Комплексные соединения никеля, цинка, ванадила и меди с производными бис-бетта-дикетонов
Синтез бетта-тетракарбонильных соединений и их бензоилгидразонов. Состав и строение, изучение физико-химических и биологически активных свойств. Выбор комплексных соединений с выраженными биологически активными свойствами, рекомендация их для применения.
Рубрика | Химия |
Вид | автореферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 23.05.2018 |
Размер файла | 745,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
34
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата химических наук
Комплексные соединения никеля, цинка, ванадила и меди с производными бис-бетта-дикетонов
02.00.01 - Неорганическая химия
Севинчов Неъмат Гулбоевич
Ташкент - 2011
Работа выполнена на кафедре органической и физколлоидной химии Бухарского государственного университета
Научный руководитель:
доктор химических наук, профессор
Умаров Бако Бафаевич
Официальные оппоненты:
доктор химических наук, профессор
Ходжаев Омонулла Файзуллаевич
кандидат химических наук, доцент
Кадирова Зухра Чингизовна
Ведущая организация: Институт общей и неорганической химии АН РУз
Защита состоится “____" _______ 2011 года в ____ часов на заседании Объединенного специализированного совета Д.067.02.09 при Национальном университете Узбекистана имени Мирзо Улугбека по адресу: 100174, г. Ташкент, ВУЗгородок, НУУз химический факультет, ауд.225.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека по адресу: 100174, г. Ташкент, ВУЗгородок, НУУз.
Автореферат разослан “ ______ ” ____________ 2011 года
Ученый секретарь Объединенного специализированного совета, кандидат химических наук А.X. Хаитбоев
Аннотации
Ключевые слова: -дикетоны, бис--бензоилгидразоны, гидразиды кислот, продукты конденсации, таутомерия бис--бензоилгидразонов в растворах.
Объекты исследования: комплексные соединения никеля (II), цинка (II), меди (II) и ванадила (II) на основе полученных конденсацией бис-в-дикетонов с гидразидами бензойной кислиты.
Цель работы: синтез в,в/-тетракарбонильных соединений и их бензоилгидразонов, комплексных соединений на основе полученных лигандов, установление состава и строения, изучение физико-химических и биологически активных свойств, выбор комплексных соединений с выраженными биологически активными свойствами и рекомендация их для применения.
Методы исследования: элементный анализ, ИК-, ПМР-, ЭПР спектроскопия и РСА.
Полученные результаты и их новизна: разработаны препаративные методы синтеза серии новых лигандов на основе продуктов конденсации бис--дикетонов с бензгидразидом. Получены и охарактеризованы комплексные соединения Ni (II), Zn (II), Cu (II) и VO (II) на основе выделенных лигандов. Исследованы и установлены биологические активные свойства некоторых из полученных комплексов.
Практическая значимость: полученные соединения внедрены в ход учебного процесса и определены препараты, обладающие выраженными биологически активными свойствами в качестве стимулятора роста и урожайности хлопчатника.
Степень внедрения: новые лиганды и комплексы применены в учебном процессе на кафедре органической и физколлоидной химии БухГУ. Препарат "ТК-96" опробованы на опытных полях Бухарского филиала Узбекского Республиканского научно-исследовательского института хлопководства, с повышением урожайности хлопчатника, при действии препарата "ТК-96", на 3,2 ц/Га по сравнению с контрольным вариантом. Этот препарат применен в процессе очистки сточных вод с высшими водными растениями и наблюдалось повышение биомассы на 13-15 центнеров, применяемей.
Область применения: химия координационных соединений, биология, сельское хозяйство.
Key words: -diketones, bis-benzoyilhydrazones, hydrazides of acids, products of condensation, dynamic isomerism bis-benzoyilhydrazones in solutions.
Subject of the research: complex connections of nickel (II), zinc (II), vanadil (II) and copper (II) on the basis of received by condensation an bis--diketones with hydrazides of benzoyiles acids.
Purpose of work: synthesis of new complex connections on a basis an bis-benzoyilhydrazones, a structure and structure establishment, studying of physical and chemical and biologically active properties, a choice of complex connections with expressed biologically active properties and their recommendation for application.
Methods of research: elementary analysis, IR-, NMR 1H - and ESR spectroscopy. X-ray structural the analysis.
The results achieved and their novelty: are developed preparation methods of synthesis of a series new ligand on the basis of products of condensation an encore - бензоилгидразонов with бензгидразидом.complex connections Ni (II), Zn (II), VO (II) and Cu (II) on the basis of allocated ligands are received and characterised. Biological properties of some of the received complexes are investigated.
Practical value: the obtained compounds are introduced to the educational process and certain preparations, possessing expressed biologically active characteristics as facilitator of the rise and productivity of the cotton plant are determined.
Degree of embed: the new ligands and complexes are applied to the educational process on faculty organic and physcolloidal chemistry of the Bukhara State University, the preparations "ТК-96" are tested on experimental fields of Bukhara branch of the Uzbek Republican research and development institute of cotton culture, with a heightening of productivity to 3,2 centners per hectare bu using the preparation "ТК-96", as contrasted to audit alternative.
Field of application: chemistry of coordination compounds, biology, agriculture.
Общая характеристика диссертации
Актуальность работы. Возможности синтетической координационной химии в значительной мере расширились благодаря успехам в синтезе широкого круга полидентатных многофункциональных лигандов, которые существуют в различных таутомерных формах в зависимости от природы функциональных групп и заместителей, направленно влияющие на геометрическое строение и свойства комплексных соединений.
Тетракетоны, подобно другим карбонильным соединениям, обладают высокой реакционной способностью, и, поэтому в этом плане представляет большой интерес в,в/-тетракарбонильные соединения и их производные, которые при конденсации с гидразидами кислот образуют основания Шиффа. В настоящее время интенсивно изучаются комплексообразующие свойства этих лигандов с ионами переходных металлов.
Наличие различных заместителей в молекуле органических лигандов может привести к сильному изменению электронных свойств донорных атомов и создавать различные стерические эффекты в процессе комплексообразования. Поэтому актуальным и перспективным является направление научных исследований, посвященные синтезу и исследованию координационных соединений Ni (II), Zn (II), Cu (II) и VO (II) с различными многофункциональными полидентатными органическими соединениями типа бис-в-дикетоны и их производные.
Степень изученности проблемы. Ознакомление с литературными источниками показало, что тетракарбонильные соединения изучены весьма скудно и методики синтеза этих соединений не совершенны, выходы продуктов реакций димеризации в-дикетонов невелики. Хотя этот класс соединений и их производные являются хелатирующими лигандами со специальными стерическими и электронными особенностями. Нами синтезированы серия в-дикетонов и их бензоилгидразоны, а также досконально изучено комплексообразующие свойства полученных органических лигандов.
В результате проведенных систематических исследований впервые синтезированы комплексные соединения ряда переходных металлов с многофункциональными полидентатными органическими лигандами на основе бис-гидразонов в,в/-тетракарбонильных соединений. Эти исследования заключаются в применении современных физико-химических методов, методов квантовой химии и молекулярной механики для изучения электронного и пространственного строения молекул координационных соединений и установления взаимосвязи “состав-структура-свойство” в сложных химических системах.
Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР Бухарского государственного университета по направлению 2.17.2.9 “Теоретические и экспериментальные проблемы стереохимии координационных соединений” в соответствии с планом НИР на 1998-2010 г. г. Отдельные разделы данной работы выполнены в соответствии с договором о научном сотрудничестве между СП (б) ГУи БухГУ, ИОНХ РАН и БухГУ 2000-2005 г. г.
Цель исследования. Исходя из вышеизложенных соображений, настоящая работа посвящена:
установление физико-химических свойств новых синтезированных бис-в-дикарбонильных соединений и их реакции с такими нуклеофильными агентам, как ацил - и тиоацилгидразиды;
изучение состава и строения полученных новых органических соединений как в твердом состоянии, так и в среде различных растворителей между этими формами;
разработка методики синтеза новых комплексных соединений на основе полученных хелатирующых лигандов, установление состава, строения полученных комплексов в твердом состоянии и в растворах с применением в совокупности современных физико-химических методов исследований;
выявление каталитических, биологических активных и стимулирующих свойств полученных комплексов, в зависимости от природы центрального иона и заместителей его лигандного окружения;
Задачи исследования: изучение влияния условий реакции, катализаторов на процесс димеризации в-дикетонов, влияния терминальных заместителей бис-в-дикетонов и их бензоилгидразонов на процесс таутомерных превращений и комплексообразующие свойства, влияния донорных оснований, как NH3, Pipe и Py на электронные свойства и образование дативных связей d- - типа полученных комплексных соединений никеля (II) и цинка (II) методом ПМР спектроскопии, связи между стерическими, физико-химическими, биологическими и биостимулирующими свойствами полученных комплексов, в зависимости от природы донорных оснований и заместителей полифункциональных лигандов, а также природы центрального иона комплексообразователя.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются бис-бензоилгидразоны тетракетонов и их комплексные соединения Ni (II), Zn (II), Cu (II) и VO (II). Предметом исследования является синтез органических лигандов на основе производным в,в/-тетракарбонильных соединений и их 32 комплексных соединений с ионами переходных 3d-элементов.
Методы исследования: элементный анализ, ИК-, ПМР-, ЭПР спектроскопия и рентгеноструктурный анализ.
Гипотеза исследования. Предполагается изучение способов каталитической димеризация в-дикетонов с помощью иода, формальдегида и бензальдегида. Выяснить направление продуктов конденсации производных Насас и АУЭ в твердом состоянии и в растворах, сравнение кольчато-линейной таутомерии производных бис-в-дикетонов с различными заместителями, протекание реакции комплексообразования с ионами 3d - элементов.
Основные положения, выносимые на защиту:
результаты разработок методики синтеза комплексных соединений переходных металлов на основе бисгидразонов в,в/-тетракарбонильных соединений таких, как тетраацетилэтан, тетраацетилпропан, и их бисбензоилгидразоны, проявляющие полифункциональные и полидентатные свойства в реакциях комплексообразования;
результаты исследования таутомерного равновесия вновь синтезированных соединений в среде различных растворителей методами ИК - и ПМР спектроскопии;
установление геометрического строения и исследование электронных свойств комплексных соединений методами ИК-, ПМР - и ЭПР спектроскопии в зависимости от природы металла-комплексообразователя, а также заместителей бис-в-дикарбонильной и гидразонной части молекулы органических лигандов.
Научная новизна работы. На базе -дикарбонильных соединений разработаны оригинальные препаративные методы синтеза производных полифункциональных ,/тетракарбонилов новых, органических комплексо-образующих соединений и полидентатных лигандов с различным сочетанием донорных (N,O,S) атомов, которые способны образовывать моно - и полиядерные комплексы с различными металлохелатами.
В результате исследований методами ИК-, ПМР-, ЭПР спектроскопии установлено, что при взаимодействии ионов 3d-металлов (Ni (II), Zn (II), Cu (II) и VO (II)) с бензоилгидразонами бис-в-дикетонов, проявляющие функции гексадентатного лиганда, образуются биядерные координационные соединения с сочлененными пяти - и шестичленными металлоциклами плоско-квадратного строения и имеют транс - [N2,O2] координационную сферу, а в последнем случае - квадратно-пирамидального строения.
Установлено, что при конденсации димера АУЭ с тиосемикарбазидом в среде этанола сначала протекает внутримолекулярная альдольно-кротоновая конденсация, а затем нуклеофиль реагирует с циклическим кетоном. Из полученного продукта выращены монокристаллы тиосемикарбазона диэтилового эфира 2,4-диацетил-3-фенилглутаровой кислоты - (6Z) - диэтил-4-метил-2-фенил-6-оксоциклогек-4-ен-1,3-дикарбоксилата.
Научная и практическая значимость результатов исследования. Установлено, что бис-тридентатные лиганды, полученные конденсацией тетракарбонильных соединений с бензоилгидразидом в твердом состоянии существуют в циклической бис-5-гидроксипиразолиновой форме. Производные тетракарбонильных соединений на основе ацетилацетона в растворе имеют циклическую форму, а производные ацетоуксусного эфира в растворе находятся в двух линейных таутомерных формах: бис-гидразонной и бис-енгидразинной. Это обстоятельство следует учитывать при обсуждении строения комплексных соединений переходных металлов с этими лигандами.
Разработаны способы синтеза гомобиядерных комплексов никеля (II), цинка (II), меди (II) и ванадила (II) на основе полученных полидентатных лигандов. С привлечением ИК-, ПМР - и ЭПР спектроскопии установлено геометрическое и электронное строение полученных комплексных соединений.
Полученные комплексные соединения выделены и идентифицированы современными физико-химическими методами, результаты которых легко воспроизводятся и не вызывают сомнений. Разработан механизм альдольно-кротоновой конденсации отдельного фрагмента в,в/-тетракарбонильной части молекулы лиганда, полученного на основе конденсации тиосемикарбазида с диэтиловым эфиром 2,4-диацетил-3-фенилглутаровой кислоты.
Реализация результатов. Полученные комплексные соединения ионов Ni (II), Zn (II), Cu (II), и VO (II) и других переходных металлов обладают выраженными биологически активными свойствами, а также показаны возможные области применения ряда полученных комплексных соединений.
комплексное соединение никель цинк ванадил
Синтезированы эффективные препараты - стимуляторы роста и повышения урожайности хлопчатника, а также соединения, применение которых хорошо влияет на образование биомассы высших водных растений.
Полученные результаты работы включены в рабочую учебную программу при прохождении специальных курсов для бакалавров направления образования 5440400-Химия, а также магистрантов специальностей 5А 440401 - Неорганическая химия и 5А 440403 - Органическая химия.
Апробация работы. Отдельные разделы работы представлены опубликованием тезисов и доложены на Республиканской научно-практической конференции “Узбекистонда кимё таълими фан ва технологияси” (Тошкент, 2002), научно-прикладной семинаре Бухарского вилоята “Ижодкор ёшлар ва фан-техника тараккиёти” (Бухоро, 2003), XVII Менделеевского съезда по обшей и прикладной химии “Достижения и перспективы химической науки" (Казань, 2003), Internatuonal conference “Essential issues of development on Education, science and economy" (Denmark, Arhus, 2005), Материалы Республиканской научной конференции “Ўзбекистон флораси биохилма-хиллиги ва ундан о?илона фойдаланиш муаммолари” (Самар?анд, 2011), “Комплекс бирикмалар кимёсининг долзарб муаммолари” республика илмий-амалий конферен-цияси материаллари (Тошкент, ЎзМУ 2011 йил).
Опубликованность результатов. По материалам диссертации опубликовано 5 статей и 8 тезисов докладов на конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введение, литературного обзора, экспериментальная часть, главы исследований автора, выводов и приложения. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 21 таблиц, 14 рисунков и списка цитируемой литературы из 161 источников.
Автор выражает глубокую благодарность акад. Н.А. Парпиеву за всестороннюю помощь и консультации при выполнении данной диссертационной работы.
Автор выражает благодарность д. х. н., проф.В. В. Минину (ИОНХ имени Н.С. Курнакова РАН) за помощь в исследовании ЭПР спектров комплексных соединений меди (II) ванадила (II).
Основное содержание диссертации
Синтез бис-в-дикетонов
Взаимодействием Haсас и АУЭ с едким натрием получены их натриевые соли и дальнейшая конденсация с йодом и/или формальдегидом, бензальдегидом приводит к получению поликристаллических продуктов (TK1-TK6). Для полученных соединений возможны три таутомерные формы: ,1 - тетракарбонильная (а), -кето-еноль-1-дикетонная (b) и ,1-бис-кето-енолная (c).
В ИК спектре 3,4-диацетилгександиона-2,5 (ТК1) имеется слабая полоса поглощения при 3450 см-1 и интенсивная полоса поглощения в области 1680-1720 см-1 свидетельствует о том, что полученный продукт реакции имеет бис-кето-енольное строение (b). Отдельные полосы поглощения в области 2950 и 3030 см-1 отнесены валентным колебаниям н (С-Н) СН3 - и СН-групп. Для смешанных кето-енольных таутомерных форм (b и с) в твердом состоянии зафиксированы в ИК спектре полосы поглощения в области 3500-3600 см-1, характерные для н (О-Н) гидроксильных групп енольной формы и удвоение сигналов карбонильных групп вследствие их стерической и электронной неравноценности.
I
R= CH3: n=0 (TK1), n=1 (TK2), (CH2) n= CH-C6H5 (TK3)
R= OC2H5: n=0 (TK4), n=1 (TK5), (CH2) n= CH-C6H5 (TK6).
ИК спектр продукта конденсации АУЭ с муравьиным альдегидом (ТК4) несколько отличается от спектра соединения ТК1. В области характеристичных полос поглощения следует отметить наличие валентных колебаний н (С=О) свободной сложноэфирной группы, проявляющаяся при 1735 см-1. Интенсивная полоса поглощения н (С=О) кетонного фрагмента молекулы проявляется около 1660 см-1. Наличие интенсивной полосы поглощения в области 1735-1760 см-1, соответствующей н (С=О) несопряженной сложноэфирной группировки, указывает на тетракетонную структуру ТК4 в твердом состоянии. Полосы поглощения в области 3000, 2960 и 2940 см-1 относятся к валентным колебаниям н (С-Н) метильных, метиленовых и метиновых фрагментов молекулы тетракетона ТК4.
В ПМР спектре соединения (ТК1) в растворе СDCl3 наблюдается два набора сигналов. Два синглетные сигналы в области сильных полей (при д 1,95-2,07 м. д.) интегральной интенсивностью 6 Н каждый соответственно, отнесен нами к протонам двух парных СН3-концевых заместителей при кетоном и енольном фрагменте молекулы. Относительно слабый синглетный сигнал (2Н) при д 1,67 м. д. относится к 2 протонам г-метиновых атомов углерода. Интегральная интенсивность этих сигналов с соотношением 6: 6: 2 свидетельствует о том, что соединение в неполярных растворах сушествует в основном бис-кето-енольной форме b и с и частично в в, в/ - тетракарбонильной форме около 8-10% судя по интегральной интенсивности сигналов в ПМР.
Бис-бензоилгидразоны в,в/ - тетракарбонильных соединений
Взаимодействием спиртовых растворов тетракетонов ТК1-ТК6 с гидразидом бензойной кислоты в молярном соотношении 1: 2 получены лиганды Н4L1-L6сложного таутомерного строения.
II
R= CH3: n=0 (Н4L1), n=1 (Н4L2), (CH2) n= CH-C6H5 (Н4L3)
R= OC2H5: n=0 (Н4L4), n=1 (Н4L5), (CH2) n= CH-C6H5 (Н4L6).
По данным ИК спектров лиганд H4L1 в твердом состоянии имеет циклическое 5-гидроксипиразолиновое строение (с), на что указывают наличие в спектрах широкой интенсивности полоса поглощения в области 3400 см-1 н (O-H) и полоса поглощения амидного фрагмента при 1660-1680 см-1 н (С=О), соответственно. В принципе, по отсутствию поглощения выше 1700 см-1 можно сделать вывод о том, что соединения не существуют в бис-дигидразонной форме.
ИК спектр продукта конденсации димера АУЭ с бензоилгидразином несколько отличается от продукта конденсации димера Насас. В области характеристических частот наблюдаются интенсивные полосы поглощения при 1738-1750 см-1, соответствующие н (С=О) несопряженной сложноэфирной группировке, что указывает на гидразонную (а) структуру лигандов в твердом состоянии. Остальные полосы поглощения ИК спектров лигандов в области 3200-3290, 1660-1680, 1620-1630 см-1 характеристических частот можно отнести к валентным колебаниям C-N, N-H связей, а также к колебаниям амидной группировки. Полоса поглощения валентных колебаний н (С=N) проявляется в виде плеча н (С=О) около 1610-1620 см-1, либо полностью перекрывается этой полосой.
Согласно полученным данным ПМР спектра, лиганд Н4L1 в растворе СDCl3 существует в циклической бис-5-гидроксипиразолиновой форме (с) и вид спектра во времени не меняется. Стабильность циклической формы определяется прочностью образующегося ВМВС между О-Н группой и С=О функцией, и наличием р-с-р-сопряжения, включающего связь С=N, неподеленную пару электронов второго атома азота и связь С=О бензоильного радикала. Этот факт подтверждает, что протоны образующегося ВМВС О-Н группы интенсивностью в два протона резонируют при д 6,72 м. д. в виде уширенного синглетного сигнала и отдельного сигнала от протонов отдельных СН3-групп, связанных с >С=N - фрагментом и 5-углеродом гетероцикла с интенсивностью 6Н по отдельности при д 2,40 и 2,08 м. д., соответственно. Мультиплетные сигналы общей интенсивностью в пять протонов от фенильного радикала зафиксированы при д 7,95, 7,44 и 7,51 м. д.
ПМР спектр соединения Н4L4 в растворе СDCl3 со своим сложным набором сигналов несколько отличается от спектра Н4L1. Особенностью этого соединения является его способность существовать в растворах в виде смеси различных таутомерных форм. В свою очередь, для каждой из этих таутомерных форм возможна геометрическая Z,E-изомерия или смеси этих продуктов в растворе. Так, например, в ПМР спектре Н4L4 в растворе CDCl3 синглетный сигнал при д 2,40 м. д. относится к протонам концевых метильных групп гидразонной таутомерной формы аE. Сигнал при д 2,50 м. д. принадлежит протонам концевых метильных групп второго конфигурационного изомера гидразонной формы аZ.
Третий набор сигналов принадлежит енгидразонной форме bz. Ею обусловлены сигналы при д 1,70 м. д. (концевая СН3 - группа), а сигналы от протонов HN-NH гидразидного фрагмента наблюдаются в области слабых полей при д 10,60 и 13,02 м. д., соответственно. Протоны этильной группы сложноэфирного фрагмента резонируют при д 1,32 (т) и в виде квадруплета при д 4,40 м. д., с чем-либо перепутать которых невозможно.
Таким образом, бис-тридентатные лиганды, полученные на основе продуктов конденсации тетракарбонильных соединений в твердом состоянии существуют в циклической бис-5-гидроксипиразолиновой форме (с). Производные тетракарбонильных соединений на основе ацетилацетона (Н4L1-Н4L3) в растворе имеют циклическую форму (с), а производные ацетоуксусного эфира (Н4L4-Н4L6) в растворе существуют в виде двух таутомерных форм, как бис-гидразонной (а) так и бис-енгидразонной (b), соответственно.
Синтез, кристаллическая структура тиосемикарбазона (6Z) - диэтил-4-метил-2-фенил-6-оксоциклогек-4-ен-1,3-дикарбоксилата
При последующей конденсации димера АУЭ с тиосемикарбазидом в среде этанола синтезирован тиосемикарбазон диэтилового эфира 2,4-диацетил-3-фенилглутаровой кислоты. На наш взгляд, при конденсации тиосемикарбазида с димером АУЭ сначала протекает внутримолекулярная реакция альдольно-кротоновой конденсации, а затем тиосемикарбазид в качестве нуклеофила реагирует с оставшейся карбонильной группой циклогексенонового фрагмента сложной молекулы.
III IV V VI
Для определения структуры полученного соединения в твердом состоянии нами проведен РСА выращенных монокристаллов С20H25N3O4S.
Центральное циклогексановое кольцо имеет комформацию "кресла". Все заместители при нем, находятся в экваториальном положении под определенным углом относительно усредненной плоскости циклогексена. Один из ацетильных заместителей развернут относительно циклогексенового фрагмента приблизительно на 84, 370, а другой - на 47,010. Бензольное кольцо остатка бензальдегидной мостиковой группы с циклогексеном имеет пространственный угол 74,250.
Длина связей между атомами углерода циклогексена за исключением связи С (2) - С (3) (1,330 (5) Е) является одинарными и соответствуют величинам обычных С-С связей. Ароматическое кольцо бензальдегидного остатка характеризуется нормальными величинами “полуторных" связей и валентными углами.
Вследствие влияния единой р-орбитали бензольного кольца одинарная связь С (6) - С (7) несколько укорочена (1,514 (5) Е) по сравнению с одинарными связями sp3-гибридизированных атомов углерода.
Строение молекулы С20H25N3O4S
Комплексы никеля (II) с бис-бензоилгидразонами в,в/ - тетракарбонильных соединений
При взаимодействии спиртовых растворов лигандов H4L1-H4L6 c водно-аммиачным раствором ацетата Ni (II) в молярном соотношении 1: 2 получены биядерные комплексы общей формулой Ni2L.2А (где L-четырежды депротонированный остаток лигандов H4L1-H4L6, А= аммиак, пиридин и пиперидин):
II VII
R=CH3: n=0, A=NH3 (Ni2L1?2NH3), n=0, A=Py (Ni2L1?2Py) n=0, A=Pipe (Ni2L1?2Pipe); n=1, A=NH3 (Ni2L2?2NH3), (CH2) n=CH-C6H5, A=NH3 (Ni2L3?2NH3)
R=CH3CH2O: n=0, A=NH3 (Ni2L4?2NH3), n=1 A=NH3 (Ni2L5?2NH3), (CH2) n= CH-C6H5, A=NH3 (Ni2L6?2NH3)
ИК спектры полученных комплексов по сравнению со спектрами свободных лигандов Н4L1-Н4L3, несколько отличаются, например, отмечено исчезновение полосы поглощения н (ОН) 5-гидроксипиразолинового фрагмента в области 3400-3600 см-1 и низкочастотное смещение н (С=О) и н (С=N) на 20-40 и 5-10 см-1, соответственно.
В ИК спектре всех комплексных соединений Ni2L?2NH3 исчезает интенсивная полоса поглощения, наблюдаемая в ИК спектре свободного лиганда около 1680 см-1, отнесённая нами к н (С=О) несопряженной сложноэфирной группировке. Исчезают также валентные колебания N-H связи в области 3200-3250 см-1, обусловленных наличием амидной группировки и появляются интенсивные полосы поглощения в области 1380 - 1550 см-1, обусловленные наличием характеристичных колебаний сопряженной системы связей н (>C=N-N=C).
В ИК спектре комплекса Ni2L?2NH3 полосы поглощения при 3390, 3330-3340, 3250-3260 и 3170 см - 1 обусловлены симметричными и антисимметричными валентными колебаниями координированных молекул аммиака. Для комплекса Ni2L1 ? 2Pipe характерная полоса средней интенсивности при 3260 см-1 обусловлена валентными колебаниями н (N-H) координированных молекул пиперидина.
В ИК спектрах полученных комплексов положение и интенсивность н (С=0) сложноэфирной группировки не показывает заметных изменений по сравнению со спектрами исходных лигандов. Положение полос поглощения н (С=O) и н (С=N) смещается в низкочастотную область на 20-40 и 5-10 см-1 соответственно.
Диамагнетизм и хорошая растворимость всех комплексов никеля (II) в неполярных растворителях позволило нам изучить их методом ПМР спектроскопии.
В спектре ПМР комплексa Ni2L1?2Pipe наблюдаются три группы уширенных мультиплетных сигналов с центрами при д 1,55-1,65, 2,58-2,70 и 3,48-3,60 м. д., интенсивности которых относятся как 3: 1:
1. Первая группа сигналов относится, очевидно, к в - и г - протонам координированных молекул пиперидина. Сигналы с центрами при д 2,58-2,70 и 3,48-3,60 м. д. обязаны, соответственно, аксиальными и экваториальными протонами пиперидина. В свободном пиперидине от этих протонов наблюдается обобщенный сигнал из-за быстрого комформационного превращением типа "кресло-ванна".
Таблица 1. Параметры ПМР спектров комплексных соединений никеля (II) VII в растворе СDCI3 (д, м. д.)
