний заступник. Наприклад, можливі 1- та 2-пропіладамантани, відповідно:

Мал 4
Для дизаміщених похідних адамантану з одним містковим заступником просторова орієнтація цього заступника може бути аксіальною (а) або екваторіальною (е), залежно від розташування заступника по відношенню до площини загального для обох заступників циклогексанового кільця (на малюнку виділено жирним) або її можна позначити як цис-і транс-. Наприклад, для 1,3-дибромадамантану, можливі два ізомери: 1,3а-дибромадамантан і 1,3е-дибромадамантан, відповідно:

Мал 5

1.2 ЗАСТОСУВАННЯ
Перспективність застосування похідних адамантану обумовлюється набором специфічних властивостей: відносно великий розмір адамантильного радикала (його діаметр становить 5Å), висока ліпофільність (розчинність у неполярних розчинниках), конформаційна жорсткість. Останні дві властивості є особливо важливими при створенні нових лікарських препаратів. Введення адамантильного радикала підвищує, загалом, термічну стабільність речовини та її стійкість до окислення та радіаційного опромінення, що важливо, зокрема, при отриманні полімерів зі специфічними властивостями.
Все це стимулювало широкомасштабний пошук нових лікарських препаратів, полімерних матеріалів, присадок до палив та олій, вибухових речовин, рідких ракетних палив, нерухомих фаз для газорідинної хроматографії на основі похідних адамантану. Зараз сам адамантан не використовується, але низка його похідних знаходить широке застосування. Найбільшою мірою похідні адамантану використовуються у фармацевтичній практиці.
Так, препарати ремантадин (гідрохлорид 1-(1-адамантил)етиламіну), і адапромін (a-пропіл-1-адамантил-етиламіну гідрохлорид) використовуються як ліки при ефективній профілактиці вірусних інфекцій, а амантадин (гідрохлорид 1-аміноадамантану) і глюкуронід 1-аміноадамантану) ефективні при паркінсонізмі, що породжується різними причинами, зокрема, при нейролептичному та посттравматичному синдромі.
Полімерні аналоги адамантану запатентовані як противірусні сполуки, у тому числі щодо ВІЛ, полімерні аналоги адамантану.
Заміщені аміди адамантанкарбонової кислоти можуть бути снодійними засобами. Введення адамантильного залишку в 2-оксинафтохінон призводить до одержання антималярійних препаратів. Адамантіламіноспирти та їх солі мають виражену психостимулюючу дію і при цьому мало токсичні. Деякі N-(адамант-2-іл)аніліни виявляють нейротропну активність, а біологічна активність N-(адамант-2-іл)гексаметиленіміну проявляється по відношенню до паркінсонічного синдрому.
Алкілпохідні адамантану, зокрема 1,3-диметиладамантан, використовуються як робочі рідини в деяких гідравлічних установках. Доцільність такого їх використання пояснюється високою термічною стабільністю діалкилпохідних, їх низькою токсичністю та великою різницею між критичною температурою та температурою кипіння.
У хімії високомолекулярних сполук запровадження адамантильного заступника дозволило у багатьох випадках покращити експлуатаційні характеристики полімерних матеріалів. Зазвичай, полімери, що містять у своєму складі адамантильний фрагмент, термостійкі та їх температура розм'якшення досить висока. Вони досить стійкі і до гідролізу, окиснення, фотолізу. За цими властивостями адамантансодержащие полімерні матеріали перевершують багато відомих промислових полімерів і можуть знайти застосування в різних галузях техніки як конструкційні, електроізоляційні та інші матеріали.

