КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

МАХАНЬКОВА ВАЛЕРІЯ ГРИГОРІВНА

УДК 546.562'73+547.435

ПРЯМИЙ СИНТЕЗ, БУДОВА ТА ВЛАСТИВОСТІ ГЕТЕРОМЕТАЛЬНИХ КОМПЛЕКСІВ МІДІ ТА КОБАЛЬТУ З АМІНОСПИРТАМИ

02.00.01 – неорганічна хімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

КИЇВ – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі неорганічної хімії Київського

національного університету імені Тараса Шевченка

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор

Кокозей Володимир Миколайович,

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка,

завідувач лабораторії НДЧ

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор

Мазуренко Євген Андрійович,

Інститут загальної та неорганічної хімії

імені В.І.Вернадського НАН України,

завідувач відділу газофазного синтезу

неорганічних сполук

кандидат хімічних наук, доцент

Рейтер Ліон Григорович,

Національний технічний університет

України "Київський політехнічний інститут",

доцент кафедри загальної та неорганічної хімії

Провідна установа: Львівський національний університет

імені Івана Франка, Міністерство освіти

і науки України, м.Львів

Захист дисертації відбудеться “25” листопада 2002 року о 14 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.001.03 Київського

національного університету імені Тараса Шевченка за адресою:

01033, Київ-33, вул. Володимирська, 60, хімічний факультет,

Велика хімічна аудиторія.

З дисертацією можна ознайомитись в науковій бібліотеці Київського

національного університету імені Тараса Шевченка

(01033, Київ-33, вул. Володимирська, 58).

Автореферат розісланий “_2_” жовтня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Олексенко Л.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. З'ясування ролі в живих системах металовмісних поліядерних протеїнів, які виконують функції переносу електрона, транспорту та депо мікроелементів (феррітин), переносу кисню (гемоціанін), фіксації та відновлення малих молекул (нітрогеназа), стимулювало подальший розвиток хімії гетерометальних комплексів 3d-металів, які можуть використовуватись як структурні та функціональні моделі активних центрів природних поліядерних систем. Крім того, явище молекулярного магнетизму, притаманне багатьом поліядерним комплексам, обумовлює інтерес до такого типу сполук як до перспективних складових сучасних магнітних матеріалів. Разом з тим, в більшості випадків синтез поліядерних гетерометальних комплексів є досить складним та багатостадійним. Таким чином, пошук та розробка нових підходів до синтезу гетерометальних комплексів є досить актуальною проблемою.

Метод прямого синтезу координаційних сполук, застосований вперше для одержання гетерометальних комплексів міді та свинцю з аміноспиртами, показав перспективність такого підходу і можливість створення на його основі нового наукового напрямку – "Прямий синтез гетерометальних комплексів". Принциповим питанням його розвитку є з'ясування умов утворення та складу гетерометальних комплексів в залежності від вибраної пари металів, природи ліганду та розчинника.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вибраний напрямок пов'язаний з тематичним планом науково-дослідних робіт Київського національного університету імені Тараса Шевченка: “Синтез та дослідження біологічно активних сполук – потенційних медичних препаратів" (№ Держреєстрації 0196U0094474), "Синтез та дослідження антивірусних речовин" (№ Держреєстрації 0199U003491) та програмою Європейського союзу COST D8 "Хімія металів в медицині".

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи було одержати методом прямого синтезу гетерометальні комплекси міді та кобальту з аміноспиртами, дослідити їх будову та властивості.

Об'єкт дослідження – утворення гетерометальних комплексів в умовах прямого синтезу.

Предмет дослідження – умови утворення, будова та властивості гетерометальних комплексів міді та кобальту з аміноспиртами.

Методи дослідження – хімічні та фізико-хімічні методи дослідження (атомно-абсорбційний аналіз, ІЧ-, ЕПР- та електронна спектроскопія, магнетохімія, рентгенофазовий та рентгеноструктурний аналіз).

Наукова новизна одержаних результатів. Дістав подальшого розвитку метод прямого синтезу гетерометальних комплексів. Встановлено принципову можливість утворення різновалентних гетерометальних комплексів в умовах прямого синтезу. Розроблені методики синтезу гетерометальних комплексів міді та кобальту з аміноспиртами, які відрізняються від відомих простотою експериментального виконання та доступністю вихідних речовин. За розробленими методиками вперше одержано 31 координаційна сполука. Проведено повний рентгеноструктурний аналіз 9 нових гетерометальних комплексів.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати дали подальший розвиток методу прямого синтезу координаційних сполук і можуть бути використані для цілеспрямованого синтезу гетерометальних комплексів інших металів. Синтезовані сполуки виявляють протипухлинну та антифітовірусну активність і можуть бути застосовані для розробки препаратів терапевтичного та сільськогосподарського призначення. Показано, що одержані комплекси є каталітично активними в реакції розкладу пероксиду водню. Результати дослідження можуть бути використані при підготовці підручників, лекційних курсів та практикумів для студентів хімічних спеціальностей.

