Анотація до роботи:

Кнішевицький А. В. Синтез і перетворення стабільних карбенів і карбеноїдів, що містять амідиновий фрагмент. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за фахом 02.00.03 – органічна хімія. Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, м. Донецьк, 2009 р.

Вперше синтезовано 4,4'-зв’язані місткові ариленбіскарбени ряду 1,2,4-триазолу – 1,3- і 1,4-біс[1-(1-адамантил)-3-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-4-іл]бензоли шляхом депротонування відповідних бістриазолієвих солей основами в органічних розчинниках. На основі 1,3-біс[1-(1-адамантил)-3-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-4-іл]бензолу одержано й охарактеризовано нові металокомплекси з галогенідами міді та нітратом срібла складу L₂M₂X₂. Методом РСА встановлено хелатну будову комплексу з CuI. В реакціях синтезованих біскарбенів з сіркою і дифенілдіазометаном одержано їх перші органічні похідні – відповідні бістіон і бісазин.

Виявлено вплив стеричних факторів алкільних замісників на напрямок реакції депротонування 1,3-діалкіл-4,5-дифенілзаміщених імідазолієвих солей: у випадку зі стерично екранованою сіллю утворюється карбен, а для стерично відкритої солі – імідазолон, внаслідок легкого окислення карбену в розчині.

Вперше, при депротонуванні нової карбеногенної солі-прекурсора – 1,3-диметил-1,3-ді(1-адамантил)амідиній перхлорату гідридом натрію в ацетонітрилі і пропіонітрилі виявлено нуклеофільне заміщення аміно-групи проміжного діамінокарбену на ціанметильний фрагмент з утворенням -діалкіламіноакрилонітрилів. Для споріднених циклічних солей – 1,3-ді(1-адамантил)-5-хлоро- і 1,3-ди(п-толіл)-5,6-дигідро-4Н-піримідиній перхлоратів за аналогічних умов реакції відбувалося in situ вклинення карбенів в С-Н зв’язок ацетонітрилу з утворенням похідних 2-ціанометил-2Н-азинів.

В реакціях 1,3-дибензил-2-ціанометил-2Н-бензімідазоліну з електрофільними агентами вперше показано синтетичні можливості 2-ціанометилазолінів як нових криптокарбенових реагентів. Взаємодія азоліну з нітрометаном і піперидином дає продукти С-Н і N-H трансвклинення, з кислотами і алкілюючими агентами – відповідні бензімідазолієві солі, а з сіркою і органічними дисульфідами бензімідазол-2-тіон і сульфіди.

Синтезовано і випробувано на біологічну активність деякі карбенові прекурсори і металокомплекси. Висока антимікробна активність виявлена для 1,3-ді(1-адамантил)амідину, 1,3-ді(1-адамантил)-4,5-дифенілімідазолій броміду і для срібно-бромідного комплексу 1,4-ді(1-адамантил)-1,2,4-триазол-5-ілідену. Для 1,3-ді(1-адамантил)-4,5-дифенілімідазолій броміду виявлено середній рівень протигрибкової активності.

В роботі вирішено задачу синтезу нових типів карбенових сполук: N,N'-зв’язаних коньюгованих біскарбенів ряду 1,2,4-триазолу, 1,3-діалкіл-4,5-діарилімідазол-2-іліденів і їх металічних комплексів, розроблено нові шляхи одержання стерично ускладнених сполук амідинового ряду – прекурсорів в синтезі діамінокарбенів, знайдено нові перетворення діамінокарбенів і криптокарбенів з електрофільними агентами.

1. Вперше синтезовано 4,4'-зв’язані місткові ариленбіскарбени ряду 1,2,4-триазолу – 1,3- і 1,4-біс[1-(1-адамантил)-3-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-4-іл]бензоли шляхом депротонування відповідних бістриазолієвих солей трет-бутоксидом калію в толуольно-спиртовому середовищі або гідридом натрію в ацетонітрилі.

2. Розширено синтетичні можливості застосування реакції рециклізації 2-фенілзаміщеного 1,3,4-оксадіазолу: вперше при дії на останній ароматичних діамінів (м- і п-фенілендіаміну) в кислому середовищі синтезовано два нових допрекурсори стабільних карбенів: N,N'-зв’язані місткові бістриазоли – 1,3- і 1,4-біс-(3-феніл-1,2,4-триазол-4-іл)бензоли.

3. На основі біскарбену (1,3-біс[1-(1-адамантил)-3-феніл-1,2,4-триазол-5-іліден-4-іл]бензолу одержано нові металокомплекси з галогенідами міді і нітратом срібла, складу L₂M₂X₂. Методом РСА для комплексу з CuI встановлено хелатну кластерну будову.

4. При взаємодії місткових 4,4'-зв’язаних біс-1,2,4-триазол-5-іліденів з сіркою і дифенілдіазометаном отримано їх перші органічні похідні – відповідні бістіон і бісазин.