Отримання з природних джерел

В даний час єдиним природним продуктом, що містить адамантан та його гомологи, є нафту. Зміст цього вуглеводню у нафти становить лише 0,0001—0,03 % (залежно від родовища), унаслідок чого такий спосіб отримання адамантану є економічно невигідним. Крім самого адамантана, у нафті присутні його численні похідні. Таких сполук відомо більше тридцяти. Методи ідентифікації адамантану в нафтах та її виділення засновані на його незвичайних для вуглеводнів даної молекулярної маси властивостях: висока температура плавлення, леткість, мала розчинність, а також здатність утворювати стійкі аддукти з тіокарбамідом.
Виділення адамантану з нафти, що не має бензинових фракцій, здійснюється шляхом одноразової обробки тіокарбамідом дистилатів, відігнаних з нафти з водяною парою. При охолодженні отриманого тіокарбамідного екстракту до -50°С адамантан викристалізовується та легко відокремлюється фільтруванням. Та отримують близько 75% адамантану, який є присутнім у нафті.
Якщо в нафті є легкі фракції та вміст адамантану невеликий, обробку дистилату тіокарбамідом повторюють, використовуючи невелику його кількість, і отримують високоселективні екстракти. Подальше кількісне виділення адамантану може бути здійснене методами препаративної ГЖХ. Для виділення адамантану з нафти може бути використаний метод азеотропної перегонки циклопарафінового концентрату з три(лерфторбутил)аміном.
Виділення адамантану з парафінових нафт вимагає більш ефективних методів його концентрування, таких, як термодифузія і препаративна ГЖХ. Як показали дослідження, найкращі результати при виділенні адамантану дає метод, що поєднує перегонку дистилату (з перегрітою водяною парою) з подальшим виділенням шляхом препаративної ГЖХ.

1.4 ФАРМОКОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АДАМАНТАНУ
Висока ліпофільність та об'ємна структура адамантильного радикала при його введенні в молекули різних біологічно активних сполук значною мірою модифікує їхню фармакологічну дію. Таким чином було модифіковано структуру низки антимікробних, протипухлинних, імунодепресивних, гормональних, аналгетичних, протизапальних, нейротропних засобів. Так, введення адамантилу в 1-β-D-арабінофуранозил, цитозин призвело до пролонгування ефекту отриманої сполуки. При цьому молекулярний механізм дії цієї речовини не змінюється, тому що для прояву ним цитостатичної активності потрібний гідроліз та звільнення від адамантану. Приєднання адамантильного радикала до пуринового антиметаболіту 6-тіоінозину також посилило імуносупресивну активність похідного порівняно з вихідною сполукою.
Припускають, що модифікація біологічної активності пов'язана зі зміною просторової будови, гідрофобності та ліпофільності сполук, сприятливішими умовами їхнього транспорту через біологічні мембрани.
На даний момент синтезовано понад 1000 нових похідних адамантану, у тому числі і за містковим станом. Фармакологічне вивчення показало наявність серед них речовин, що мають виражену психотропну, курареподібну, імунотропну, противірусну, антикаталептичну, протиалергічну активності, а також сполук, що впливають на ферментативну систему печінки.
Приклади найбільш застосовуваних препаратів у медицині представлені в табл.1

Таб. 1 Приклади найбільш застосовуваних препаратів у медицині
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
2.1 СИНТЕЗ АДАМАНТ ПОХἰДНИХ З'ЄДНАНЬ ПУРИНОВИХ І ПІРИМІДІНОВІ КІЛЬЦЯ
Висока біологічна активність і мала вивченість похідних адамантану призводить до високого інтересу до синтезу нових похідних адамантану. Так реакцією приєднання 1,3-дегідроадамантану до 2-метилпіридину (2-піколіну) був отриманий 2-(адаман-1-ілметил)піридин . Патентується спосіб отримання 5-[3(4)-R-1-адамантил]-піримідинів загальної формули:

Мал 6
де R, R1=Н, Рh, нижчий алкіл.
R1, R2, R3, R4=Н, ОН, NН2 галоген
Дані сполуки були отримані взаємодією адамантанолу-1 з відповідною піримідиновою основою в середовищі трифтороцтової кислоти при молярному співвідношенні адамантанол: піримідинова основа: трифтороцтова кислота.
Було здійснено взаємодію уридину з дихлорангідрином 1-адамантилфосфонової кислоти у піримідині. В результаті отримали неподільну суміш двох речовин. Подальші дослідження показали, за даними ЯМР, мас-спектроскопії та відсутності рухливості при електрофорезі на папері у фосфатно-лужному (рН 7,7) та боратному (рН 9,2) буферах, отримані сполуки є ізомерними цикло-(1-адамантил)фосфонатами урідіна (IIa) та (IIIa):

