Derivat de adamantan. Efectul derivaților de adamantan cu diferite caractere substituente asupra agregării induse - teză. Activitatea biologică a derivaților adamantanului

Conținutul articolului

ADAMANTAN– hidrocarbură de punte triciclică din compoziția С 10 H 16 , a cărei moleculă este formată din trei cicluri ciclohexan; aranjarea spațială a atomilor de carbon din molecula de adamantan este aceeași ca și în rețeaua cristalină a diamantului. Conform nomenclaturii sistematice, adamantanul ar trebui să fie numit triciclodecan.

De obicei, adamantanul este descris într-unul dintre următoarele moduri:

În chimia organică, există un număr mic de substanțe care au stârnit un mare interes în rândul chimiștilor din întreaga lume. Printre astfel de compuși se numără structurile benzenului, ferocenului, carboranului, fulerenelor și adamantanului, există și alte structuri moleculare care au atras și continuă să atragă interesul chimiștilor organici. Acest lucru se datorează probabil în mare măsură structurii neobișnuite a moleculelor în sine, în special gradului ridicat de simetrie a acestora.

Structura adamantanului.

Scheletul de carbon al moleculei de adamantan este similar cu unitatea structurală a diamantului.

De aceea, numele de „adamantan” provine din grecescul „adamas” – diamant. Caracteristicile structurale ale adamantanului obținute experimental:

O structură similară este păstrată în aproape toți derivații de adamantan, ceea ce se datorează stabilității ridicate a cadrului de adamantan. Adamantanul este strămoșul seriei omoloage a familiei de hidrocarburi cu structură asemănătoare diamantului diamantan, triamantan etc.:

Pe baza chimiei adamantanului, a apărut și s-a dezvoltat una dintre domeniile chimiei organice moderne, chimia poliedranilor organici.

Adamantanul, în ciuda greutății sale moleculare scăzute, are un punct de topire neobișnuit de ridicat pentru hidrocarburile saturate - 269 ° C. Această temperatură anormal de ridicată se datorează simetriei ridicate a moleculei rigide de adamantan asemănătoare diamantului. În același timp, o interacțiune intermoleculară relativ slabă în rețeaua cristalină duce la faptul că hidrocarbura este ușor sublimată, parțial deja la temperatura camerei.

Spre deosebire de adamantan în sine, cei substituiți cu alchil se topesc la mult mai mult temperaturi scăzute(1-metiladamantan - la 103 ° C și 1-etiladamantan - la -58 ° C) din cauza încălcării simetriei moleculei și a creșterii mobilității vibraționale și rotaționale a unităților sale.

În ciuda absenței unui atom de carbon asimetric în adamantan (un atom de carbon legat de patru substituenți diferiți localizați la vârfurile unui tetraedru), derivații de adamantan care conțin patru substituenți diferiți în pozițiile nodale sunt optic activi. Centrul moleculei unor astfel de derivați de adamantan joacă rolul unui atom de carbon asimetric ipotetic.

În acest caz, activitatea optică se datorează apariției unui tip special de asimetrie - asimetria tetraedrului molecular. Valoarea rotației optice pentru astfel de compuși este mică și rareori depășește 1°.

În plus față de optic, izomeria structurală este caracteristică adamantanilor substituiți, în funcție de faptul dacă un substituent este atașat la atomul de carbon nodal sau de punte. De exemplu, 1- și 2-propilamantani sunt posibili, respectiv:

Pentru derivații de adamantan disubstituiți cu un substituent de punte, orientarea spațială a acestui substituent poate fi axială ( A) sau ecuatorială ( e), în funcție de locația substituentului față de planul inelului ciclohexan comun ambilor substituenți (bold în figură) sau poate fi notat ca cis- și trans-. De exemplu, pentru 1,3-dibromoadamantan, sunt posibili doi izomeri: 1,3 A -dibromoadamantan si 1,3 e -dibromoadamantan, respectiv:

Obținerea adamantanului și a derivaților săi alchil

Singurul produs natural care conține adamantan și omologii săi este petrolul. Pentru prima dată, adamantanul a fost obținut în studiul petrolului din câmpul Hodoninskoye (fosta Cehoslovacie) în 1933 de către S. Landa și V. Makhachek. Cu toate acestea, din cauza conținutului scăzut de adamantan în ulei (de obicei nu depășește 0,001% în greutate), nu este indicat să îl obțineți din această materie primă. Cantitatea de adamantan din tipuri variate uleiul depinde de natura sa chimică a uleiului. Cel mai mare conținut de adamantan în uleiul de tip naftenic. Dimpotrivă, uleiul parafinic conține adamantan în cantități mult mai mici. Uleiul conține, de asemenea, derivați alchil ai adamantanului, în special 1-metil, 2-metiladamantan și 1-etiladamantan.

Deoarece izolarea adamantanului din ulei este complicată de conținutul său scăzut, s-au dezvoltat metode pentru sinteza chimică a acestei substanțe.

Pentru prima dată, adamantanul a fost obținut sintetic în 1941 de către Swiss Prelog conform următoarei scheme:

Cu toate acestea, randamentul total de adamantan a fost de numai 1,5%. Au fost propuse versiuni îmbunătățite ale sintezei de mai sus, dar complexitatea sintezei, precum și imposibilitatea practică de a sintetiza adamantani substituiți, limitează valoarea preparativă a acestei metode.

O metodă adecvată industrial pentru sinteza adamantanului din materii prime ușor disponibile a fost propusă și implementată de Schleyer în 1957. Metoda constă în izomerizarea catalitică a unei hidrocarburi triciclice (conform nomenclaturii sistematice - triciclodecan) la adamantan:

Metoda este practic interesantă, deoarece ciclopentadiena este o substanță destul de accesibilă (se obține prin cracarea fracțiilor petroliere ca produs secundar) și se dimerizează ușor. În funcție de catalizatorul utilizat, randamentele de adamantan variază într-un interval larg. Ca catalizatori pot fi utilizaţi diferiţi acizi Lewis puternici, cum ar fi AlCI3, SbF5. Randamentele variază de la 15 la 40%.

Această metodă este potrivită și pentru prepararea sintetică a diverșilor adamantani substituiți cu alchil:

În mod caracteristic, prezența grupărilor alchil crește semnificativ randamentul produselor finale de izomerizare.

Un randament mare de alchiladamantani se obține prin izomerizarea (peste halogenuri de aluminiu sau complecși pe bază de acestea) a hidrocarburilor triciclice perhidroaromatice de compoziție C 12–C 14: perhidroacenaftenă, perhidrofluoren, perhidroantracen și alte hidrocarburi.

Randamentul în ultima reacție este de 96%.

Disponibilitatea compușilor de pornire (hidrocarburile aromatice corespunzătoare sunt ușor izolate în cantități semnificative din produsele lichide de cocsificare a cărbunelui) și randamentul ridicat al produselor finale de izomerizare fac această metodă atractivă din punct de vedere industrial.

În metodele descrise de izomerizare catalitică în fază lichidă se folosesc catalizatori (AlCl 3 , SbF 5 ) care prezintă o serie de dezavantaje semnificative: corozivitate crescută, instabilitate, imposibilitate de regenerare, formare de cantități semnificative de rășină în timpul reacției. Acesta a fost motivul pentru studiul transformărilor izomerice ale policicloalcanilor folosind catalizatori stabili de tip acid eterogene obținuți pe bază de oxizi metalici. Au fost propuși catalizatori pe bază de alumină care fac posibilă obținerea de alchiladamantani cu randamente de până la 70%.