Особистий внесок здобувача. Основний обсяг експериментальних досліджень, обробка та попередній аналіз одержаних результатів виконані здобувачем особисто. Розробка теоретичних положень прямого синтезу гетерометальних комплексів, постановка задачі та остаточний аналіз одержаних результатів виконані за участю к.х.н. ст.н.с. О.Ю. Васильєвої. Магнетохімічні дослідження проведені в інституті хімії Лейденського університету (Нідерланди) у співавторстві з J.Reedijk, G.A. Van Albada та на хімічному факультеті Флорентійського університету (Італія) у співавторстві з L.Sorace та D.Gatteschi. ЕПР-спектральні дослідження виконані на хімічному факультеті Вроцлавського університету (Польща) у співавторстві з J. Jezierska. Дослідження антифітовірусної, бактерицидної та фунгіцидної активності виконані на біологічному факультеті Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Протипухлинна дія вивчена у відділі ензимології Інституту експериментальної патології, онкології та радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України разом з В.О. Шляховенко. Каталітична активність синтезованих комплексів досліджувалась у відділі каталізу Одеського фізико-хімічного інституту. Рентгеноструктурні дослідження виконані у співавторстві з Brian W.Skelton (Університет Західної Австралії, м. Перт).

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи були оприлюднені на XXXIII International Conference on Coordination Chemistry (Italy, 1998), Physical methods in Co-ordination and Supramolecular Chemistry (Moldova, 1999), I Всеукраїнській конференції "Сучасні проблеми неорганічної хімії" (Україна, 1999), 14th Summer School on Coordination Chemistry (Poland, 1999), 5th FGIPS Meeting in Inorganic Chemistry (France, 1999), International Conference on DNA Conformation, Modification and Recognition in Biochemistry (Czech Republic, 2000), 19th European Crystallographic Meeting (France, 2000), Dalton Discussion 3. Inorganic Crystal Engineering (Italy, 2000), І Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії” (Україна, 2000), 10th International Conference on Bioinorganic Chemistry (Italy, 2001), ІІІ Міжнародній конференції "Біоресурси та віруси" (Україна, 2001), International Symposium on Crystal Chemistry of Coordination, Organic, and Supramolecular Compounds (Moldova, 2001), XV Українській конференції з неорганічної хімії (Україна, 2001), ІІІ Всеукраїнській конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії” (Україна, 2002).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 4 статті та 6 тез доповідей, одержано 4 патенти України.

Структура та об'єм дисертації. Дисертація складається з вступу, 4-х розділів, висновків, списку цитованої літератури (104 найменування) та додатків. Робота викладена на 156 сторінках друкованого тексту і містить 64 рисунки, 19 таблиць та 3 додатки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Перший розділ містить огляд літературних даних про методи синтезу та кристалічну будову гетерометальних комплексів 3d-металів. Окремо розглянуто будову гетерометальних комплексів, що містять мідь та кобальт. На підставі проведеного огляду літератури було зроблено висновок про можливість використання реакцій прямого синтезу для одержання гетерометальних комплексів міді та кобальту.

У другому розділі описані особливості взаємодії порошку міді з солями кобальту (хлорид, бромід, йодид, тіоціанат, ацетат) в неводних розчинах (диметилформамід, диметилсульфоксид, метанол, ацетонітрил) аміноспиртів (моноетаноламіну – HEa, 2-диметиламіноетанолу – HMe2Ea, діетаноламіну – H2Dea та триетаноламіну – H3Tea), наведені методики синтезу, результати ІЧ-, ЕПР-спектральних та магнетохімічних досліджень синтезованих гетерометальних комплексів. Показано, що гетерометальні комплекси утворюються в усіх випадках, крім систем з моноетаноламіном. Встановлено, що склад синтезованих сполук залежить, в основному, від природи аміноспирту (табл. 1).

В системах з 2-диметиламіноетанолом утворюються гетерометальні комплекси CuIICoII двох типів, склад яких залежить від природи аніону. У випадку броміду та йодиду одержані [Cu2CoX2(Me2Ea)3OH]2ЧnSolv (n = 0; 2; 4) за реакцією:

4Cu + 2CoX2 + 6HMe2Ea + 2O2 + nSolv ? [Cu2CoX2(Me2Ea)3OH]2ЧnSolv + 2H2O,

для тіоціанату – [Cu2Co(NCS)3(Me2Ea)3]ЧnSolv (n = 0; 1). В ІЧ-спектрах гідроксогалогенідних комплексів присутня інтенсивна вузька смуга коливань ОН-групи в області 3600–3500 см–1. Тіоціанатні групи в [Cu2Co(NCS)3(Me2Ea)3]2ЧnSolv координовані через атом азоту (n(CN) = 2090, n(CS) = 830 см–1).

Таблиця 1.

Гетерометальні комплекси міді та кобальту з аміноспиртами, які утворюються в досліджених системах.

Температурні залежності добутку молярної магнітної сприйнятливості та температури cмT для тіоціанатного та йодидного комплексів наведені на рис. 1. і вказують на наявність антиферомагнітної взаємодії між металічними центрами. Експериментальні дані були кількісно проаналізовані в припущенні ізотропної взаємодії між магнітними центрами. Найкраще узгодження експериментальних даних з теоретичними для тіоціанатного комплексу було досягнуто при значенні параметрів J1 = 40,1(4), J2 (2) см–1, q = –1,45(4) K та gсер.=2,20 з фактором узгоджуваності R2 = 0,995. При цьому S=3/2 є основним станом, а перший збуджений стан S = 1/2 знаходиться на 30 К вище за енергією.

Порівняння значень cмT для йодидного та тіоціанатного комплексів показує, що їх магнітна поведінка при вищих температурах практично однакова, а нижче 100 К зменшення cмT для йодидного більш значне (рис. 1) та відповідає синглетному основному стану (cмT = 0,2 см3ЧКЧмоль–1 при 5 К). Найкраще узгодження експериментальних даних з теоретичними було досягнуто при значенні параметрів J1 = 48,7(9), J2 = 86,2(1,3), J3 = –8,0(4) см–1 та gсер.= 2,20 (R2 = 0,998), які показують, що між трикутниками Сu2Co з антиферомагнітною взаємодією між металічними центрами існує дуже слабкий феромагнітний обмін.

Для систем з діетаноламіном характерне утворення комплексів CuIICoIII загального складу [CuII2CoIII2(H2Dea)2(Dea)4]Х2·nSolv (X = Cl, Br, I, NCS, CH3COO; n = 0; 2; 4), що можна пояснити протіканням реакції:

2Cu0 + 2CoIIX2 + 8H2Dea + 1,5O2 + nSolv ?

? [CuII2CoIII2(H2Dea)2(Dea)4]X2·nSolv + 2H2Dea·HX + 3H2O.

ЕПР-спектри комплексів з діетаноламіном як в твердому стані, так і в розчині (ДМФА, метанол, 77 К) мають форму, характерну для триплетного стану з добре розділеною надтонкою структурою від двох ядер міді(ІІ) як для ?MS = 1 так і ?MS = переходів. На рис. 2 як приклад наведено ЕПР-спектр метанольного розчину [CuII2CoIII2(H2Dea)2(Dea)4](CH3COO)2·2CH3OH. Припускаючи некоаксіальність g та D тензорів, проведене комп'ютерне моделювання показало, що експериментальні спектри характеризуються однаковими параметрами спінового гамільтоніану gz = 2,305(5), gx = 2,063(2), gy = 2,063(2), Az = 0,0070(2), Ax ,0014(4), Ay = 0,0010(4) см–1, D = 0,0560(1) см–1 і кут між напрямками gzz та Dzz a = 25(1)°. Оскільки при визначенні температурної залежності магнітної сприйнятливості комплексів встановлено, що обмінна взаємодія між атомами міді практично відсутня, то домінуючий внесок в розщеплення в нульовому полі D вносить диполь-дипольна взаємодія. За емпіричними формулами розраховано відстані мідь-мідь, які становлять 3,2–3,4 A, що відповідає результатам кристалографічних досліджень. Одержані дані підтверджують, що цілісність чотириядерного катіона в розчині зберігається.

В системі, що містить ацетат кобальту та триетаноламін, утворюється комплекс [CuII2CoIICoIII2(CH3COO)4(H2Tea)2(Tea)2]·2CH3COOH, склад якого не залежить від мольного співвідношення вихідних реагентів та розчинника:

2Cu0 + 3Co(CH3COO)2 + 4H3Tea + 1,5O2 ®

® [CuII2CoIICoIII2(CH3COO)4(H2Tea)2(Tea)2]Ч2CH3COOH + 3H2O.

Складний характер ІЧ-спектру даного комплексу в області валентних коливань ацетатної групи дозволив припустити наявність місткових та монодентатно координованих карбоксилатних груп, яким відповідають смуги при 1595 та 1440 см–1 (Д = 155) та при 1650 і 1425 см–1 (Д = 225 см–1), відповідно. Смугу середньої інтенсивності при 1295 см–1 можна віднести до коливань n(СО) некоординованої оцтової кислоти.

Спектр ЕПР полікристалічного зразка ацетатного комплексу містить одну широку смугу близько g = 2,13. Спектр розчину комплексу в ДМФА (77 К) має вигляд, характерний для аксіальної симетрії оточення атому міді. В області паралельної орієнтації спостерігаються компоненти надтонкої структури від ядра атому міді. Перпендикулярна компонента не розщеплена. Значення параметрів g|| = ,18, A|| = 126,4·10-4 см–1 та g^ = 2,06 свідчать про тетрагонально-біпірамідальне оточення атому міді з основним станом . Середнє значення спінового гамільтоніану g = 2,14 дає можливість припустити, що координаційне оточення атому міді при розчиненні в ДМФА не змінюється.

Як показують результати магнетохімічних досліджень, при кімнатній температурі значення добутку магнітної сприйнятливості та температури (cT = 4,1 cм3ЧКЧмоль–1) для ацетатного комплексу відповідає присутності двох металічних центрів з S = 1/2 та одного з S = 3/2. Одним з можливих пояснень поступового зниження cT в інтервалі температур між 290 та 40 К (рис. 3) є зменшення заселеності дублетів Крамерса, що утворились з 4Т1g рівня іонів СоІІ). Вважається, що дане зменшення заселеності завершується нижче 40 К, тому подальше падіння cT в інтервалі 40–4 К було пояснено антиферомагнітною взаємодією між парамагнітними центрами. Залежність оберненої магнітної сприйнятливості від температури нижче 40 К підкоряється закону Кюрі-Вейса (q = 12,2 K та C = 3,8 cм3ЧКЧмоль–1). В рамках прийнятої моделі було розраховано значення параметру обмінної взаємодії, яке виявилось досить високим (|Jz| =  ±  см–1), зважаючи на будову п'ятиядерної сполуки. Для пояснення такого результату було зроблено припущення про участь діамагнітного Со(ІІІ) в передачі взаємодії між атомами Сu(II) та Со(ІІ).

В третьому розділі представлені результати рентгеноструктурних досліджень гетерометальних комплексів. Основні кристалографічні характеристики сполук наведені в табл. 2.

Таблиця 2.

Основні кристалографічні характеристики синтезованих комплексів.

HL1 – 2-диметиламіноетанол, H2L2 – діетаноламін, H3L3 – триетаноламін, Ac – ацетат

Комплекс [Cu2Co(NCS)3(Me2Ea)3]ЧCH3CN має полімерну будову. Його центральним фрагментом є рівнобічний трикутник Cu2Co, в якому атоми металів зв'язані м2- та ?3-містковими атомами кисню трьох депротонованих залишків аміноспирту. Оточення атомa кобальту – викривлена тригональна біпіраміда з чотирма коротшими зв'язками [Со–О ~1,928(6), Сo–N ~2,05(1)] та одним подовженим [2,262(8) Е]. Атом міді має квадратно-пірамідальне оточення CuN2O2S, в якому аксіальний атом сірки належить тіоціанатній групі сусідньої молекули (рис. 4). Чотири зв'язки Cu–O(N) в екваторіальній площині мають довжини в межах 1,899(6)–2,024(8) Е, ?ксіальний зв'язок подовжений – 2,751(3) Е. ?ві квадратні піраміди атомів міді мають спільну вершину – містковий атом сірки тіоціанатної групи, яка координована до атома кобальту сусідньої молекули:

Такий спосіб координації тіоціанатної групи призводить до утворення зигзагоподібних ланцюгів. Молекули розчинника займають порожнини кристалічної гратки.

Бромідний та йодидний комплекси з 2-диметиламіноетанолом мають подібну будову і є молекулярними. Два трикутники Cu2Co пов'язані операцією симетрії І та з'єднані містковими атомами кисню депротонованих залишків аміноспирту, утворюючи шестиядерні молекули (рис. 5). На відміну від попереднього комплексу, атоми металів в трикутнику додатково пов'язані ?3-містковою OH-групою. Два атоми міді мають різне квадратно-пірамідальне оточення, Cu(1)NO2X2 та Cu(2)NO3X (X = I, Br), з середніми екваторіальними відстанями Cu–O 1,945(9) та Cu–N 2,032(11) Е. Довжина зв'язку Cu–X змінюється в межах 2,453(2)–2,780(2) та 2,643(1)–3,060(1) Е ?ля бромідного та йодидного комплексів, відповідно. Дві квадратні піраміди атомів міді мають спільну вершину – атом галогену Х(1), який є таким чином містковим між двома атомами металу. Координаційний поліедр атома кобальту – видовжена тригональна біпіраміда, утворена трьома атомами кисню та атомом азоту трьох залишків аміноспирту і ?3-містковою ОН-групою.

Основу кристалічної будови комплексів з діетаноламіном складають катіони [Cu2Co2(H2Dea)2(Dea)4]2+ з плоским ядром Cu2Co2, будова яких не залежить від типу аніону (рис. 6). Присутність в одному комплексі нейтральних молекул та двічі депротонованих залишків аміноспиртів було підтверджено ренгеноструктурним аналізом. В центросиметричному катіоні атоми металів з'єднані містковими атомами кисню шести лігандів, утворюючи паралелограм з відстанями між металічними центрами ~2,83 (коротка сторона Cu···Co) та ~3,26 A (коротка діагональ Cu···Cu). Координаційним поліедром атому міді є квадратна піраміда. Чотири зв'язки Cu–O та Cu–N в площині піраміди мають звичайну довжину (середні значення складають 1,96 і 2,02 A, відповідно), в той час як аксіальний зв'язок Сu–O(5) є подовженим [2,352(11)–2,408(1) A], що можна пояснити ефектом Яна-Теллера. Координаційний поліедр атома кобальту близький до октаедра з відстанями Co–O(N) в межах 1,885(8)–1,955(2) A, що відповідає звичайним довжинам зв'язків низькоспінового атома кобальту(ІІІ) в подібному оточенні. Некоординовані гідроксильні групи нейтральних лігандів утворюють внутрішньомолекулярні водневі зв'язки O(6)···O(2а) з алкоголятними групами депротонованих лігандів, додатково стабілізуючи тетраядерну молекулу (рис. 6). Також наявний слабкий водневий зв'язок між N(3) та O(2а) атомами.

Тетраядерні катіони, некоординовані аніони та молекули розчинника з'єднані міжмолекулярними водневими зв'язками (рис. 7).

В основі кристалічної будови ацетатного комплексу з триетаноламіном (рис.8) лежить нейтральна центросиметрична молекула [CuII2CoIICoIII2(CH3COO)4(H2Tea)2(Tea)2].

П'ять атомів металів пов'язані містковими атомами кисню аміноспиртових залишків та ацетатних груп у S-подібний центросиметричний ланцюжок Cu(II)–Co(III)–Co(II)–Co(III)–Cu(II) з відстанями Cu(1)–Co(2) 2,823(2) та Co(2)–Co(3) 2,964(1) Е. ?том кобальту(ІІ), Со(3), що розміщений в центрі інверсії, має трохи викривлене октаедричне оточення, утворене містковими атомами кисню двох залишків тричі депротонованого триетаноламіну та двох ацетатних груп з довжиною зв'язків Со–О 2,087(5)–2,113(6) A. Координаційне оточення атомів кобальту(ІІІ), Со(2), близьке до октаедричного з відстанями Со(2)–О(N) 1,885(5)-1,952(6) Е. ?оординаційним поліедром атому міді є квадратна піраміда. Чотири зв'язки в площині піраміди мають звичайну довжину [1,908(5)  ,053(7) Е], в той час як аксіальний зв'язок Сu–O(5) є подовженим [2,436(6) Е]. Це також дає можливість припустити, що атом кисню О(5) не депротонований. Відхилення атому міді від базової площини O3N в напрямку атому кисню О(5) становить 0,147(1) A. Некоординовані атоми кисню [О(10), О(10а)] монодентатних ацетатних груп утворюють внутрішньомолекулярні водневі зв'язки з ОН-групами залишків аміноспирту [О(10)···О(5) 2,631(1) Е]. В кристалі п'ятиядерні молекули пов'язані розгалудженою системою водневих зв'язків за участю некоординованих молекул оцтової кислоти, кисневих атомів монодентатних ацетатних груп та некоординованих гідроксогруп триетаноламіну (рис. 9).

За результатами кристалографічного дослідження сполуки Cu0,5Co0,5(H2Tea)(NCS) атоми Cu(II) та Co(II) знаходяться в ідентичному тригонально-біпірамідальному оточенні (рис.10) та є такими, що не розрізнюються кристалографічно. Монодепротонований залишок аміноспирту координується до атома металу тетрадентатно. Тригонально-біпірамідальне оточення атома металу утворене двома атомами кисню етанольних та одним атомом кисню етанолятної груп, що знаходяться в екваторіальній площині, і двома атомами азоту (атом N(0) залишку триетаноламіну та атом NSCN тіоціанатної групи), що займають апікальні позиції. Тіоціанатна група координується до атома металу через атом азоту і є майже лінійною (кут M–N(1)–C(1) складає 170,40). Більш коротка відстань М–О(11), що становить 1,992(3) Е, відповідає зв'язку атому металу з киснем депротонованої аміноспиртової групи. Кути О–М–О становлять близько 1200. Атом металу виступає з екваторіальної площини О(11)О(21)О(21а) на 0,237(1) Е в бік атома азоту NSCN. Водневі зв'язки об'єднують молекули в ланцюги, паралельні осі b кристалу [O(11)???O(21) {1-x,1-y,1-z} = 2,599(3), O(11)???H(21) {1-x,1-y,1-z} = 1,685(2) Е] (рис. 11).

Четвертий розділ містить результати досліджень каталітичної та біологічної активності синтезованих сполук. Дослідження гострої та хронічної токсичності показали, що ЛД50 гетерометальних комплексів становить 40–80 мг/кг і знаходяться на рівні ЛД50 координаційних сполук міді(ІІ). В цілому в призначеній дозі (1/5–1/10 ЛД50) препарати задовільно переносяться тваринами, що може бути використане при їх тривалому призначенні. При вивченні протипухлинної активності in vivo встановлено, що найбільшу дію проявляють гетерометальні комплекси з діетаноламіном по відношенню до карциноми Льюїс (гальмування росту пухлини досягає 45%, та спостерігається 100% гальмування процесу метастазування) та меланоми В 16 (до 55% гальмування росту та 100% пригнічення процесу метастазування). Комплекси з триетаноламіном проявляють дещо меншу активність.

При вивченні бактерицидної та фунгіцидної дії гетерометальних комплексів встановлено, що найбільшу активність до досліджених культур (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Serratia marcescens, Saccharomyces cerevisiae) проявляють комплекси з триетаноламіном.

Комплекси з діетаноламіном та ацетатний комплекс з триетаноламіном проявляють антифітовірусну активність по відношенню до вірусу тютюнової мозаїки Nicotiana rustica (NR) та Х-вірусу картоплі Datura stramonium (DS), що змінюється в межах 38-91% для NR i 12-82% для DS.

Дослідження каталітичної активності комплексів з діетаноламіном та триетаноламінм в реакції розкладу пероксиду водню показали їх досить високу активність в порівнянні з відомими гетерометальними комплексами.

ВИСНОВКИ

Розроблено метод прямого синтезу гетерометальних комплексів міді та кобальту з аміноспиртами, в основі якого лежить взаємодія порошку міді з сіллю кобальту в присутності аміноспирту.

Вивчено взаємодію порошку міді з солями кобальту (хлорид, бромід, йодид, тіоціанат, ацетат) в неводних (ДМФА, ДМСО, CH3OH, CH3CN) розчинах аміноспиртів (HEa, HMе2Ea, H2Dea, H3Tea) і встановлено, що:

гетерометальні комплекси утворюються в усіх випадках, за винятком систем з моноетаноламіном;

для систем з 2-диметиламіноетанолом характерне утворення гідроксогалогенідних гетерометальних комплексів CuII/CoII;

для систем з діетаноламіном характерне утворення гетерометальних комплексів CuII/CoIII;

у випадку триетаноламіну показана можливість утворення в умовах прямого синтезу різновалентних CоII/CoIII гетерометальних комплексів.

Проведено повний рентгеноструктурний аналіз 9 гетерометальних комплексів і показано, що:

одержані гетерометальні комплекси в кристалічному стані мають, як правило, поліядерну молекулярну будову;

2-диметиламіноетанол сприяє утворенню гетерометальних комплексів з трикутним ядром Cu2ІІCoІІ, які в кристалічному стані існують як три- (SCN) або шестиядерні (Br, I) молекули;

для діетаноламіну характерне утворення тетраядерних молекул з плоским ядром CuІІ2CoІІІ2, будова якого не залежить від природи аніону;

для триетаноламіну зафіксовано утворення п'ятиядерного комплексу, що містить фрагмент CuII2CoIICoIII2.

Результати магнетохімічних та ЕПР досліджень показали наявність кількох типів обмінних взаємодій між парамагнітними центрами гетерометальних комплексів:

диполь-дипольна взаємодія (Cu-Cu) для комплексів з діетаноламіном;

взаємодія антиферомагнітного (Cu-Cu) та феромагнітного (Cu-Co) типу для комплексів з 2-диметиламіноетанолом;

антиферомагнітна взаємодія між Сu(II) та Со(ІІ), яка передається через діамагнітний Со(ІІІ) для ацетатного комплексу з триетаноламіном.

Показано, що гетерометальні комплекси міді та кобальту з аміноспиртами проявляють антифітовірусну, бактерицидну, фунгіцидну та протипухлинну дію і каталітичну активність в реакції розкладу пероксиду водню.

Список публікацій

Рижкова А.Є., Поліщук В.П., Будзанівська І.Г., Тивончук Т.П., Харіна А.В., Кокозей В.М., Васильєва О.Ю., Маханькова В.Г., Бойко А.Л., Скопенко В.В. Антивірусна дія різнометальних комплексів міді та кобальту з аміноспиртами, одержаних прямим синтезом, в умовах in vitro // Бюллетень інституту сільськогосподарської мікробіології УААН. - 2000. - № 7. - С. 38-39.

Makhankova Valeriya G., Vassilyeva Olga Yu., Kokozay Volodymyr N., Skelton Brian W., Reedijk Jan, Van Albada Gerard A., Sorace Lorenzo and Gatteschi Dante. A unique heteropentanuclear CuII2CoIICoIII2 complex, synthesised from metallic Cu and Co acetate in the presence of triethanolamine. Magnetic properties and a strong H-bond stabilised lattice // New J. Chem. - 2001. - V.25. - P. 685-689.

Makhankova Valeriya G., Vassilyeva Olga Yu., Kokozay Volodymyr N., Skelton Brian W., Van Albada Gerard A., and Reedijk Jan. Spectroscopic and Magnetostructural Evidence for the Formation of [Cu0.5Co0.5(H2Tea)X] Mixed-Crystal Compounds from Zerovalent Cu and Co Salts in the Presence of Triethanolamine (H3Tea – Triethanolamine; X = SCN, Cl) // Z. Naturforsch. - 2001. - 56b. - P. 931-936.

Makhankova Valeriya G., Vassilyeva Olga Yu., Kokozay Volodymyr N., Reedijk Jan, Van Albada Gerard A., Jezierska Julia, and Skelton Brian W.. Formation, Structures, Magnetic and EPR Spectroscopic Properties of Dicobalt(III)-Dicopper(II) Complexes Featuring Heterotetranuclear Cations of a Puckered Cyclic Structure with Diethanolamine and Diethanolamine(2–) as Bridging Ligands // Eur. J. Inorg. Chem. - 2002. - № 8. – Р. 2163-2169.

Патент № 36683 А Україна, МПК C01G1/00. Ацетатний комплекс міді(ІІ) та кобальту(ІІ,ІІІ) з триетаноламіном, що виявляє антифітовірусну дію / Скопенко В.В., Бойко А.Л., Кокозей В.М., Поліщук В.П., Маханькова В.Г., Будзанівська І.Г., Васильєва О.Ю. (Україна); № 2000010438; Заявл. 26.01.2000; Опубл. 16.04.2001; Бюл. №3.

Патент № 36684 А Україна, МПК C01G1/00. Бромідний комплекс міді(ІІ) та кобальту(ІІІ) з діетаноламіном, що виявляє антифітовірусну дію / Скопенко В.В., Бойко А.Л., Кокозей В.М., Поліщук В.П., Маханькова В.Г., Тивончук Т.П., Васильєва О.Ю., Рижкова А.Є. (Україна); № 2000010439; Заявл. 26.01.2000; Опубл. 16.04.2001; Бюл. №3.

Патент № 42461 А Україна, МПК C01G1/00, А61К31/13, А61К31/30. Гетерометальні комплекси міді(ІІ) та кобальту(ІІІ) з діетаноламіном, що виявляють протипухлинну дію / Скопенко В.В., Васильєва О.Ю., Маханькова В.Г., Кокозей В.М., Шляховенко В.О. (Україна); № 2001031539; Заявл. 06.03.2001; Опубл. 15.10.2001; Бюл. № 9.

Патент № 42462 А Україна, МПК C01G1/00, А61К31/13, А61К31/30. Бромідний комплекс міді(ІІ) та кобальту(ІІІ) з діетаноламіном, що виявляє протипухлинну дію / Кокозей В.М., Васильєва О.Ю., Маханькова В.Г., Шляховенко В.О. (Україна); № 2001031540; Заявл. 06.03.2001; Опубл. 15.10.2001; Бюл. № 9.

Kokozay Volodymyr N., Manskaya Julia A., Domasevitch Konstantin V., Kovbasyuk Larisa A., Vassilyeva Olga Yu., Makhankova Valerya G., Linert Wolfgang and Weinberger Peter. New synthetic strategy for oordination compounds involving zero valent metals as starting materials // Book of Abstracts. XXXIII International Conference on Coordination Chemistry. – Florence (Italy). - 1998. - P. 178.

Kokozay V.N., Vassilyeva O.Yu., Petrusenko S.R., Makhankova V.G., Vinogradova E.A., Prima O.V. Crystal structures of mixed-metal complexes obtained from zerovalent copper // Book of Abstracts. Physical methods in Co-ordination and Supramolecular Chemistry. - Chisinau (Moldova). - 1999. - P. 99.

Маханькова В.Г., Виноградова О.А., Васильєва О.Ю. Прямий синтез поліядерних комплексів Cu/M (M – Co, Zn) з аміноспиртами // Тези доповідей I Всеукраїнської конференції "Сучасні проблеми неорганічної хімії". - Київ (Україна). - 1999. - С. 103.

Vassilyeva O.Yu., Makhankova V.G., Kokozay V.N., Boyko A.L., Polischuk V.P., Linert W. Antitumour and antiviral activity of mixed-metal Cu/Co complexes with aminoalcohols, obtained by direct synthesis // Book of Abstracts. 10th International Conference on Bioinorganic Chemistry. - Florence (Italy). - 2001. - P. 467.

Маханькова В.Г. Прямий синтез різнометальних комплексів міді та кобальту з триетаноламіном // Тези доповідей XV Української конференції з неорганічної хімії. - Київ (Україна). - 2001. - С. 124.

Нестеров Д.С., Маханькова В.Г. Прямий синтез гетеробі- та гетеротриметальних комплексів на основі міді з аміноспиртами // Тези доповідей ІІІ Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”. - Київ (Україна). – 2002. - С. 79.

Маханькова В.Г. Прямий синтез, будова та властивості гетерометальних комплексів міді та кобальту з аміноспиртами - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 - неорганічна хімія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2002.

Дисертацію присвячено синтезу та дослідженню будови і властивостей гетерометальних комплексів міді та кобальту з аміноспиртами. Встановлено основні закономірності взаємодії порошку міді з солями кобальту в неводних розчинах аміноспиртів. Розроблено нові методики синтезу гетерометальних сполук, за якими вперше одержано 31 гетерометальний комплекс. Їх будова вивчена методами ІЧ-, ЕПР-спектроскопії та магнетохімії. Проведено повний рентгеноструктурний аналіз 9 координаційних сполук. Виявлена висока протипухлинна активність синтезованих комплексів, а також бактерицидна, фунгіцидна та антифітовірусна дія. Показана наявність значної каталітичної активності в реакції розкладу пероксиду водню.

Ключові слова: прямий синтез, гетерометальні комплекси, мідь, кобальт, аміноспирт, кристалічна будова, ІЧ-спектри, ЕПР-спектри, магнетохімічні дослідження, біологічна активність.

Маханькова В.Г. Прямой синтез, строение и свойства гетерометалльных комплексов меди и кобальта с аминоспиртами. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.01 - неорганическая химия. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2002.

Диссертация посвящена синтезу и исследованию строения и свойств гетерометалльных комплексов меди и кобальта с аминоспиртами.

Для достижения поставленной цели было исследовано взаимодействие в системах, содержащих металлическую медь, соль кобальта (хлорид, бромид, йодид, тиоцианат, ацетат) и неводный раствор (диметилформамид, диметилсульфоксид, метанол, ацетонитрил) аминоспирта (моноэтаноламин, 2-диметиламиноэтанол, диэтаноламин, триэтаноламин). Было установлено, что гетерометалльные комплексы образуются во всех случаях, за исключением системы с моноэтаноламином. Для систем с 2-диметиламиноэтанолом характерно образование гидроксогалогенидных комплексов CuII/CoII; в системах с диэтаноламином образуются гетерометалльные комплексы CuII/CoIII; в случае триэтаноламина показана возможность образования в условиях прямого синтеза разновалентных CоII/CoIII гетерометалльных комплексов. Состав соединений зависит, в основном, от природы аминоспирта и аниона.

Полученные комплексы были изученны методами ИК- и ЭПР-спектроскопии, а также магнетохимии. По данным ЭПР-спектров поликристаллических образцов и их растворов установлено сохранение целостности комплексов с диэтаноламином в растворе.

Проведенный полный рентгеноструктурный анализ 9 соединений показал, что гетерометалльные комплексы в кристаллическом состоянии имеют, в основном, молекулярное строение. В случае 2-диметиламиноэтанола образуются комплексы с треугольным ядром Cu2Co; для диэтаноламина характерно образование гетерометалльных тетраядерных катионов с плоским ядром Cu2Co2, строение которых не зависит от природы аниона; для триэтаноламина зафиксировано образование пятиядерного комплекса, содержащего фрагмент CuII2CoII2CoIII.

Выявлены высокая противоопухолевая активность синтезированных комплексов, а также бактерицидное, фунгицидное и антифитовирусное действие. Показано наличие значительной каталитической активности в реакции разложения перекиси водорода.

Ключевые слова: прямой синтез, гетерометалльные комплексы, медь, кобальт, аминоспирт, кристаллическое строение, ИК-спектры, ЭПР-спектры, магнетохимические исследования, биологическая активность.

Makhankova V.G. Direct synthesis, structure and properties of the Cu/Co heterometallic complexes with aminoalcohols. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 02.00.01 - inorganic chemistry. - Kyiv National Taras Shevchenko University, Kyiv, 2002.

The dissertation is devoted to direct synthesis, structure and properties of the Cu/Co heterometallic complexes with aminoalcohols. The interaction of copper powder with cobalt salts in non-aqueous solutions of aminoalcohols has been studied and complexes with different Cu : Co ratio have been obtained. The new synthetic procedures to heterometallic compounds have been elaborated and 31 novel Cu/Co heteromеtallic complexes have been prepared using those. The compounds were studied by IR-, EPR-spectroscopy, magnetochemistry and also tested for antitumour and antiviral activity. The crystal structures of the 9 new complexes have been determined by X-Ray single crystal analysis. Direct synthesis is shown to be a new promising area of research in chemistry of heterometallic compounds.

Key words: direct synthesis, heterometallic complexes, copper, cobalt, aminoalcohol, crystal structure, IR-spectra, EPR-spectra, magnetic measurements, biological activity.