Мал 7
де X=OH – a
X=OAc – б
Х=F – в

Аналогічні сполуки утворювалися при взаємодії 5'-о-ацетилуридину та 5'-фтор-5'-дезоксиуридину з дихлорангідридом 1-адамантилфосфонової кислоти. Однак реакція з 2',3'-о-ізопропіліденуридіном у цих же умовах не пішла. Суміш діастереомерних за фосфором сполук виходить також при взаємодії 5-бром-, 5-фтор-, 6-азауридину або їх 5'-про-похідних з дихлорангідридом 1-адамантилфосфонової кислоти.
При взаємодії дихлорангідриду 1-адамантилфосфонової кислоти з пуриновими основами виходить багатокомпонентна суміш з великим вмістом вихідного нуклеозиду. Однак реакція йде за тією самою схемою з утворенням діастереомерних сполук:

(I а-г) (II а-г) R- ізомер (III а-г) S-ізомер
Мал 8
де а: R=Н, R`=NН₂;
б: R=Ac, R`=NH₂;
в: R=H, R`=SCH₃;
г: R=Tr, R`= SCH₃.
Кількість R-ізомеру в 2,5-3 рази більша за кількість S-ізомеру

2.2 РЕАГЕНТИ І ОБЛАДНАНЯ
Перемішування аденозину з ацетоном, концентрованою сірчаною кислотою та безводним сульфатом міді проводили на магнітній мішалці. Упарювання всіх розчинів вели на роторному випарнику "Rotodest" під вакуумом 15-20 мм. рт. ст. Інфрачервоний спектр синтезованої сполуки реєстрували на спектрометрі "ІКС-29" у таблетках з KBr.
Як реагенти були використані:

висушений аденозин
абсолютований ацетон
прожарений сульфат міді
концентрована сірчана кислота
триетилфосфат
трихлористий окис фосфору
сухий гідроксид кальцію
водний розчин гідроксиду амонію
вода
бензол
Ефір
абсолютований хлороформ
сухий гідроксид натрію
гідрохлорид аміноадамантану

2.3 СИНТЕЗ 2`,3`-О-ІЗОПРОПІЛІДЕНАДЕНОЗИНА

0,4 г (1,5∙103 моль) аденазину висушували в пістолеті Фішера протягом 10-12 год при 100 0С (у парах толуолу над п'ятиокисом фосфору) і готували суспензію з 40 мл ацетону, додавали 2 г (1,25∙ 10-2 моль) безводного сульфату міді та 0,01 мл концентрованої сірчаної кислоти. Суспензію перемішували 48 годин при 38°С. Осад відокремлювали, промивали 2-3 рази невеликою кількістю ацетону та об'єднаний фільтрат струшували протягом 1 години з 0,4 г сухого гідроксиду кальцію. Осад відфільтровували та промивали ацетоном 2 рази по 10 мл. Фільтрат випаровували насухо. Вихід продукту становить 0,21 г (52% від теоретичного), білі кристали, t.пл. 218-220 0С (літ 220-222 0С).
2.4 ОТРИМАННЯ 5`-Р-(ДИХЛОР)-2`,3`-О-ІЗОПРОПІЛІДЕНАДЕНОЗИНМОНОФОСФАТУ
Охолоджували до 0 0С розчин трихлористого окису фосфору (0,15 мл) у триетилфосфаті (8 мл) додавали 2',3'-о-ізопропілідененаденозину (0,75∙10-3 моль). Суміш витримували 24 год при 4 0С і потім нейтралізували 25% водним розчином гідроксиду амонію та залишали на 1 год при 4 0С. Потім додавали воду (20 мл), суміш екстрагували бензолом (10 мл), а потім ефіром (2 х 10 мл). Водний шар відокремлювали, випарювали насухо і розчиняли у воді (80 мл). Нуклеотид виділяємо іоннообмінною хроматографією на колонці (2,5 х 10 см), нерухома фаза – Дауекс-50 (Н+), роль рухомої фази виконує вода. Збирали частинки, що поглинають в УФ-області. Об'єднували, упарювали насухо, соупаривали з 10% водним розчином гідроксиду амонію (6 мл) розчиняли у воді (10 мл) і піддавали сухому заморожування. Вихід становив 0,126 г (60% від теоретичного).
2.5 СИНТЕЗ АМІНОАДАМАНТАНУ
До водного розчину 1,87 г (1 моль) гідрохлориду аміноадамантану додавали 0,40 г (1 моль) NaOH. Суміш екстрагували ефіром (2 х 15 мл). Органічний шар відокремлювали та випарювали насухо. Вихід аміноадамантану 1,83 г (98%), t.пл. = 210 0С.
2.6 СИНТЕЗ 5`-Р-(ДИАМИНОАДАМАНТИЛ)-2`,3`-О-ИЗОПРОПИЛИДЕНАДЕНОЗИНМОНО-ФОСФАТА
До отриманого 5'-р-(дихлор)аденозинмонофосфату додали 0,585 г розчину аміноадамантану в 2 мл абсолютного хлороформу. Осад відфільтровували. Фільтрат випаровували. Вихід продукту становив 0,065 г (52% від теоретичного).
2.7 ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ
Синтез 2',3'-о-ізопропіліденаденозину здійснювався взаємодією аденозину з ацетоном в середовищі абсолютного ацетону при постійному перемішуванні. Схема цієї реакції така:

Мал 9
Передбачуваний механізм цієї реакції наступний:

Мал 10
Синтез 5'-р-(дихлор)-2',3'-о-ізопропіліденаденозинмонофосфату здійснювався взаємодією 2',3'-о-ізопропіліденаденозину з трихлорокисью фосфору в присутності водного розчину гідроксиду амонію за наступною схемою:

Мал 11
Передбачуваний механізм цієї реакції наступний:

Мал 12
Синтез аміноадамантану здійснено реакцією нейтралізації гідрохлориду аміноадамантану гідроксидом натрію за наступною схемою:

Синтез 5'-р-(діаміноадамантил)-2',3'-о-ізопропіліденаденозинмоно-фосфату здійснювався взаємодією аміноадамантану з 5'-р-(дихлор)-2',3'-о-ізопропіліденаденозинмонофосфатом. Схема цієї реакції така:

Мал 13
Передбачуваний механізм цієї реакції наступний

Мал 14
Чистота 5'-р-(діаміноадамантил)-2',3'-о-ізопропіліденаденозинмонофосфату була доведена методом ТШХ в системі бутанол: вода: оцтова кислота – 5:3:2 Rf=0,78 при УФ прояві. Наявність адамантильного залишку підтверджено ІЧ-спектроскопією. В ІЧ-спектрі простежуються смуги, характерні для С-С (800 см-1, 970 см-1), Н-С-С (1155 см-1, 1350 см-1), Н-С-Н (1453 см- 1, 2853 см-1), С-С-С (2907 см-1, 2933 см-1) адамантильного ядра та Р-N (890 см-1).
2.8 ВИСНОВКИ

Показана принципиальная схема получения 5`-р-(диаминоадамантил)-2`,3`-о-изопропилиденаденозинмонофосфата взаимодействием аминоадамантана и 5`-р-(дихлор)-2`,3`-о-изопропилиденаденозинмонофосфата.
Чистота синтезованої сполуки доведена методом ТШХ. Структура підтверджена методами ІЧ-спектроскопії.

Список літератури

https://www.researchgate.net/publication/329383475_Sintez_i_farmakologiceskie_svojstva_adamantan-soderzasih_soedinenij_bis-kationnoj_struktury
https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/ADAMANTAN.html
https://topref.ru/referat/149854/4.html
https://cyberleninka.ru/article/n/biotransformatsiya-i-farmakokinetika-proizvodnyh-adamantana/viewer
G. Rammes, W. Danysz, C. G. Parsons, Cur. Neuropharmacol., 6(1), 55 – 78 (2008).
И. М. Федорова, В. Е. Гмиро, Л. Г. Магазаник, Д. Б. Тихонов, Ж. эвол. биохимии и физиол., 44(6), 556 – 562 (2008).
В. Е. Гмиро, С. Е. Сердюк, О. С. Веселкина, Бюл. эксперим. биол. и мед., 160(7), 80 – 83 (2015); V. E. Gmiro, S. E. Serdyuk, O. S. Veselkina, Bul. Exp. Biol. Med., 160(1), 68 – 71 (2015).
https://works.doklad.ru/view/fH8FldNXuTY.html

жүктеу/скачать 204.92 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: