СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХПАЛУБНОГО КОМПЛЕКСА ГАДОЛИНИЯ С ТЕТРАБЕНЗОПОРФИРИНОМ
METHOD FOR PRODUCING TWO-DECK COMPLEX OF GADOLINIUM WITH TETRABENZOPORPHYRIN

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению двухпалубного комплекса гадолиния с тетрабензопорфирином.
За прототип принят способ получения двухпалубного комплекса гадолиния с тетрабензопорфирином. Он включает синтез исходного порфирина и синтез на его основе двухпалубного комплекса гадолиния с тетрабензопорфирином в атмосфере аргона, в среде 1, 2, 4-трихлорбензола. [Xu Haiyun, Hu Chunhua, Liu Qifeng, Zhao Wenxian, Liu Ying. Synthesis, Properties of Gadolinium Double-Decker Sandwich-Type Complex Containing Tetrabenzoporphyrin Ligand // Trans. Tech. Publ. - 2012. - Vols. 190-191. - P. 571-574].
Способ-прототип реализуется в четыре стадии.
I стадия. Синтез 5-нитро-6-(фенилсульфонил)-бицикло[2.2.2]октена-2 путем взаимодействия β-(фенилсульфонил)-нитроэтилена с 1,3-циклогексадиеном в хлороформе по реакции Дильса - Альдера в течение 8 ч.
II стадия. Синтез этилового эфира 4,7-дигидро-4,7-этано-2H-изоиндол-1-карбоновой кислоты путем взаимодействия 5-нитро-6-(фенилсульфонил)-бицикло[2.2.2]октена-2 с изо-цианоэтилацетатом в среде ацетонитрила в присутствии 1,8-диазабициклоундецена-7 (DBU).
Реакцию проводили при 0°С в течение 24 часов. Полученную реакционную массу выливали в воду, содержащую разбавленную соляную кислоту. Далее проводили экстракцию этилацетатом и очищали колоночной хроматографией, используя в качестве элюента смесь этилацетата с гексаном. Выход эфира по двум стадиям в расчете на исходный 1,3-циклогексадиен - 60%.
III стадия. Синтез тетра(бицикло[2.2.2]октадиено)порфирина.
Этиловый эфир 4,7-дигидро-4,7-этано-2H-изоиндол-1-карбоновой кислоты при последовательной обработке алюмогидридом лития в тетрагидрофуране при 0°С в течение 3 ч, n-толуолсульфокислотой в хлороформе при 20°С в течение 24 ч и n-хлоранилом в хлороформе при 20°С в течение 48 ч образует тетра(бицикло[2.2.21октадиено)порфирин с выходом 30%.
IV стадия. Темплатный синтез двухпалубного комплекса гадолиния с тетрабензопорфирином путем взаимодействия тетра(бицикло[2.2.2]октади-ено)порфирина с ацетилацетонатом гадолиния с в атмосфере аргона в 1,2,4-трихлорбезоле.
Реакцию проводили при температуре 220-230°С и в течение 15-17 ч в темноте. При охлаждении полученный неочищенный продукт очищали хроматографически с использованием смеси метанола и хлороформа в качестве элюента. Выход комплекса 50%.
Недостатками этого способа являются:
- Большое число химических стадий.
- Использование дорогостоящих реагентов.
- Низкий выход целевого продукта (~ 10% в расчете на исходный 1,3-циклогексадиен).
- Большая длительность химических процессов (общая продолжительность химических стадий синтеза целевого продукта 121-123 ч).
Техническим результатом изобретения является поиск способа получения двухпалубного комплекса гадолиния с тетрабензопорфирином, который состоял бы из меньшего числа химических стадий, занимал бы меньшее время, не требовал бы дорогостоящих реагентов и позволял бы получать целевые продукты с большим выходом.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения двухпалубного комплекса гадолиния с тетрабензопорфирином, заключающемся в выделении и очищении целевых продуктов методом хроматографии, согласно изобретению в качестве реагента для получения комплексов используют 3-[(1-оксо-1H-изоиндол-3-ил)метилен]-2,3-дигидро-1H-изоиндол-1-он, полученный в одну стадию взаимодействием фталимида с ацетатом цинка при температуре 230-240°С в течение 20-30 мин, который затем сплавляют с ацетатом натрия и солью гадолиния при температуре 320-350°С в течение 50 мин -1 ч.