Metodele catalitice de izomerizare a policicicloalcanilor sunt metode eficiente de obținere a hidrocarburilor din seria adamantanilor, multe dintre ele având semnificație preparativă, iar procesul de obținere a adamantanului prin izomerizarea unui dimer ciclopentadien hidrogenat este implementat la scară industrială.

Cu toate acestea, pe măsură ce greutatea moleculară crește și numărul de cicluri din hidrocarbura originală crește, viteza de rearanjare în hidrocarburi adamantanoide încetinește. În unele cazuri, metodele de izomerizare nu dau rezultatul dorit. Deci, cu ajutorul lor, este imposibil să se obțină alchil și ariladamantani 2-substituiți, în plus, produșii de reacție, de regulă, constau dintr-un amestec de mai mulți izomeri și trebuie să fie separați, deci metode sintetice obţinerea de hidrocarburi din seria adamantanului, pe baza utilizării derivaţilor funcţionali ai adamantanului ca materii prime, precum şi a metodelor de ciclizare - construirea structurii adamantanului, pe bază de compuşi mono- şi biciclici alifatici. Sintezele bazate pe derivați funcționali sunt utilizate pe scară largă pentru a obține alchil-, cicloalchil- și ariladamantani individuali. Metodele de ciclizare sunt utilizate de obicei în sinteza derivaților polifuncționali de adamantan, hidrocarburi adamantanoide și derivații acestora.

Una dintre primele sinteze de succes a 1-metiladamantanului a fost o sinteză în mai multe etape bazată pe 1-bromoadamantan (de obicei, radicalul adamantil este desemnat Ad în schemele de reacție):

Mai târziu, altele moduri eficiente sinteza 1-metiladamantanului.

Metoda de mai jos poate fi considerată o metodă generală pentru sinteza alchiladamantanilor polisubstituiți la pozițiile nodale. Permite obținerea de alchiladamantani cu lungimi diferite de grupări alchil normale prin creșterea treptată a lanțului de hidrocarburi.

Sinteza directă a derivaților de adamantan substituiți în poziții de punte este dificilă din cauza reactivității scăzute a atomilor de carbon de legătură ai inelului de adamantan. Pentru sinteza derivaților 2-alchil ai adamantanului, se utilizează interacțiunea reactanților Grignard sau a derivaților de alchil litiu cu adamantanonă ușor disponibilă. Deci, 2-metiladamantanul poate fi obținut conform schemei:

În ceea ce privește alte metode de obținere a structurilor de adamantan, cele mai frecvente metode sunt sinteza derivaților biciclononanic prin ciclizare. Deși astfel de metode sunt în mai multe etape, ele fac posibilă obținerea de derivați de adamantan cu substituenți care sunt greu de sintetizat în orice alt mod:

Functionalizarea pozitiilor nodale ale nucleului adamantan.

Se știe că hidrocarburile saturate, inclusiv adamantanul, sunt mai puțin reactive decât hidrocarburile nesaturate și aromatice. Acest lucru se datorează naturii limitative a tuturor Legături C-C formată din sp 3 -atomi de carbon hibridizaţi. Hidrocarburile cu structură de cadru saturată conțin, de asemenea, numai legături s, cu toate acestea, caracteristici ale structurii lor precum prezența mai multor atomi de carbon terțiari alternând cu punți de metilen și structura voluminoasă a celulei cresc reactivitatea acestor compuși, în special în reacțiile ionice. tip. Reactivitatea relativ mare a adamantanului în reacțiile de tip ionic se datorează capacității sale de a forma un carbocation destul de stabil. Formarea carbocationului de adamantil a fost înregistrată, în special, sub acțiunea pentafluorurii de antimoniu asupra 1-fluoroamantanului:

Cationul de adamantil este, de asemenea, generat din 1-clor-, hidroxiadamantani în superacizi (SbF5) sau „acid magic” (SbF5 în HSO3F) în S02 şi S02ClF.

Cele mai frecvente reacții ionice care apar în pozițiile nodale ale nucleului adamantan:

Adamantanul și derivații săi sunt de obicei bromurați cu brom molecular în fază lichidă, acesta fiind un proces ionic catalizat de acid Lewis și insensibil la inițiatorii de tip radical. Utilizarea catalizatorilor Friedel-Crafts face posibilă înlocuirea tuturor celor patru atomi de hidrogen din pozițiile nodale ale nucleului adamantan cu brom:

În condițiile halogenării ionice, procesul se desfășoară selectiv în raport cu atomii de carbon nodali ai nucleului adamantan.

Spre deosebire de halogenarea ionică, halogenarea radicalilor liberi a adamantanului însuși și a derivaților săi conduce la un amestec de produse constând din derivați 1 și 2 substituiți.

Pentru a obține derivați de fluor ai adamantanului, se utilizează 1-adamantanol:

Adamantanii halogenați sunt utilizați pe scară largă pentru sinteza altor adamantani substituiți funcțional. Reactivitatea derivaților de halogen adamantan este mai mare decât cea a altor hidrocarburi saturate. Oxidarea adamantanului cu acid sulfuric este o metodă de preparare importantă, deoarece face posibilă obținerea adamantanonului cu randament ridicat:

În același timp, interacțiunea adamantanului cu acid sulfuric concentrat într-un mediu de anhidridă trifluoracetică face posibilă obținerea unui amestec de 1- și 2-adamantanoli, cu conținutul predominant al primului dintre ei:

Pentru sinteza acizilor carboxilici din seria adamantanului se folosește cel mai des reacția de carboxilare. Koch și Haaf au realizat pentru prima dată în 1960 sinteza directă a acidului 1-adamantancarboxilic în acest fel. Reacția se realizează într-un mediu de acid sulfuric concentrat sau oleum, care asigură formarea cationilor de adamantil.

În ciuda structurii neobișnuite a adamantanului, reacțiile în care intră sunt destul de tradiționale pentru chimia organică. Particularitatea adamantanului se manifestă fie datorită efectelor sterice asociate cu dimensiunea mare a radicalului adamantil, fie cu posibilitatea formării unui cation de adamantil relativ stabil.

Aplicație.

Perspectivele de utilizare a derivaților de adamantan sunt determinate de set proprietăți specifice: dimensiune relativ mare a radicalului adamantil (diametrul său este de 5Å), lipofilitate ridicată (solubilitate în solvenți nepolari), rigiditate conformațională. Ultimele două proprietăți sunt deosebit de importante atunci când se creează noi medicamente. Introducerea radicalului adamantil crește, în general, stabilitatea termică a substanței și rezistența acesteia la oxidare și expunerea la radiații, ceea ce este important, în special, în prepararea polimerilor cu proprietăți specifice.

Toate acestea au stimulat o căutare pe scară largă de noi medicamente, materiale polimerice, aditivi pentru combustibili și uleiuri, explozivi, propulsori lichizi pentru rachete, faze staționare pentru cromatografie gaz-lichid pe bază de derivați adamantan.

Acum adamantanul în sine nu este folosit, dar o serie de derivați ai săi sunt utilizați pe scară largă.

În cea mai mare măsură, derivații de adamantan sunt utilizați în practica farmaceutică.

Astfel, medicamentele rimantadină (clorhidrat de 1-(1-adamantil)etilamină) și adapromină (clorhidrat de a-propil-1-adamantil-etilamină) sunt utilizate ca medicamente pentru prevenirea eficientă a infecțiilor virale și amantadina (clorhidrat de 1-aminoadamantan) și gludantanul (glucuronid 1-aminoadamantan) sunt eficiente în parkinsonismul cauzat de diverse cauze, în special, în sindromul neuroleptic și post-traumatic.

Analogii polimeri ai adamantanului sunt brevetați ca compuși antivirali, incluzând, în legătură cu HIV, analogi polimeri ai adamantanului.

Amidele substituite ale acidului adamantancarboxilic pot servi drept hipnotice. Introducerea unui reziduu de adamantil în 2-hidroxinaftochinonă duce la producerea de medicamente antimalarice. Adamantilaminoalcoolii și sărurile lor au un efect psihostimulant pronunțat și nu sunt toxici în același timp. Unele N-(adamant-2-il)aniline prezintă activitate neurotropă, iar activitatea biologică a N-(adamant-2-il)hexametileniminei se manifestă în relație cu parkinsonismul.

Derivații alchilici ai adamantanului, în special 1,3-dimetiladamantanul, sunt utilizați ca fluide de lucru în unele instalații hidraulice. Utilitatea utilizării lor se explică prin stabilitatea termică ridicată a derivaților dialchil, toxicitatea lor scăzută și diferența mare dintre temperatura critică și punctul de fierbere.

În chimia compușilor macromoleculari, introducerea unui substituent adamantil a făcut posibilă în multe cazuri îmbunătățirea caracteristicilor de performanță ale materialelor polimerice. De obicei, polimerii care conțin un fragment de adamantil sunt rezistenți la căldură și punctul lor de înmuiere este destul de ridicat. Sunt destul de rezistente la hidroliză, oxidare, fotoliză. În ceea ce privește aceste proprietăți, materialele polimerice care conțin adamantan depășesc mulți polimeri industriali bine-cunoscuți și pot fi utilizate în diferite domenii ale tehnologiei ca materiale structurale, izolatoare electrice și alte materiale.

Vladimir Korolkov

hidrocarbură de punte triciclică din compoziția C 10 H 16, a cărei moleculă constă din trei cicluri ciclohexan; aranjarea spațială a atomilor de carbon din molecula de adamantan este aceeași ca și în rețeaua cristalină a diamantului. Conform nomenclaturii sistematice, adamantanul ar trebui să fie numit triciclodecan.

De obicei, adamantanul este descris într-unul dintre următoarele moduri:

În chimia organică, există un număr mic de substanțe care au stârnit un mare interes în rândul chimiștilor din întreaga lume. Printre astfel de compuși - structurile benzenului, ferocenului, carboranului, fulerenelor și adamantanului, există și alte structuri moleculare care au atras și continuă să atragă interesul chimiștilor organici. Acest lucru se datorează probabil în mare măsură structurii neobișnuite a moleculelor în sine, în special gradului ridicat de simetrie a acestora.

Structura adamantanului. Scheletul de carbon al moleculei de adamantan este similar cu unitatea structurală a diamantului.

De aceea, numele „adamantan” provine din grecescul „

Adamas » diamant. Caracteristicile structurale ale adamantanului obținute experimental:

O structură similară este păstrată în aproape toți derivații de adamantan, ceea ce se datorează stabilității ridicate a cadrului de adamantan. Adamantan, fondatorul seriei omoloage a familiei de hidrocarburi cu structură asemănătoare diamantului diamantan, triamantan etc.:

.

Pe baza chimiei adamantanului, a apărut și s-a dezvoltat una dintre domeniile chimiei organice moderne, chimia poliedranilor organici.

Adamantanul, în ciuda greutății sale moleculare scăzute, are un punct de topire neobișnuit de ridicat pentru hidrocarburile saturate, 269 ° C. Această temperatură anormal de ridicată se datorează simetriei ridicate a moleculei rigide de adamantan asemănătoare diamantului. În același timp, interacțiunea intermoleculară relativ slabă din rețeaua cristalină duce la faptul că hidrocarbura este ușor sublimată, parțial chiar și la temperatura camerei.

Spre deosebire de adamantanul însuși, cei substituiți cu alchil se topesc la temperaturi mult mai scăzute (1-metiladamantan la 103 °C și 1-etiladamantan la 58 °C) din cauza încălcării simetriei moleculei și a creșterii vibrației și rotației. mobilitatea unităților sale.

În ciuda absenței unui atom de carbon asimetric în adamantan (un atom de carbon legat de patru substituenți diferiți localizați la vârfurile unui tetraedru), derivații de adamantan care conțin patru substituenți diferiți în pozițiile nodale sunt optic activi. Centrul moleculei unor astfel de derivați de adamantan joacă rolul unui atom de carbon asimetric ipotetic.

De exemplu:

.

În acest caz, activitatea optică se datorează apariției unui tip special de asimetrie, asimetria tetraedrului molecular. Valoarea rotației optice pentru astfel de compuși este mică și rareori depășește 1°.

În plus față de optic, izomeria structurală este caracteristică adamantanilor substituiți, în funcție de faptul dacă un substituent este atașat la atomul de carbon nodal sau de punte. De exemplu, 1- și 2-propilamantani sunt posibili, respectiv:

Pentru derivații de adamantan disubstituiți cu un substituent de punte, orientarea spațială a acestui substituent poate fi axială ( A) sau ecuatorială ( e), în funcție de locația substituentului față de planul inelului ciclohexan comun ambilor substituenți (bold în figură) sau poate fi notat ca cis- și trans-. De exemplu, pentru 1,3-dibromoadamantan, sunt posibili doi izomeri: 1,3 A -dibromoadamantan si 1,3 e -dibromoadamantan, respectiv:

Obținerea adamantanului și a derivaților săi alchil Singurul produs natural care conține adamantan și omologii săi este petrolul. Pentru prima dată, adamantanul a fost obținut în studiul petrolului din câmpul Hodoninskoye (fosta Cehoslovacie) în 1933 de către S. Landa și V. Makhachek. Cu toate acestea, din cauza conținutului scăzut de adamantan în ulei (de obicei nu depășește 0,001% în greutate), nu este indicat să îl obțineți din această materie primă. Cantitatea de adamantan din diferite tipuri de ulei depinde de natura sa chimică a uleiului. Cel mai mare conținut de adamantan în uleiul de tip naftenic. Dimpotrivă, uleiul parafinic conține adamantan în cantități mult mai mici. Uleiul conține, de asemenea, derivați alchil ai adamantanului, în special 1-metil, 2-metiladamantan și 1-etiladamantan.

Deoarece izolarea adamantanului din ulei este complicată de conținutul său scăzut, s-au dezvoltat metode pentru sinteza chimică a acestei substanțe.

Pentru prima dată, adamantanul a fost obținut sintetic în 1941 de către Swiss Prelog conform următoarei scheme:


.

Cu toate acestea, randamentul total de adamantan a fost de numai 1,5%. Au fost propuse versiuni îmbunătățite ale sintezei de mai sus, dar complexitatea sintezei, precum și imposibilitatea practică de a sintetiza adamantani substituiți, limitează valoarea preparativă a acestei metode.

O metodă adecvată industrial pentru sinteza adamantanului din materii prime ușor disponibile a fost propusă și implementată de Schleyer în 1957. Metoda constă în izomerizarea catalitică a unei hidrocarburi triciclice (conform nomenclaturii sistematice triciclodecan) la adamantan:

.

Metoda este practic interesantă, deoarece ciclopentadiena este o substanță destul de accesibilă (se obține prin cracarea fracțiilor petroliere ca produs secundar) și se dimerizează ușor. În funcție de catalizatorul utilizat, randamentele de adamantan variază într-un interval larg. Ca catalizatori pot fi utilizați diferiți acizi Lewis puternici, cum ar fi

ACI3, SbF 5 . Randamentele variază de la 15 la 40%.

Această metodă este potrivită și pentru prepararea sintetică a diverșilor adamantani substituiți cu alchil:


.

În mod caracteristic, prezența grupărilor alchil crește semnificativ randamentul produselor finale de izomerizare.

Un randament mare de alchiladamantani se obține prin izomerizarea (peste halogenuri de aluminiu sau complecși pe bază de acestea) a hidrocarburilor triciclice perhidroaromatice de compoziție C 12 C 14: perhidroacenaftenă, perhidrofluoren, perhidroantracen și alte hidrocarburi.


Randamentul în ultima reacție este de 96%.

Disponibilitatea compușilor de pornire (hidrocarburile aromatice corespunzătoare sunt ușor izolate în cantități semnificative din produsele lichide de cocsificare a cărbunelui) și randamentul ridicat al produselor finale de izomerizare fac această metodă atractivă din punct de vedere industrial.

Metodele descrise de izomerizare catalitică în fază lichidă folosesc catalizatori (

ACI3, SbF 5), care prezintă o serie de dezavantaje semnificative: corozivitate crescută, instabilitate, imposibilitate de regenerare, formarea unor cantități semnificative de rășină în timpul reacției. Acesta a fost motivul pentru studiul transformărilor izomerice ale policicloalcanilor folosind catalizatori stabili de tip acid eterogene obținuți pe bază de oxizi metalici. Au fost propuși catalizatori pe bază de alumină care fac posibilă obținerea de alchiladamantani cu randamente de până la 70%.

Metodele catalitice de izomerizare a policicicloalcanilor sunt metode eficiente de obținere a hidrocarburilor din seria adamantanilor, multe dintre ele având semnificație preparativă, iar procesul de obținere a adamantanului prin izomerizarea unui dimer ciclopentadien hidrogenat este implementat la scară industrială.

Cu toate acestea, pe măsură ce greutatea moleculară crește și numărul de cicluri din hidrocarbura originală crește, viteza de rearanjare în hidrocarburi adamantanoide încetinește. În unele cazuri, metodele de izomerizare nu dau rezultatul dorit. Deci, cu ajutorul lor, este imposibil să se obțină alchil- și ariladamantani 2-substituiți, în plus, produșii de reacție, de regulă, constau dintr-un amestec de mai mulți izomeri și trebuie să fie separați, prin urmare, metode sintetice pentru obținerea hidrocarburi din seria adamantanului, bazate pe utilizarea derivaților funcționali de adamantan ca materii prime, precum și metode de ciclizare care construiesc structura adamantanului pe bază de compuși mono- și biciclici alifatici. Sintezele bazate pe derivați funcționali sunt utilizate pe scară largă pentru a obține alchil-, cicloalchil- și ariladamantani individuali. Metodele de ciclizare sunt utilizate de obicei în sinteza derivaților polifuncționali de adamantan, hidrocarburi adamantanoide și derivații acestora.

Una dintre primele sinteze de succes a 1-metiladamantanului a fost o sinteză în mai multe etape bazată pe 1-bromoadamantan (de obicei, radicalul adamantil este notat în schemele de reacție ca

Anunț ):
.

Ulterior, au fost găsite și alte căi mai eficiente pentru sinteza 1-metiladamantanului.

Metoda de mai jos poate fi considerată o metodă generală pentru sinteza alchiladamantanilor polisubstituiți la pozițiile nodale. Permite obținerea de alchiladamantani cu lungimi diferite de grupări alchil normale prin creșterea treptată a lanțului de hidrocarburi.


Sinteza directă a derivaților de adamantan substituiți în poziții de punte este dificilă din cauza reactivității scăzute a atomilor de carbon de legătură ai inelului de adamantan. Pentru sinteza derivaților 2-alchil ai adamantanului, se utilizează interacțiunea reactanților Grignard sau a derivaților de alchil litiu cu adamantanonă ușor disponibilă. Deci, 2-metiladamantanul poate fi obținut conform schemei:

.

În ceea ce privește alte metode de obținere a structurilor de adamantan, cele mai frecvente metode sunt sinteza derivaților biciclononanic prin ciclizare. Deși astfel de metode sunt în mai multe etape, ele fac posibilă obținerea de derivați de adamantan cu substituenți care sunt greu de sintetizat în orice alt mod:

Functionalizarea pozitiilor nodale ale nucleului adamantan. Se știe că hidrocarburile saturate, inclusiv adamantanul, sunt mai puțin reactive decât hidrocarburile nesaturate și aromatice. Acest lucru se datorează naturii limitative a tuturor legăturilor C-C formate de atomi de carbon hibridizați sp 3. Hidrocarburile saturate cu structură de cadru conțin, de asemenea, numai s -legăturile, totuși, astfel de caracteristici ale structurii lor precum prezența mai multor atomi de carbon terțiari alternând cu punți de metilen și structura voluminoasă a celulei cresc reactivitatea acestor compuși, în special în reacțiile ionice. Reactivitatea relativ mare a adamantanului în reacțiile de tip ionic se datorează capacității sale de a forma un carbocation destul de stabil. Formarea carbocationului de adamantil a fost înregistrată, în special, sub acțiunea pentafluorurii de antimoniu asupra 1-fluoroamantanului:.

Cationul de adamantil este, de asemenea, generat din 1-clor-, hidroxiadamantani în superacizi (SbF5) sau „acid magic” (SbF5 în HSO3F) în S02 şi S02ClF.

Cele mai frecvente reacții ionice care apar în pozițiile nodale ale nucleului adamantan:

Adamantanul și derivații săi sunt de obicei bromurați cu brom molecular în fază lichidă, acesta este un proces ionic catalizat de acid Lewis și insensibil la inițiatorii de tip radical. Aplicarea catalizatorilor Friedel

– Crafts vă permite să înlocuiți toți cei patru atomi de hidrogen din pozițiile nodale ale nucleului adamantan cu brom:.

În condițiile halogenării ionice, procesul se desfășoară selectiv în raport cu atomii de carbon nodali ai nucleului adamantan.

Spre deosebire de halogenarea ionică, halogenarea radicalilor liberi a adamantanului însuși și a derivaților săi conduce la un amestec de produse constând din derivați 1 și 2 substituiți.

Pentru a obține derivați de fluor ai adamantanului, se utilizează 1-adamantanol:

.

Adamantanii halogenați sunt utilizați pe scară largă pentru sinteza altor adamantani substituiți funcțional. Reactivitatea derivaților de halogen adamantan este mai mare decât cea a altor hidrocarburi saturate. Oxidarea adamantanului cu acid sulfuric este o metodă de preparare importantă, deoarece face posibilă obținerea adamantanonului cu randament ridicat:

.