5. При депротонуванні 1,3-діалкіл-4,5-дифенілімідазолієвих солей дією гексаметилдисилазаніду калію в толуолі виявлено два різні напрямки реакцій: а) утворення карбену (1,3-ді(1-адамантил)-4,5-дифенілімідазол-2-ілідену) у випадку перетворення стерично екранованої солі і б) утворення імідазолону, внаслідок окислення проміжного карбену в реакції стерично відкритої солі.

6. Шляхом однореакторного розщеплення карбеногенної солі – 1,4-ді(1-адамантил)-1,2,4-триазолій броміду алкоголятами в спиртовому середовищі вперше синтезовано 1,3-ді(1-адамантил)амідин.

7. Виявлено нуклеофільне заміщення аміно-групи діамінокарбену, генерованого з 1,3-диметил-1,3-ді(1-адамантил)амідиній перхлорату гідридом натрію в ацетонітрилі або пропіонітрилі, на ціанометильний фрагмент з утворенням відповідних -аміноакрилонітрилів.

8. При депротонуванні 1,3-ді(1-адамантил)-5-хлоро- та 1,3-ди(п-толіл)-5,6-дигідро-4Н-піримідиній перхлоратів (нових солей-прекурсорів циклічних діамінокарбенів) гідридом натрію в ацетонітрилі виявлено in situ вклинення карбенів в С-Н зв’язок ацетонітрилу з утворенням стабільних похідних ціанометил-2Н-азинів.

9. На прикладі реакцій 1,3-дибензил-2-ціанометил-2Н-бензімідазоліну з органічними і неорганічними електрофілами показано придатність 2-ціанометилазолінів як нових криптокарбенових реагентів для органічного синтезу. Реакції з амінами і нітрометаном дають продукти трансвклинення – відповідні 2Н-бензімідазоліни, взаємодія з кислотами і алкілюючими агентами дає відповідні бензімідазолієві солі, а з сіркою і дисульфідами відбувається розщеплення олігосульфідних містків з утворенням відповідного бензімідазол-2-тіону і сульфідів.

10. В результаті біологічних досліджень in vitro знайдено високу антимікробну активність 1,3-ді(1-адамантил)амідину (S. aureus і E. coli), комплексу 1,4-ді(1-адамантил)-1,2,4-триазол-5-ілідену з бромідом срібла і 1,3-ді(1-адамантил)-4,5-дифенілімідазолій броміду (S. aureus і M. luteum).

Список опублікованих праць здобувача

1. Синтез стабильных гетероароматических карбенов ряда бензимидазола и 1,2,4-триазола и их прекурсоров [Текст] / Н. И. Коротких, Г. Ф. Раенко, А. В. Киселев, А. В. Книшевицкий, О. П. Швайка, А. Г. Каули, Дж. Н. Джонс, Ч. Л. Б. Макдональд // Сб. «Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов». М. – Иридиум-Пресс. – 2003. – Т.1. – С. 279-299.

   Нове розщеплення 3,5-незаміщених 1,2,4-триазолієвих солей. Синтез 1,3-ді(1-адамантил)амідину [Текст] / М. І. Короткіх, А. В. Кнішевицький, Г. Ф. Раєнко, Т. М. Пехтерева // Доп. НАН України. – 2003. – № 1.– С. 139-145.

   Реакции рециклизации 1,3,4-оксадиазолов и бис-1,3,4-оксадиазолов в производные 1,2,4-триазола. Синтез 5-незамещённых 1,2,4-триазолов [Текст] / Н. И. Коротких, А. В. Киселёв, А. В. Книшевицкий, Г. Ф. Раенко, Т. М. Пехтерева, О. П. Швайка // ХГС. – 2005. – № 7. – С. 875-879.

   Stable Heteroaromatic Carbenes of the Benzimidazole and 1,2,4-Triazole Series [Електронний ресурс] / N. I. Korotkikh, O. P. Shvaika, G. F. Rayenko, A. V. Kiselyov, A. V. Knishevitsky, A. H. Cowley, J. N. Jones, C. L. B. Macdonald // ARKIVOC. – 2005. – Vol. 8. – P.10-46. – Режим доступу до журн.: http://www.arkat-usa.org/arkivoc-journal/browse-arkivoc/2005/8/

   Стабільні карбени та протокарбенові сполуки [Текст] / О. П. Швайка, М. І. Короткіх, Г. Ф. Раєнко, А. В. Кисельов, А. В. Кнішевицький // Фундаментальні орієнтири науки. Хімія та наукові основи перспективних технологій. Сбірник статей за матеріалами проектів ДФФД. – К.: Академперіодика. – 2005. – С. 43-57.

   Реакції 1,3-дибензил-2-ціанометил-2Н-бензімідазоліну з органічними електрофілами [Текст] / М. І. Короткіх, А. В. Кнішевицький, Т. М. Пехтерева, О. П. Швайка // Укр. хим. журн. – 2006. – Т. 72, № 7. – С. 32-38.