Изобретение позволяет:
1. Провести процесс в две химические стадии вместо четырех.
2. Использовать в качестве исходного продукта дешевый фталимид.
3. Сократить продолжительность химических стадий процесса до 1.5 ч, т.е. приблизительно в 80 раз.
4. Увеличить выход целевого металлокомплекса с 10 до 16%, т.е. приблизительно в 1.5 раза.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен электронный спектр поглощения двухпалубного комплекса гадолиния с тетрабензопорфирином в дихлорметане; на фиг. 2 - масс-спектр (LDI-TOF) двухпалубного комплекса гадолиния с тетрабензопорфирином.
Для реализации способа используются следующие вещества:
Фталимид - ТУ 6-09-3635-75;
Ацетат цинка дигидрат - ГОСТ 5823-78;
Натрий уксуснокислый 3-водный - ГОСТ 199-78;
Гадолиний треххлористый 6-водный, импортный, CAS №13450-84-5;
Способ реализуют в две химические стадии.
Пример
I стадия. Взаимодействие фталимида с ацетатом цинка по схеме:
Смесь 16 г фталимида и 25 г дигидрата ацетата цинка нагревают до 230-240°С и выдерживают при этой температуре 20-30 мин. После охлаждения плав извлекают, измельчают и промывают последовательно 10% раствором едкого натра, водой, растворяют в 50 мл концентрированной серной кислоты, разбавляют 100 мл воды, выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции промывных вод и высушивают.
пл
макс.
макс.
Н
17
10
2
2
1
-
Получен 3-[(1-оксо-1H-изоиндол-3-ил)метилен]-2,3-дигидро-1Н-изоиндол-1-он. Выход 7.01 г (47%), порошок красного цвета, растворим в ацетоне, пиридине, ДМФА, уксусной кислоте, не растворим в воде. Т. 231-232°С. Электронный спектр поглощения (ДМФА), λ., нм (А/А): 354 (0.62), 469 пл., 500 (1.00), 534 (0.76). Н ЯМР, δ, м.д.: 9.73 с (1Н, NH), 8.09-7.75 м (8Н, Ar-Н), 5.82 с (1Н, мезо-H). Масс-спектр (LDI-TOF, режим отрицательных ионов), m/z: 273.37 [М-Н]. Найдено: С 74.40, Н 3.70, N 10.19. CHNO Вычислено: С 74.45 Н 3.67, N 10.21.
II стадия. Взаимодействие 3-[(1-оксо-1H-изоиндол-3-ил)метилен]-2,3-дигидро-1H-изоиндол-1-она с ацетатом натрия и треххлористым гадолинием по схеме:
Смесь 1.0 г (3.6 ммоль) 3-[(1-оксо-1H-изоиндол-3-ил)метилен]-2,3-дигидро-1H-изоиндол-1-она, 2.5 г (30 ммоль) ацетата натрия и 0.29 г (1.0 ммоль) гексагидрата треххлористого гадолиния сплавляли при температуре 350°С в течение 1 ч, охлаждали, измельчали и экстрагировали толуолом в аппарате Сокслета, после чего толуол отгоняли, а остаток хроматографировали на колонке, заполненной силикагелем Kieselgel 60, используя в качестве элюента смесь толуола и ТГФ (1:1), собирая основную зеленую зону.
Получен двухпалубный комплекс гадолиния с тетрабензопорфирином.
Выход 0.350 г (35%). Порошок черного цвета, растворим в ТГФ, ДМФА, ДМСО, хлороформе, дихлорметане.
макс.
72
40
8
+
Электронный спектр поглощения, А, нм (lg ε): (дихлорметан) 666 (4.07), 626 (4.31), 608 (4.26), 484 (4.37), 428 (4.89). Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z: 1175.26 [М+Н]. Найдено, %: С 72.88, Н 3.45, N 9.11. CHGdN. Вычислено, %: С 73.64, Н 3.43, N 9.54.
Результаты проведенной серии опытов приведены в таблице.
При температуре реакции ниже 320°С скорость реакции становится ниже, требуется большее время реакции. Увеличение времени реакции более 60 минут и (или) температуры более 350°С может привести к разрушению комплекса и понижает выход целевого продукта.