În același timp, interacțiunea adamantanului cu acid sulfuric concentrat într-un mediu de anhidridă trifluoracetică face posibilă obținerea unui amestec de 1- și 2-adamantanoli, cu conținutul predominant al primului dintre ei:


.

Pentru sinteza acizilor carboxilici din seria adamantanului se folosește cel mai des reacția de carboxilare. Koch și Haaf au realizat pentru prima dată în 1960 sinteza directă a acidului 1-adamantancarboxilic în acest fel. Reacția se realizează într-un mediu de acid sulfuric concentrat sau oleum, care asigură formarea cationilor de adamantil.


.

Este mai convenabil să se obțină 1-aminoadamantan care poate fi obținut printr-o reacție Ritter într-o singură etapă, care constă în interacțiunea adamantanului în sine sau a 1-bromoadamantanului cu un nitril (de obicei acetonitril) în prezența tert-alcool butilic sub actiunea bromului in acid sulfuric:

.

Hidroliza ulterioară a amidei rezultate conduce la 1-aminoadamantan.

Printre reacțiile de funcționalizare ale adamantanului, există o modalitate interesantă de activare legături C-Hîn miezul de adamantan, propus de Ola folosind clorură de aluminiu în clorură de metilen în prezență de triclorura de fosfor. Ca rezultat al reacției, se formează derivați diclorofosforilați cu randamente de 40-60%.

În ciuda structurii neobișnuite a adamantanului, reacțiile în care intră sunt destul de tradiționale pentru chimia organică. Particularitatea adamantanului se manifestă fie datorită efectelor sterice asociate cu dimensiunea mare a radicalului adamantil, fie cu posibilitatea formării unui cation de adamantil relativ stabil.

Aplicație. Perspectivele de utilizare a derivaților de adamantan sunt determinate de un set de proprietăți specifice: dimensiunea relativ mare a radicalului adamantil (diametrul său este de 5Å), lipofilitate ridicată (solubilitate în solvenți nepolari), rigiditate conformațională. Ultimele două proprietăți sunt deosebit de importante atunci când se creează noi medicamente. Introducerea radicalului adamantil crește, în general, stabilitatea termică a substanței și rezistența acesteia la oxidare și expunerea la radiații, ceea ce este important, în special, în prepararea polimerilor cu proprietăți specifice.

Toate acestea au stimulat o căutare pe scară largă de noi medicamente, materiale polimerice, aditivi pentru combustibil și ulei, explozivi, propulsori lichizi pentru rachete, faze staționare pentru cromatografia gaz-lichid pe bază de derivați adamantan.

Acum adamantanul în sine nu este folosit, dar o serie de derivați ai săi sunt utilizați pe scară largă.

În cea mai mare măsură, derivații de adamantan sunt utilizați în practica farmaceutică.

Deci, medicamentele rimantadină (clorhidrat de 1-(1-adamantil)etilamină) și adapromină (

A -propil-1-adamantil-etilamină clorhidrat) sunt utilizate ca medicamente în prevenirea eficientă a infecțiilor virale, iar amantadina (clorhidrat de 1-aminoadamantan) și gludanthane (1-aminoadamantan glucuronid) sunt eficiente în parkinsonismul generat de diverse cauze, în special, sindrom neuroleptic și post-traumatic.

Analogii polimeri ai adamantanului sunt brevetați ca compuși antivirali, incluzând, în legătură cu HIV, analogi polimeri ai adamantanului.

Amidele substituite ale acidului adamantancarboxilic pot servi drept hipnotice. Introducerea unui reziduu de adamantil în 2-hidroxinaftochinonă duce la producerea de medicamente antimalarice. Adamantilaminoalcoolii și sărurile lor au un efect psihostimulant pronunțat și nu sunt toxici în același timp. niste

N -(adamant-2-il)anilinele prezintă activitate neurotropă și activitate biologică N - (adamant-2-il) hexametilenimina se manifestă în raport cu parkinsonismul.

Derivații alchilici ai adamantanului, în special 1,3-dimetiladamantanul, sunt utilizați ca fluide de lucru în unele instalații hidraulice. Utilitatea utilizării lor se explică prin stabilitatea termică ridicată a derivaților dialchil, toxicitatea lor scăzută și diferența mare dintre temperatura critică și punctul de fierbere.

În chimia compușilor macromoleculari, introducerea unui substituent adamantil a făcut posibilă în multe cazuri îmbunătățirea caracteristicilor de performanță ale materialelor polimerice. De obicei, polimerii care conțin un fragment de adamantil sunt rezistenți la căldură și punctul lor de înmuiere este destul de ridicat. Sunt destul de rezistente la hidroliză, oxidare, fotoliză. În ceea ce privește aceste proprietăți, materialele polimerice care conțin adamantan depășesc mulți polimeri industriali bine-cunoscuți și pot fi utilizate în diferite domenii ale tehnologiei ca materiale structurale, izolatoare electrice și alte materiale.

Vladimir Korolkov

LITERATURĂ Bagriy E.I. Adamantani: Obținere, proprietăți, aplicare. M., Știință, 1989
Morozov I.S., Petrov V.I., Sergeeva S.A. Farmacologia adamantanilor. Volgograd: Volgograd miere. academie, 2001

Agenția Federală pentru Educație

Universitatea de Stat din Rusia

Petrol și gaze numite după I. M. Gubkin

Departamentul de Chimie Organică și Chimia Petrolului

Cursuri pe tema

„Proprietățile adamantanului”

Efectuat:

Artă. gr. XT-08-5

Volkova V.S.

Verificat:

St.pr. Giruts M.V.

Moscova 2010


1. Informații generale

2. Nomenclator

3. Chitanță

3.1 Din surse naturale

3.2 Metode sintetice

4. Proprietăți fizice

4.1 Substanță individuală

4.2 Proprietăți structurale

4.3 Proprietăţi spectrale

5. Proprietăți chimice

5.1 Cationii de adamantil

5.2 Reacții după pozițiile nodale

5.2.1 Bromurare

5.2.2 Alchilare

5.2.3 Fluorurare

5.2.4 Carboxilarea

5.2.5 Hidroxilare

5.2.6 Nitrarea

5.3 Reacții în punte

6. Aplicare

7. Partea experimentală

Literatură

sinteza hidrocarburilor adamantanului punte nodale


1. Informații generale

Adamantanul este un compus chimic saturat cu o hidrocarbură de punte triciclică cu formula C 10 H 16. Molecula de adamantan constă din fragmente de trei ciclohexan în conformația „scaun”. Aranjamentul spațial al atomilor de carbon din molecula de adamantan repetă aranjamentul atomilor din rețeaua cristalină a diamantului. Adamantane și-a primit numele de la ἀδάμας ("invincibil" - numele grecesc pentru diamant).


2. Nomenclator

Conform regulilor nomenclaturii sistematice, adamantanul ar trebui să fie numit triciclodecan. Cu toate acestea, IUPAC recomandă utilizarea numelui „adamantan” ca denumire preferată. Molecula de adamantan are o simetrie ridicată. Ca rezultat, 16 atomi de hidrogen și 10 atomi de carbon care îl formează pot fi atribuiți doar două tipuri.

Pozițiile de tip 1 sunt numite poziții nodale, iar pozițiile de tip 2 sunt numite poziții de punte. Există patru poziții nodale și șase punți în molecula de adamantan.