   Copper(I) halide complexes of the new 4,4'-bridged heteroaromatic biscarbenes of the 1,2,4-triazole series [Text] / A. V. Knishevitsky, N. I. Korotkikh, A. H. Cowley, A. J. Moore, T. M. Pekhtereva, O. P. Shvaika, G. Reeske // J. Organomet. Chem. – 2008. – Vol. 693, № 8-9. – P. 1405-1411.

   Антимікробна активність прото- та металокарбенових сполук ряду азолів та азинів [Текст] / М. І. Короткіх, О. П. Швайка, А. В. Кисельов, А. В. Кнішевицький, Н. В. Глиняна, К. О. Марічев, В. П. Новіков, В. І. Лубенець, О. П. Іськів, Н. І. Москаленко, О. П. Комаровська-Порохнявець // Вісник Національного Університету «Львівська Політехніка». – 2008. – № 622. – С. 3-6.

   9. Нові реакції нуклеофільного заміщення й елімінування-вклинення діамінокарбенів з аліфатичними нітрилами [Текст] / А. В. Кнішевицький, М. І. Короткіх, Т. М. Пехтерева, О. П. Швайка // Наук. записки Тернопільського націон. педагог. Університету ім. В. Гнатюка, серія : Хімія. – 2008. – № 14. – С. 8-17.

   10. Синтез стабильных гетероароматических бискарбенов ряда 1.2.4-триазола [Текст] / Н. И. Коротких, А. В. Киселев, А. В. Книшевицкий, Г. Ф. Раенко, О. П. Швайка // 1-я Всероссийская конференция по химии гетероциклов памяти А. Н. Коста (Суздаль, 19-23 сентября 2000 г.) – Суздаль, 2000. – С. 230.

   11. Синтез стабільних гетероароматичних карбенів [Текст] / М. І. Короткіх, А. В. Кисельов, А. В. Книшевицький, Г. Ф. Раєнко, О. П. Швайка // Міжнародна конференція “Хімія азотвмісних гетероциклів (ХАГ-2000)”: Тез. доп. – Харків, 2000. – С.133.

   12. Heteroaromatic carbenes as intermediates in the reactions of azolium salts to azoline derivatives [Text] / N. I. Korotkikh, G. F. Rayenko, A. V. Kiselyov, A. V. Knishevitsky, O. P. Shvaika, A. H. Cowley, С. L. B. Мacdonald // International Conference “Reaction Mechanisms and Organic Intermediates”. Saint-Petersburg (Russia), 2001. – Р. 73-74.

   13. Книшевицкий, А. В. Синтез и свойства 1,3-диадамантиламидина. Превращения карбеногенных солей на его основе [Текст] / А. В. Книшевицкий // Тез. доп. Всеукраїнської конференції молодих вчених з актуальних питань хімії, Київ, 26-30 травня 2003 р. – Київ, 2003. – С. 13.

   14. Korotkikh, M. I. Synthesis of 5,6-dihydro-4Н-pyrimidinium-5-oxide a zwitter ionic precursor of stable carbenes [Text] / M. I. Korotkikh, A. V. Knishevitsky, O. P. Shvaika // International Confer. “Chemistry of Nitrogen containing heterocycles”: abs., Kharkiv, Ukraine, September 30 – October 3, 2003. – Kharkiv, 2003. – P.207

   15. Короткіх, М. І. 2-ціанметилазоліни як криптокарбени. Реакції з органічними електрофілами [Текст] / М. І. Короткіх, А. В. Кнішевицький, О. П. Швайка // Тез. доп. ХХ Української конференції з органічної хімії. – Одеса, 2004. – Ч. 2. – С. 365.

   16. New types of carbenic complexes of silver and copper [Text] / A. V. Kiselyov, A. V. Knishevitsky, N. I. Korotkikh, A. N. Kovalenko, T. M. Pekhtereva, O. P. Shvaika, A. H. Cowley, J. A. Moore // International Confer. «Chemistry of Nitrogen containing heterocycles»: abs., Kharkiv, Ukraine, October 2 – 6, 2006. – Kharkiv, 2006. – P. 124.

   17. Синтез та перетворення 4,5-дифенілімідазол-2-іліденів [Текст] / А. В. Кнішевицький, М. І. Короткіх, Т. М. Пехтерева, О. П. Швайка // Тез. доповідей на XXI Українській конференції з органічної хімії. – Чернігів, 2007. – С. 188.

   18. Книшевицкий, А. В. Новые реакции элиминирования-внедрения диаминокарбенов [Текст] / А. В. Книшевицкий // Тез. доп. на VI Всеукраїнській Конференції молодих вчених, студентів та аспірантів з актуальних питань хімії. – Харків, 2008. – С. 59.

   19. Синтез та антимікробна активність похідних азолів [Текст] / О. П. Швайка, А. В. Кисельов, А. В. Кнішевицький, М. І. Короткіх, С. І. Климнюк, О. В. Покришко, Б. Д. Грищук // Тез. доп. на Національній науково-технічній конференції з міжнародною участю «Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів». – Львів, 2008. – С. 141.