Соединение |
СН3 - СN |
ОCH2CH3 |
-CH2- |
C6H5СО |
-CH3 |
C6H5CH |
NH3 |
|
Ni2L1?2NH3 |
2,36 |
- |
- |
7,42; 7,94 |
2,54 |
- |
1,38 |
|
Ni2L1?2Py |
2,44 |
- |
- |
7,44; 7,95 |
2,52 |
- |
- |
|
Ni2L1?2Pipe |
2,57 |
- |
- |
7,40; 7,90 |
2,60 |
- |
- |
|
Ni2L2?2NH3 |
2,34 |
- |
2,56 |
7,40; 7,91 |
2,52 |
- |
1,40 |
|
Ni2L3?2NH3 |
2,26 |
- |
- |
7,46; 7,98 |
2,58 |
7,32; 7,68 |
1,36 |
|
Ni2L4?2NH3 |
2,22 |
1,32; 3,98 |
- |
7,32; 7,87 |
- |
1,44 |
||
Ni2L5?2NH3 |
2,17 |
1,17; 4,22 |
2,60 |
7,38; 7,90 |
- |
1,48 |
||
Ni2L6?2NH3 |
2,28 |
1,28; 4,35 |
- |
7,34; 7,89 |
7,13; 7,18 |
1,42 |
В спектре ПМР комплекса Ni2L4?2NH3 сигналы при д 2,45 и 2,60 м. д. отнесены нами к СН3-группам этильного радикала и мостиковой СН2-группы между металло - хелатами. Уширенный сигнал в виде мультиплета с центром при д 1,48 м. д., частично перекрывающий сигнал при д 1,44 м. д. следует отнести резонансу протонов координированных молекул аммиака, а второй сигнал, на наш взгляд, следует отнести к протонам концевых СН3-групп. Протоны бензольных колец резонируют в виде мультиплетных сигналов с центрами при д 7,32 и 7,87 м. д.
Замещение аммиака или пиперидина на пиридин сильно отражается в спектрах ПМР комплексов Ni2L1?2Py, при этом наблюдается существенное смещение химических сдвигов протонов концевых метильной, винильной и мостиковых метиленовой групп в область слабых полей. Слабопольное смещение отмеченных сигналов связано, вероятно, с образованием дативной связи d-р типа между d-электронами никеля (II) и р-орбиталями пиридина, в результате чего р-электроны пиридинового кольца включаются в систему сопряжения пяти - и шестичленных металлоциклов, в-аминовинилкетонного и б-оксиазинного фрагментов комплекса.
Комплексы цинка (II) с бис-бензоилгидразонами в,в - тетракарбонильных соединений
Цинк обычно образует комплексные соединения с тетраэдрической координационной сферой, известны также тригонально-бипирамидальные и квадратно-пирамидальные соединения, но примеры комплексов квадратно-четырехкоординационного цинка встречаются весьма редко.
II VIII
R=CH3: n=0, A=NH3 (Zn 2L1?2NH3), n=0, A=Py (Zn2L1?2Py) n=0, A=Pipe
(Zn2L1?2Pipe); n=1, A=NH3 (Zn2L2?2NH3), (CH2) n=CH-C6H5, A=NH3 (Zn2L3?2NH3)
R=CH3CH2O: n=0, A=NH3 (Zn2L4?2NH3), n=1 A=NH3 (Zn2L5?2NH3), (CH2) n= CH-C6H5, A=NH3 (Zn 2L6?2NH3)
Исходя из этих соображений, мы попытались получить комплексные соединения цинка (II) с хелатирующими лигандами, имеющих три донорных (N, О2) атома взаимодействием горячего спиртового раствора лигандов и водно-аммиачного раствора ацетата цинка (II) в эквивалентном соотношении, аналогично комплексам никеля (II).
Область отпечатки пальцев и характеристичные полосы поглощения ИК спектров комплексных соединений цинка (II) во многом совпадают с ИК спектрами соответствующих комплексов никеля (II).
Но необходимо учитывать и то, что комплексообразователь цинк (II), по сравнению с ионами никеля (II), отличается большой координационной упругостью, что сказывается на смещении отдельных валентных колебаний в область высоких частот. Если бы лиганды были бидентатными, то они, в случае цинка (II), проявили бы конфигурационную пластичность и координационная сфера становилась бы тетраэдрической. Однако, в случае с лигандами Н2L1 - Н2L6 такое искажение невозможно и координационная сфера комплексообразователя практически остается плоско-квадратной с частичным искажением в пределах возможного. Выделенные комплексные соединения цинка (II) оказались диамагнитными и в растворе различных растворителей, что позволило их изучать методом ПМР спектроскопии.
Таблица 2. Параметры ПМР спектров комплексных соединений цинка (II) VIII в растворе СDCI3 (д, м. д.)
Соединение |
СН3 - СN |
R |
-CH2- |
C6H5 |
C6H5 (CH) |
NH3 |
|
Zn2L1?2NH3 |
2,36 |
2,54 |
2,02 |
7,49; 7,52 |
- |
1,40 |
|
Zn2L1?2Py |
2,38 |
2,50 |
- |
7,37; 7,86 |
- |
- |
|
Zn2L1?2Pipe |
2,27 |
2,58 |
- |
7,35; 7,8 |
- |
- |
|
Zn2L2?2NH3 |
2,34 |
2,52 |
2,58 |
7,34; 7,61 |
- |
1,46 |
|
Zn2L3?2NH3 |
2,38 |
2,44 |
- |
7,44; 7,96 |
7,32; 7,68 |
1,40 |
|
Zn2L4?2NH3 |
2,22 |
1,32; 3,98 |
- |
7,30; 7,82 |
- |
1,48 |
|
Zn2L5?2NH3 |
2,17 |
1,17; 4,22 |
2,62 |
7,32; 7,63 |
- |
1,50 |
|
Zn2L6?2NH3 |
2,26 |
1,36; 4,38 |
- |
7,33; 7,88 |
7,13; 7,18 |
1,46 |
В качестве примера рассмотрим ПМР спектр комплексного соединения Zn2L1·NH3 в растворе СDС13. Необходимо отметить, что протоны парных CH3 при CN и CO резонируют отдельно, при 2,36 и 2,54 м. д. равной интенсивности, отличающиеся различием ближайшего электронного окружения.