De obicei, se folosesc astfel de imagini ale formulei structurale a moleculei de adamantan:


Astfel, atomii de carbon nodali sunt 1,3,5,7, iar cei de legătură sunt 2,4,6,8,9,10.

În derivații de adamantan disubstituiți cu un substituent de punte, orientarea spațială a substituentului de punte poate fi axială (a) sau ecuatorială (e), în funcție de locația substituentului față de planul inelului ciclohexan comun ambilor substituenți sau acesta poate fi notat ca cis- și trans-:


1. În absența substituenților nodali, numerotarea atomilor de carbon se realizează ținând cont de preferința substituentului, astfel încât substituentul de punte mai preferat să aibă un număr mai mic, iar suma numerelor de atomi de carbon să fie minimă. În denumirea alchiladamantanilor, substituentul mai simplu primește numărul mai mic.

2. Dacă există un substituent nodal, i se acordă numărul 1, în timp ce numerotarea altor atomi de carbon ai nucleului se realizează cu respectarea prevederilor paragrafului 1.

3. Dacă există mai mulți substituenți alchil nodal, numărul 1 primește substituentul nodal, care este mai preferabil conform regulilor IUPAC.

4. Atomii de carbon, care, conform regulilor de mai sus, au numerele 1-9, alcătuiesc un fragment rațional biciclononan a acestui derivat de adamantan, în timp ce pozițiile substituenților de punte ai atomilor de carbon 2,4,6 și 8 sunt definite ca exo- sau endo-, în funcție de faptul că substituentul este direcționat, respectiv, în sus sau în jos față de planul de fragmentul biciclononanic rațional, la atomul 10 - ca cis- sau trans- față de atomul 1 și 9 - ca syn- sau anti-, în funcție de faptul că este direcționat spre dreapta sau spre stânga față de substituentul 1.


3. Chitanță

3.1 Din surse naturale

În prezent, singurul produs natural care conține adamantan și omologii săi este uleiul. Conținutul acestei hidrocarburi în ulei este de doar 0,0001-0,03% (în funcție de domeniu), drept urmare această metodă de obținere a adamantanului este nerentabilă din punct de vedere economic. Pe lângă adamantan în sine, există numeroase derivați ale acestuia în ulei. Sunt cunoscuți mai mult de treizeci de astfel de compuși. Metodele de identificare a adamantanului în uleiuri și izolarea acestuia se bazează pe proprietățile sale neobișnuite pentru hidrocarburile cu această greutate moleculară: punct de topire ridicat, volatilitate, solubilitate scăzută și capacitatea de a forma aducti stabili cu tiocarbamidă.

Separarea adamantanului de uleiul care nu are fracțiuni de benzină se realizează printr-un singur tratament cu tiocarbamidă a distilatelor distilate din ulei cu vapori de apă. Când extractul de tiocarbamidă rezultat este răcit la –50°C, adamantanul se cristalizează și este ușor separat prin filtrare. Ei primesc aproximativ 75% din adamantanul prezent în ulei.

Dacă uleiul conține fracțiuni ușoare și conținutul de adamantan este scăzut, atunci tratamentul distilatului cu tiocarbamidă se repetă folosind o cantitate mică din acesta și se obțin extracte foarte selective. Izolarea cantitativă suplimentară a adamantanului poate fi de asemenea efectuată prin GLC preparativă. Metoda de distilare azeotropă a concentratului de cicloparafină cu tri(lerfluorbutil)amină poate fi de asemenea utilizată pentru a izola adamantanul din ulei.

Izolarea adamantanului din uleiurile parafinice necesită mai mult metode eficiente concentrația sa, cum ar fi difuzia termică și GLC preparativă. Studiile au arătat că cele mai bune rezultate în izolarea adamantanului se obțin printr-o metodă care combină distilarea distilatului (cu vapori de apă supraîncălziți) urmată de izolarea prin GLC preparativă.

3.2 Metode sintetice

Prima sinteză de succes a adamantanului din eterul lui Meerwein a fost realizată de V. Prelog în 1941. Sinteza a cuprins mai multe etape, iar randamentul de adamantan nu a depășit un procent.


Această metodă nu mai este utilizată pentru sinteza adamantanului din cauza intensității ridicate a muncii și a randamentului scăzut al produsului final. Cu toate acestea, are o anumită valoare în ceea ce privește obținerea diverșilor derivați de adamantan, în special acidul 1,3-adamantan dicarboxilic.

Pentru a obține această hidrocarbură în laborator, în prezent se folosește metoda Schleyer. Dimerciclopentadiena (care este un compus destul de accesibil) suferă hidrogenare catalitică, după care este izomerizată la adamantan în prezența unui catalizator acid Lewis. Metoda descrisă în Organic Syntheses presupune utilizarea oxidului de platină ca catalizator de hidrogenare, precum și a clorurii de aluminiu ca catalizator de izomerizare.În acest caz, randamentul este de 13-15%.


Adamantanul este un compus chimic complet accesibil. Costul unui gram de la diverse companii producătoare nu depășește un dolar american.


4. Proprietăți fizice

4.1 Substanță individuală

Adamantanul pur chimic este o substanță cristalină incoloră cu un miros caracteristic de camfor. Este practic insolubil în apă, dar este ușor solubil în solvenți organici nepolari Adamantanul are un punct de topire neobișnuit de ridicat pentru hidrocarburi (268 ° C), dar în același timp se sublimează încet deja la temperatura camerei. În plus, se poate distila cu vapori de apa.

4.2 Proprietăți structurale

Molecula de adamantan include trei inele de ciclohexan fuzionate în conformația „scaun”. Parametrii moleculei de adamantan au fost determinați prin difracția de electroni cu raze X. Lungimea fiecărei legături carbon-carbon a fost de 1,54 Å și fiecare legătură carbon-hidrogen de 1,112 Å.

Molecula de adamantan are o simetrie mare (grup punctual T d). Adamantanul cristalin există sub forma unei rețele cubice centrate pe față (un grup spațial foarte rar pentru compușii organici

, a = 9,426 ± 0,008Å, patru molecule per celulă). Când această formă este răcită la o temperatură sub -65 °C, se observă o tranziție de fază cu formarea unei rețele tetragonale centrate pe corp (a = 6,641Å, c = 8,875 Å).

4.3 Proprietăţi spectrale

Spectrul RMN al adamantanului conține două semnale slab rezolvate, care corespund protonilor localizați în apropierea atomilor de carbon de legătură și nodali. În spectrul 1H-RMN înregistrat în CDCl 3, semnalele protonilor localizați în apropierea atomilor de carbon nodali sunt observate la 1,873 ppm, iar semnalele protonilor la atomi de carbon care pun punte sunt observate la 1,756 ppm. În spectrul 13 C-RMN , semnalele atomilor de carbon nodale și de punte apar la 28,46 și, respectiv, 37,85 ppm.

Spectrele de masă ale adamantanului și derivații săi sunt destul de caracteristice. Poziția vârfului principal în spectrul de masă adamantan se datorează prezenței ionului în produșii de ionizare.

cu raportul m/z = 136. Ca urmare a fragmentării ionului molecular, se găsesc vârfuri cu valori m/z egale cu 93, 80, 79, 67, 41, 39.

activitate optică

Moleculele de adamantan care conțin patru substituenți diferiți la atomii de carbon nodali sunt chirale și optic active. În acest caz, centrul chiralității, ca în bifenilii optic activi, nu cade pe niciun atom anume. Nomenclatura R,S poate fi aplicată la fel usor in acest caz.

