Studium reaktivit fluorofosfazenů s dusíkatými bázemi

RNDr. Valerie Richterová, Ph.D.

Disertační práce

Study of reactions of fluorophispazenes with nitrogen bases

Anotace:

Předložená disertační práce je věnována studiu reakcí hexafluoro-cyklo-trifosfazenu s dusíkatými bázemi. Konkrétně se jedná o amoniak, cyklické sekundární aminy a diaminy. Literární část disertační práce přináší nejen stručný přehled z historie fosfazenů, především pak cyklických trimerů, ale zvláštní pozornost je věnována především poznatkům o amonolýzách hexafluoro-cyklo-trifosfazenu. V dalších kapitolách literární části jsou zpracovány údaje o reakcích hexafluoro-cyklo-trifosfazenu s primárními a sekundárními aminy a informace o přípravě aminofluoro-cyklo-trifosfazenů. Závěr je věnován biologické aktivitě alkylamino-cyklo-trifosfazenů, neboť u řady anorganických cyklických P-N systémů byly prokázány antikancerogenní účinky. První studovanou problematikou byla příprava a izolace amidoderivátů hexafluoro-cyklo-trifosfazenu, navazující na práci M. Albertiho. Cílem bylo nejen připravit již známé amidoderiváty fluorofosfazenu (monoamidopentafluoro-cyklo-trifosfazen a diamidoterafluoro-cyklo-trifosfazen) a doplnit jejich NMR charakterizaci, ale i izolovat a charakterizovat derivát, v němž jsou dva fluorofosfazenové cykly propojené imidickým můstkem, jehož výskyt byl při amonolýzách již dříve pozorován. Další výzkum byl směřován do oblasti reakcí hexafluoro-cyklo-trifosfazenu s cyklickými sekundárními aminy (konkrétně s aziridinem, piperidinem, pyrrolidinem a morfolinem), při níž jsme se pokusili izolovat a charakterizovat monosubstituované deriváty. Vzhledem tomu, že aminoderiváty chlorofosfazenu, které obsahují uvedené cyklické aminy, vykazují biologické účinky (např. kancerostatické), byl izolovaný aziridinylpentafluoro-cyklo-trifosfazen testován na biologickou aktivitu. Do skupiny fosfazenů s biologickými účinky patří rovněž deriváty, které vznikají reakcemi halogenocyklofosfazenů s bifunkčními činidly, např. alkandioly či diaminoalkany. Při reakcích hexafluoro-cyklo-trifosfazenu s diaminoalkany byl předpokládán vznik strukturně zajímavých derivátů, označovaných jako spiro nebo ansa. Uvedené sloučeniny však v našich reakčních systémech nebyly pomocí používaných fyzikálně-chemických metod detekovány. Průběh všech provedených reakcí byl sledován pomocí 31P a 19F NMR spektroskopie a MS spektrometrie. Pro přiřazení signálů v NMR spektrech bylo v některých případech využito specielních pulzních metod NMR spektroskopie; 31P{19F}NMR, příp. 2D 31P-31P COSY spektroskopie. Izolované látky byly dále charakterizovány IR, RA spektroskopií, elementárními analýzami; v případě pevných látek i rtg. strukturní analýzou, určením teploty tání a v případě kapalin byla stanovena teplota jejího varu.

Abstract:

This disertation thesis is interested in studies of hexafluoro-cyclo-triphosphazene reactions with nitrogen bases. More concretely with ammonia, cyclic secondary amines and diamines. Literary part of thesis brings brief review of phosphazenes history as well as mainly their cyclic trimeres. The attention is brought expecially to hexafluoro-cyclo-triphosphazene amonolysis. In following chapters of literary part, there are reviewed data concering hexafluoro-cyclo-triphosphazene reactions with primary and secondary amines and information about aminofluoro-cyclo-triphosphazenes preparation. Last part is formed by biological acivity summary of alkylamino-cyclo-triphosphazenes due to fact there was observed antitumour activity of many P-N cyclic systems. The first studied problematics was the preparation and isolation of hexafluoro-cyclo-triphosphazene aminoderivatives, which followed M. Alberti’s recent work. The aim was to prepare contemporary known hexafluoro-cyclo-triphosphazene aminoderivatives (monoaminopentafluoro-cyclo-triphosphazene and diaminotetrafluoro-cyclo-triphosphazene) and to finish their NMR characterization as well as isolate the derivative in which two fluorophosphazene rings are joint by imido-brigde (its occurence was observed in amonolysis reaction mixture in past). Next research was focused on hexafluoro-cyclo-triphosphazene reactions with secondary amines (aziridine, piperidine, pyrrolidine and morpholine). During this part, we tried to prepare, isolate and characterize monosubstituted derivatives. With regards to fact that aminoderivatives of chlorophosphazene containing mentioned amines are biologically active (i. e. antitumour activity), the isolated aziridinylpentafluoro-cyclo-triphosphazene was also tested. The group of biologically active phosphazenes also contains derivatives, which are formed by reactions of halogenocyclophosphazenes with bifunctional agents as alkanediols or diaminoalkanes. Reactions of hexafluoro-cyclo-triphosphazene with diaminoalkanes were expected to produce structurally interesting spiro or ansa derivatives. However, these compounds were not detected by utilized physical chemistry tools in our reaction systems. The progress of all mentioned reactions was observed by 31P and 19F NMR spectroscopy and MS. For signal assignment in some NMR spectra were utilized special pulsion methods 31P{19F}NMR, or 2D 31P-31P COSY spectroscopy. Isolated compounds were also characterized by IR and Raman spectroscopy and elementary analyses; in case of solid compounds also X-ray structural analysis and melting point determination. Liquid compounds had their boiling point determined.

Klíčová slova

Fluorofosfazeny, cyklické sekundární aminy, NMR spektroskopie, rtg. strukturní analýza, DFT, konformační pomymorfismus, biologická aktivita fosfazenů

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 5. 2009

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 29. 6. 2009
• Vedoucí: RNDr. Milan Alberti, CSc.
• Oponent: prof. RNDr. Zdirad Žák, CSc., prof. RNDr. Jiří Kameníček, CSc.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Chemie (čtyřleté) / Anorganická chemie