Протоны бензольного кольца резонируют при 7,02; 7,43; 7,52 м. д. в виде мультиплетного сигнала. Протоны координированной молекулы аммиака резонируют при 1,40 м. д., что на 0,03 м. д. смешена в область слабого поля, по сравнению с аналогичным комплексом никеля (II). Это следует объяснить частичной потерей копланарности двух металлоциклов в плоско-квадратном окружении координационной сферы и ослаблением связи Zn-N.
Комплексы меди (II) с бис-бензоилгидразонами в,в - тетракарбонильных соединений
Комплексные соединения меди (II) были получены аналогично никелевым и цинковым комплексам с лигандами H4L1-H4L6. Полная идентичность ИК спектров комплексных соединений меди (II) с аналогичным гомобиядерным комплексами никеля (II) и цинка (II) свидетельствуют об одинаковом строении этих комплексов.
В спектрах ЭПР всех полученных соединений при комнатной температуре хорошо разрешается СТС из четырех линий от магнитного взаимодействия спина неспаренного электрона с ядерным спином атома меди с различной шириной и интенсивностью. Различная ширина линий СТС для соответствующих проекций ядерного спина объясняется механизмам релаксации Мак-Коннеля. На компонентах СТС в высоких полях наблюдается разрешенная ДСТС из семи линий. Это объясняется магнитным взаимодействием неспаренного электрона меди с двумя неэквивалентными ядрами атомов азота хелатирующего лиганда и молекулы аммиака. Константа расщепления от атома азота гидразонного фрагмента в два раза больше константы расщепления от атома азота аммиака. Значения g-факторов, константы СТС и ДСТС соответствуют значениям для плоско-квадратных комплексов меди (II) с транс - [N2O2] координированной сферой. Следует отметить, что в изученных соединениях меди (II) неспаренный электрон находится на орбитали B1g.
(1)
б и б? - коэффициенты при атомных орбиталах меди (dx2-y2) и атомов лигандов (дi) соответственно. Семантическое значение коэффициента б в уравнении можно выразить через его квадрат как плотность вероятности нахождения неспаренного электрона на обитали | dX2-y2>. Тогда величина б2, естественно, определяет степень делокализации неспаренного электрона центрального иона Cu (II) на орбитали атомов лигандов.
II IX
R=CH3: n=0, A=NH3 (Cu2L1?2NH3), n=0, A=Py (Cu2L1?2Py) n=0, A=Pipe (Cu2L1?2Pipe); n=1, A=NH3 (Cu2L2?2NH3), (CH2) n=CH-C6H5, A=NH3 (Cu2L3?2NH3)
R=CH3CH2O: n=0, A=NH3 (Cu2L4?2NH3), n=1 A=NH3 (Cu2L5?2NH3), (CH2) n= CH-C6H5, A=NH3 (Cu2L6?2NH3)
Следует отметить, что синтезируя биядерные комплексные соединения меди (II), мы хотели проверить и убедиться в наличии или отсутствии антиферромагнитного обменного взаимодействия внутри одной молекулы. Так как металлоциклы сшиты между собой атомами углерода в первом валентном состоянии (sp3-гибридное состояние), они в пространстве искажаются друг относительно друга до возможного максимального значения диэдральных углов, нарушая копланарность двух хелатов. Большие концевые заместители лишают возможности свободного вращения одного металлоцикла относительно другого в пространстве, что приводит к появлению атропоизомерии. Это в свою очередь, приводит к потере “электронного обмена” между неспаренными электронами парамагнитных центральных ионов внутри одной молекулы.
Таблица 3. Параметры спектров ЭПР комплексов меди (II) строения XLIX в растворе толуола при комнатной температуре
Соединение |
g 0,001 |
aCu,+0,01э |
aN1, 0,01 э. |
aN2, 0,01 э. |
|
Cu2L1?2NH3 |
2.100 |
91,14 |
12,57 |
7,96 |
|
Cu2L2?2NH3 |
2,098 |
89,94 |
14,89 |
8,23 |
|
Cu2L3?2NH3 |
2,109 |
82,56 |
15,45 |
8,76 |
|
Cu2L4?2NH3 |
2,112 |
79,97 |
13,35 |
8,32 |
|
Cu2L5?2NH3 |
2,113 |
82,58 |
15,65 |
8,85 |
|
Cu2L6?2NH3 |
2,108 |
82,48 |
15,42 |
8,54 |
Гомобиядерные комплексы ванадила (II) с бис-бензоилгидразонами ,/-тетракарбонильных соединений
При взаимодействии спиртовых растворов лигандов H4L1-H4L6 c водно-аммиачным раствором ацетата VO (II) в молярном соотношении 1: 2 получены биядерные комплексы общей формулой (VO) 2L.2А (где L-четырежды депротонированной остаток лигандов H4L1-H4L6, А= аммиак, пиридин и пиперидин).
II X
R=CH3: n=0, A=NH3 ( (VO) 2L1?2NH3), n=0, A=Py ( (VO) 2L1?2Py) n=0, A=Pipe ( (VO) 2L1?2Pipe); n=1, A=NH3 ( (VO) 2L2?2NH3), (CH2) n=CH-C6H5, A=NH3 ( (VO) 2L3?2NH3) R=CH3CH2O: n=0, A=NH3 ( (VO) 2L4?2NH3), n=1 A=NH3 ( (VO) 2L5?2NH3), (CH2) n= CH-C6H5, A=NH3 ( (VO) 2L6?2NH3)
В ИК спектрах биядерных комплексов ванадила (II) отсутствуют характерные для свободных лигандов (X) полосы поглощения. Полосы в области 1300-1315 см-1 отнесен к (С-О), атома кислорода, который участвует в образовании связи М-L. О существовании связей V=O, V-N, V-O в спектрах комплексов свидетельствует наличие полос поглощения около 985, 570 и 460 см-1, которые не наблюдаются в спектрах свободных лигандов. Проявляются новые интенсивные полосы, обусловленные валентными и валентно-деформационными колебаниями группы C=N, N=C-O, C=N-N=C, C-O и N-N, то есть системой связей в пяти - и шестичленных металлоциклах. Это свидетельствует об отсутствии межмолекулярных связей типа V=O … V=O …V=O в биядерных комплексах ванадила ( (II) в твёрдом состоянии.