Structura unică a situsurilor de legare a liganzilor ale receptorilor de încrucișare cu membrană de șapte ori face posibilă legarea liganzilor de diferite naturi și greutăți moleculare într-un interval larg de la 32 pentru Ca2+ la mai mult de 102 kDa pentru glicoproteine.

Cei mai obișnuiți hormoni cu greutate moleculară mică (cum ar fi adrenalina și acetilcolina) se leagă de locurile din miezul hidrofob (a). Liganzii peptidici și proteici se atașează la suprafața exterioară a receptorului (b, c). Unii liganzi cu greutate moleculară mică, Ca2+ și aminoacizi (glutamat, GABA) se leagă de regiunile lungi de la capătul N-terminal, determinându-i să treacă la o nouă conformație în care regiunea lungă interacționează cu receptorul (d). În cazul receptorilor activați de proteaza cutoff (e), noul capăt N-terminal acționează ca un autoligand. Peptida trunchiată poate interacționa, de asemenea, cu un alt receptor.

1.3. Activitatea biologică a derivaților adamantanului

Derivații de adamantan ca substanțe active din punct de vedere fiziologic au fost utilizați pe scară largă încă din anii 70 ai secolului XX. Adamantanul însuși (triciclodecan, C10H16) este una dintre naftenele triciclice cu punte (Fig. 6).

Orez. 6. Structura moleculei de adamantan.

Molecula sa constă din trei inele de ciclohexan topite în conformația scaunului. Modelul spațial al moleculei de adamantan este un design extrem de simetric, cu o suprafață mică și forțe nesemnificative de interacțiune intermoleculară în rețeaua cristalină. Dintre toate hidrocarburile triciclice, adamantanul este cea mai stabilă, ceea ce se explică prin orientarea tetraedrică a legăturilor tuturor atomilor de carbon și poziția lor fixă.

Activitatea biologică a derivaților adamantanului se datorează simetriei și volumului structurii spațiale, lipofilității semnificative a scheletului rigid de hidrocarburi al adamantanului, care le permite să pătrundă ușor prin membranele biologice. Prin urmare, modificarea compușilor organici cu ajutorul radicalului adamantil modifică semnificativ activitatea lor biologică, de multe ori sporind-o. Folosind metoda etichetei spin, s-a demonstrat că adamantanul, pătrunzând în stratul dublu lipidic, este capabil să distrugă împachetarea hexagonală a grupărilor metilen, caracteristică stratului dublu de fosfolipide, și să perturbe aranjamentul axial al lanțurilor alchilice ale fosfolipidelor. modificarea proprietăților funcționale ale membranelor celulare. Ținând cont de importanța ordinii de aranjare a grupelor metilenice ale lipidelor în membranele biologice ca factor în funcționarea enzimelor asociate membranei, se poate observa un efect indirect al adamantanului asupra activității acestora.

Pe acest moment au fost sintetizați mai mult de 1000 de derivați noi de adamantan. Un studiu farmacologic a arătat prezența printre aceștia a unor substanțe care au o activitate pronunțată psihotropă, imunotropă, antiviral, curariform, anticataleptic, antialergic, precum și a unor compuși care afectează sistemul enzimatic al ficatului. Amidele acizilor adamantancarboxilici prezintă activitate antibacteriană.

Există date despre rezultatele modificării moleculei de encefalină de către aminoacizii din seria adamantanului. (S)-adamantylalanina introdusă în poziția 5 a moleculei de encefalină conferă peptidei opioide rezistență la enzimele care distrug cu ușurință encefalina nemodificată (chimotripsină, pronază, protează neutră, termolizină).

S-a demonstrat că derivații care conțin azot au activitate fiziologică. Primul care a intrat în practica medicală în 1966 a fost clorhidratul de 1-aminoadamantan, care are activitate antivirală împotriva tulpinilor de virusuri A2, denumirile sale de marcă: midantan, symmetrel, amantadină. Aceste medicamente sunt folosite pentru prevenirea bolilor respiratorii, deoarece au capacitatea de a bloca pătrunderea virusului în celulă. Se presupune că aceste medicamente sunt capabile să funcționeze în stadiile inițiale ale reproducerii virusului, blocând sinteza ARN-ului specific virusului. Activitatea antivirală a unor aminoderivați ai adamantanului este legată de capacitatea lor de a inhiba PCC. Remantadina (polirem, flumadina), ca bază slabă lipofilă, este capabilă să crească pH-ul conținutului endozomal și să prevină deproteinizarea virusului.

În practica clinică, medicamente precum aciclovir (virolex, herpesin, zovirax, lizavir, supraviran), didanozină, foscarnet (triapten), ganciclovir (cymeven), lamivudină, ribavirina (virazol, ribamidil), stavudină, trifluridină sunt de asemenea utilizate în practica clinică. pentru tratamentul bolilor virale, vidarabină, zalcitabină (HIVID), zidovudină (azidotimidină, retrovir). Cu toate acestea, majoritatea acestor medicamente au un spectru relativ îngust de activitate antivirală, dezavantajul lor este prezența unei varietăți de reacții adverse, apariția unor tulpini rezistente de virusuri etc.

Derivații alchiladamantanilor au, de asemenea, activitate antivirală împotriva tulpinilor de virusuri A2: 1-hidroxi-3,5dimetil-7-etiladamantan, 1-metoxi-3,5dimetiladamantan, care, spre deosebire de midantan, a prezentat o activitate antivirală ridicată împotriva tulpinilor de tulpini de virusuri de rinocer și herpes simplex. O serie de derivați hidroxi, halogen și mercapto ai adamantan amidelor au, de asemenea, activitate antivirală.

S-a demonstrat că amantadina este capabilă să prevină dezvoltarea focarelor de sarcom pe cultura embrionară, alți derivați de adamantan pot servi ca hipnotice, medicamente antimalarice și insecticide. Experimentele folosind celule limfoblastoide umane infectate cu HIV au arătat că unii derivați de adamantan au activitate anti-HIV. Midantan este utilizat într-o clinică neurologică pentru tratamentul bolii Parkinson și al sindromului Parkinson. Activitate similară este demonstrată de clorurile acide ale 1-aminoadamantanilor substituiți cu 3,5,7-alchil, dintre care unii au proprietăți antagoniste ale dopaminei. Unele baze de amoniu cuaternar cu un radical 2-adamantil sunt capabile să acționeze ca relaxanți musculari periferici (activitate asemănătoare curare). Derivații de 1-aminoadamantan și 3,3-diamino-1,1-diadamantil sunt anticataleptic activi, acizii adamantancarboxilici și fosfații adamantantiolilor, iar derivații lor au efect bacteriostatic. Esterii dialchilamină ai acidului adamantantiocarboxilic prezintă activitate bactericidă, fungicidă, erbicidă. Sarea de sodiu a acidului β-(1-adamantan)-propionic are un efect coleretic. 1-adamantilamoniu-β-cloretiloxaminoat și alți derivați de adamantan de tip 1-AdCH2OCH2CH(OH)CH2NRR΄ au un efect anestezic.

Acțiune antibacteriană comparabilă cu medicamentul antibacterian 5-nitro-8-hidroxichinolina este exercitată de N-(nitrofenil)-adamantil-carboxamide și de iodurile de N-(1-metilpiridiniu) substituite cu adamantil.

Adamantanul perfluorinat este utilizat ca componentă a sângelui artificial. Există date despre capacitatea anti-agregare a derivaților de adamantan în relație cu diferite căi de agregare a trombocitelor.

După cum știți deja, din martie, unul dintre noi a început să scrie o rubrică obișnuită în revista preferată a copilăriei noastre - „Chimie și viață”. Textul actual este despre o substanță care a devenit „semnătura” chimică a autorului – și baza unor medicamente antivirale foarte comune. Deci, această postare este atât despre istoria adamantanului, cât și despre istoria rimantadinei

Mi se pare că în vremea noastră este timpul să introducem, în locul abrevierei sovietice nume complet, o versiune extinsă a FION: „nume-prenume-patronimic-porecla”. Recunosc, am și eu o poreclă. Mulți de pe web mă cunosc sub porecla adamanta (bine, sau sub mai familiar damantych). Acest cuvânt a apărut în acei ani îndepărtați, când eram un adevărat chimist. De fapt, am vrut să-mi iau porecla adamantan în onoarea lui
hidrocarbură frumoasă, iar cuvântul grecesc „irezistibil” era tentant, dar în chestionarul de hârtie erau doar opt casete pentru litere... În continuare folosesc această moleculă impecabilă ca poreclă, unică prin faptul că structura ei, pe de o parte, este rigid și, pe de altă parte, este lipsit de toate tensiunile spațiale posibile care sunt caracteristice multor molecule ciclice.

21-27 septembrie 1924 la Innsbruck
a avut loc un congres important al oamenilor de știință naturală. Printre altele, la el a vorbit un anume chimist pe nume Dekker (într-un raport despre congres publicat în jurnalul de autoritate Angewante
Chemie”, apare doar ca H. Decker din Jena) cu un reportaj „Cai pentru sinteza diamantului”. În acest raport, el a luat în considerare posibilitatea sintetizării hidrocarburilor cu o structură similară cu
rețea atomică de diamant și a prezis că moleculele cu 100-200 de atomi
carbonul va semăna deja puternic cu un diamant. Atunci a menționat molecula
„decaterpenă” C 10 H 16, oarecum surprins că nu a fost încă sintetizată.
Așa că, pentru prima dată, ipotetica hidrocarbură adamantan a intrat în atenția chimiștilor.

Cel mai curios este că o substanță cu exact aceeași structură este cunoscută de foarte mult timp. O substanță similară a fost sintetizată marele Alexandru Butlerov în 1859 prin interacțiunea dintre amoniac și formaldehidă. Se numește urotropină sau hexametilentetramină. Adevărat, în nodurile structurale ale acestei molecule nu există atomi de carbon, ci atomi de azot.

Alexandru Butlerov

Urotropina

Această substanță este încă bine cunoscută și folosită în viața de zi cu zi. Majoritatea oamenilor îl cunosc ca pe un combustibil uscat, medicii îl folosesc ca antiseptic și îl numesc „methenamin”. Apropo, acesta este unul dintre puținele cazuri în care un preparat medical sintetic utilizat în prezent are o istorie de utilizare de peste un secol.

Dar să revenim la adamantanii noștri. În același 1924, celebrul chimist german Hans Meerwein (autorul faimosului reactiv cu propriul său nume, tetrafluoroborat de trietiloxoniu) a făcut totuși o încercare de a sintetiza „decaterpenă”. El a făcut ca formaldehida să reacționeze cu esterul malonic în prezența piperidinei. Cu toate acestea, a fost obținută o substanță care s-a dovedit a nu fi tocmai adamantan și a fost numită „eterul Meerwein”.

Hans Meerwein

Eterul lui Meerwein

În 1933, interesul pentru adamantan a crescut și mai mult pentru că substanta pura găsit în natură – în ulei. Petrochimiștii cehi Landa și Makhachek au izolat-o din produsele zăcământului Hodoninskoye. Încercările de sinteză au continuat, dar nu a rezultat nimic timp de încă opt ani. Ca exemplu incercare eșuată se poate da o variantă de sinteză din floroglucinol şi ciclohexanonă.

În anul începutului Marelui Războiul Patriotic viitorul a intrat în joc laureat Nobel, chimist croat-elvetian (atunci nu se mutase inca la Zurich) Vladimir Prelog. S-a îndreptat către eșecul lui Hans Meerwein și a continuat să „conjure” cu rezultatul sintezei sale. Drept urmare, în patru etape și cu un randament mai mic de un procent, s-a obținut primul adamantan sintetic din lume.

Vladimir Prelog

Sinteza Prelog

Faptul că Prelog a fost cel care a sintetizat adamantanul este foarte simbolic. Până la urmă, el a devenit fondatorul stereochimiei moderne, omul care a adus ordine în nomenclatura chimică a substanțelor optic active. Adamantanul este remarcabil nu numai pentru structura sa - s-a dovedit a fi prima substanță cu un centru chiral în afara moleculei în sine. La urma urmei, întreaga moleculă de adamantan este ca un singur atom de carbon. Dacă „atârnă” (fără ghilimele?) pe el patru substituenți diferiți la atomi de carbon terțiari, atunci aceștia vor fi localizați la vârfurile unui tetraedru imaginar, iar molecula va fi incompatibilă cu imaginea în oglindă. În 1969, astfel de compuși au fost obținuți și separați în izomeri optici. Și au început să le numească conform sistemului Kahn-Ingold-Prelog care a apărut între 1941 și 1969, în crearea căruia persoana care a sintetizat prima adamantan a luat cel mai activ parte.

Derivații de adamantan pot avea izomeri optici

Dar încă nu am spus nimic despre beneficiile practice ale unor astfel de molecule. A trecut puțin mai mult de un sfert de secol de la prima sinteză a adamantanului, iar derivatul său simplu - aminoadamantan sau amantadina - a început să fie folosit ca agent antiviral.

amantadină

S-a dovedit că această moleculă mică este foarte periculoasă pentru virusul gripal. Puțin mai târziu, s-a dovedit că amantadina ameliorează bine simptomele parkinsonismului - mai repede decât levodopa și cu un minim efecte secundare. Farmacochimia adamantanilor se dezvoltă încă în aceste direcții. Cele mai cunoscute două preparate de adamantan sunt doar în aceste zone.

Prima este rimantadina. Acesta este, de asemenea, un adamantan monosubstituit, la care este atașată o grupare CH3CHNH2. A început să fie testat ca agent antiviral chiar înainte de amantadină (dacă prima a fost primită în 1967, apoi rimantadină - în 1963). Este încă utilizat în mod activ împotriva unei game largi de virusuri - de la gripa A și herpes până la encefalita transmisă de căpușe. Suprimă reproducerea virusurilor în stadiul inițial - imediat după pătrunderea lor în celulă.

rimantadină

Al doilea este memantina. După cum sugerează și numele, acest medicament afectează memoria. Îl îmbunătățește la pacienții cu Alzheimer, dar memantina este încercată și pentru a trata alte tipuri de demență.

memantina

Deci, adamantanul, care a devenit aproape accidental semnătura mea chimică, nu este doar o moleculă fără cusur, ci o substanță interesantă și utilă, cu o biografie strălucitoare.