Спектры ЭПР гомобиядерных комплексов ванадила (II) в растворах толуола и хлороформа при комнатной температуре описываются симметричным СГ вида (1) и соответствуют обычным изотропным спектрам в растворе с разрешением восьми линий СТС от взаимодействия неспаренного электрона с ядром 51V (табл.4).
Таблица 4. Параметры спектров ЭПР комплексов ванадила (II) строения LXXXVII в растворе толуола при комнатной температуре и при 77 К.
Соединение |
g, 0,001 |
<a>, 1э |
g //, 0,003 |
A, 3э |
g, 0,003 э |
B, 1 э |
|
(VO) 2L1?2NH3 |
1,972 |
97 |
1,945 |
172 |
1,980 |
58 |
|
(VO) 2L2?2NH3 |
1,970 |
98 |
1,948 |
173 |
1,986 |
59 |
|
(VO) 2L3?2NH3 |
1,974 |
99 |
1,950 |
176 |
1,985 |
57 |
|
(VO) 2L4?2NH3 |
1,973 |
98 |
1,951 |
175 |
1,983 |
60 |
|
(VO) 2L5?2NH3 |
1,975 |
97 |
1,947 |
174 |
1,988 |
61 |
|
(VO) 2L6?2NH3 |
1,976 |
99 |
1,948 |
173 |
1,984 |
63 |
Значения параметров ЭПР всех комплексов (X) близки между собой (табл.4), что указывает на одинаковое строение полученных комплексов и соответствуют металлохелату ванадила (II) с транс - [N2O2] окружением. Параметры СГ хорошо согласуются с литературными данными для комплексов ванадила (II), имеющих симметрию С4V. Вид спектров и значения параметров (табл.4) спектров ЭПР, характеризуют состояние d1-иона с одним неспаренным электроном преимущественно на dxy орбитали. Как известно, ион меди (II) с электронной конфигурацией d9 и основным состоянием D4V имеет неспаренный электрон на орбитали dx2-y2.
Исходя из анализа ИК и ЯМР спектров свободных лигандов и их комплексных соединений с диамагнитными металлами логично предположить, что сначала циклическая 5-гидроксипиразолиновая форма (с) переходит в линейную гидразонную форму (а). Следует подчеркнуть, что обнаруженную нами перегруппировку можно было ожидать, учитывая, что уже в свободном состоянии лиганды склонны проявлять кольчато-цепную таутомерию типа гидроксипиразолин - енгидразин и оксипиразолин - гидразон.
Подобные документы
Общая характеристика комплексных соединений металлов. Некоторые типы комплексных соединений. Комплексные соединения в растворах. Характеристика их реакционной способности. Специальные системы составления химических названий комплексных соединений.
контрольная работа [28,1 K], добавлен 11.11.2009Методы синтеза ароматических соединений и поиск новых, ранее неизвестных соединений пиразольного ряда. Характеристика опасных и вредных факторов при проведении работы и методы защиты. Организация исследований и рабочего места в химической лаборатории.
дипломная работа [170,8 K], добавлен 20.05.2011Физико-химические методы для установления структуры и анализа биологически активных соединений. Обработка сигналов. Законы поглощения света. Электронная абсорбционная спектроскопия. Спектр электромагнитного излучения. Длина волны. Скорость света.
реферат [989,4 K], добавлен 06.02.2009Общая характеристика элементов подгруппы меди. Основные химические реакции меди и ее соединений. Изучение свойств серебра и золота. Рассмотрение особенностей подгруппы цинка. Получение цинка из руд. Исследование химических свойств цинка и ртути.
презентация [565,3 K], добавлен 19.11.2015Определение комплексных соединений и их общая характеристика. Природа химической связи в комплексном ионе. Пространственное строение и изомерия, классификация соединений. Номенклатура комплексных молекул, диссоциация в растворах, реакции соединения.
реферат [424,7 K], добавлен 12.03.2013Общие характеристики и свойства урана как элемента. Получение кротоната уранила, структура его кристаллов. Схематическое строение координационных полиэдров в структуре соединений уранила. Синтез комплексных соединений уранила, их основные свойства.
реферат [1,0 M], добавлен 28.09.2013Виды изомеров и аналогов порфиринов. Методы синтеза макрогетероциклических соединений. Синтез металлокомплексов тетрафенилпорфина, тетрафенилпорфицена, трифенилкоррола. Попытки и результаты синтеза фенил-замещенных порфиринов и замещенных порфиценов.
магистерская работа [1,1 M], добавлен 18.06.2016Медь, электронное строение и свойства. Электрохимический синтез и его применение для получения координационных соединений. Определение концентрации соляной кислоты и раствора гидроксида калия. Спектрофотометрическое и ИК-спектроскопическое исследования.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 09.10.2013Основные понятия комплексных соединений, их классификация и разновидности, направления практического использования, типы изомерии. Химическая связь и конфигурация комплексных соединений, определение их устойчивости, методы ее практического повышения.
курсовая работа [912,8 K], добавлен 07.04.2011Общие сведения о гетерополисоединениях. Экспериментальный синтез капролактамовых гетерополисоединений, условия их получения. Изучение структурных особенностей соединений методами рентгеноструктурного анализа, масс-спектрометрии, ИК- и ЯМР-спектроскопии.
дипломная работа [501,6 K], добавлен 05.07.2017