Παράγωγο αδαμαντάνης. Σχετικά με την ουσία στην ουσία: αδαμαντάνη και ριμανταδίνη

Η μοναδική δομή των περιοχών δέσμευσης συνδέτη των υποδοχέων που διασχίζουν τη μεμβράνη επτά φορές επιτρέπει τη σύνδεση προσδεμάτων διαφόρων φύσεων και μοριακών βαρών σε ένα ευρύ φάσμα από 32 για Ca2+ έως περισσότερα από 102 kDa για γλυκοπρωτεΐνες.

Οι πιο κοινές ορμόνες χαμηλού μοριακού βάρους (όπως η επινεφρίνη και η ακετυλοχολίνη) συνδέονται σε θέσεις εντός του υδρόφοβου πυρήνα (α). Οι συνδέτες πεπτιδίων και πρωτεϊνών προσκολλώνται στην εξωτερική επιφάνεια του υποδοχέα (b, c). Μερικοί συνδέτες χαμηλού μοριακού βάρους, Ca2+ και αμινοξέα (γλουταμινικό, GABA) συνδέονται με τις μεγάλες τομές στο Ν-άκρο, προκαλώντας τη μετάβασή τους σε μια νέα διαμόρφωση στην οποία το μακρύ τμήμα αλληλεπιδρά με τον υποδοχέα (d). Στην περίπτωση υποδοχέων που ενεργοποιούνται με κοπή πρωτεάσης (e), το νέο Ν-άκρο δρα ως αυτοσυνδέτης. Το κομμένο πεπτίδιο μπορεί επίσης να αλληλεπιδράσει με άλλον υποδοχέα.

1.3. Βιολογική δραστηριότητα παραγώγων αδαμαντάνης

Τα παράγωγα αδαμαντάνης ως φυσιολογικά δραστικές ουσίες έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως από τη δεκαετία του '70 του 20ου αιώνα. Το ίδιο το αδαμαντάνιο (τρικυκλοδεκάνιο, C10H16) ανήκει στα τρικυκλικά ναφθένια του τύπου γέφυρας (Εικ. 6).

Ρύζι. 6. Δομή του μορίου αδαμαντάνης.

Το μόριο του αποτελείται από τρεις συντηγμένους δακτυλίους κυκλοεξανίου σε διαμόρφωση καρέκλας. Το χωρικό μοντέλο του μορίου του αδαμαντάνη είναι μια εξαιρετικά συμμετρική δομή με μικρή επιφάνεια και ασήμαντες δυνάμεις διαμοριακής αλληλεπίδρασης στο κρυσταλλικό πλέγμα. Από όλους τους τρικυκλικούς υδρογονάνθρακες, το αδαμαντάνιο είναι ο πιο σταθερός, κάτι που εξηγείται από τον τετραεδρικό προσανατολισμό των δεσμών όλων των ατόμων άνθρακα και τη σταθερή τους θέση.

Η βιολογική δραστηριότητα των παραγώγων αδαμαντάνης οφείλεται στη συμμετρία και τον όγκο της χωρικής δομής, στη σημαντική λιποφιλικότητα του άκαμπτου πλαισίου υδρογονάνθρακα της αδαμαντάνης, που τους επιτρέπει να διεισδύουν εύκολα στις βιολογικές μεμβράνες. Επομένως, η τροποποίηση των οργανικών ενώσεων με τη ρίζα αδαμαντυλίου αλλάζει σημαντικά τη βιολογική τους δράση, ενισχύοντάς την συχνά. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο spin label, αποδείχθηκε ότι το αδαμαντάνιο, εισερχόμενο στη λιπιδική διπλοστοιβάδα, μπορεί να καταστρέψει την εξαγωνική συσκευασία των ομάδων μεθυλενίου που είναι χαρακτηριστικές της διπλής στοιβάδας των φωσφολιπιδίων και να διαταράξει την αξονική διάταξη των αλκυλικών αλυσίδων των φωσφολιπιδίων, τροποποιώντας έτσι τις λειτουργικές ιδιότητες των κυτταρικών μεμβρανών. Λαμβάνοντας υπόψη τη σημασία της σειράς διάταξης των ομάδων μεθυλενίου των λιπιδίων των βιολογικών μεμβρανών ως παράγοντα στη λειτουργία των ενζύμων που σχετίζονται με τη μεμβράνη, μπορεί να σημειωθεί μια έμμεση επίδραση του αδαμαντάνη στη δραστηριότητά τους.

Μέχρι σήμερα έχουν συντεθεί περισσότερα από 1000 νέα παράγωγα αδαμαντάνης. Φαρμακολογική μελέτη έδειξε την παρουσία μεταξύ αυτών ουσιών με έντονες ψυχοτρόπες, ανοσοτροπικές, αντιικές, τύπου curare, αντικαταληπτικές, αντιαλλεργικές δράσεις, καθώς και ενώσεων που επηρεάζουν το ενζυματικό σύστημα του ήπατος. Τα αμίδια αδαμαντανοκαρβοξυλικού οξέος παρουσιάζουν αντιβακτηριακή δράση.

Υπάρχουν δεδομένα για τα αποτελέσματα τροποποίησης του μορίου εγκεφαλίνης με αμινοξέα της σειράς αδαμαντάνης. Η (S)-αδαμαντυλανίνη που εισάγεται στη θέση 5 του μορίου εγκεφαλίνης δίνει στο πεπτίδιο οπιοειδούς αντίσταση σε ένζυμα που καταστρέφουν εύκολα την μη τροποποιημένη εγκεφαλίνη (χυμοθρυψίνη, προνάση, ουδέτερη πρωτεάση, θερμολυσίνη).

Έχει αποδειχθεί ότι τα παράγωγα που περιέχουν άζωτο έχουν φυσιολογική δράση. Το πρώτο που μπήκε στην ιατρική το 1966 ήταν το υδροχλωρικό 1-αμινοαδαμαντάνιο, το οποίο έχει αντιική δράση έναντι των στελεχών του ιού τύπου Α2: midantan, symmetrel, amantadine. Αυτά τα φάρμακα χρησιμοποιούνται για την πρόληψη ασθενειών του αναπνευστικού, επειδή έχουν την ικανότητα να εμποδίζουν τη διείσδυση του ιού στο κύτταρο. Υποτίθεται ότι αυτά τα φάρμακα μπορούν να δράσουν στα αρχικά στάδια της αναπαραγωγής του ιού, εμποδίζοντας τη σύνθεση του ειδικού για τον ιό RNA. Η αντιική δράση ορισμένων αμινοπαραγώγων του αδαμαντάνη σχετίζεται με την ικανότητά τους να αναστέλλουν την PKC. Η ρεμανταδίνη (polyrem, flumadine), ως λιπόφιλη ασθενής βάση, είναι ικανή να αυξήσει το pH του ενδοσωμικού περιεχομένου και να αποτρέψει την αποπρωτεϊνοποίηση του ιού.

Στην κλινική πράξη, φάρμακα όπως ακυκλοβίρη (virolex, ερπεσίνη, zovirax, lizavir, supraviran), διδανοσίνη, foscarnet (triapten), ganciclovir (cymevene), lamivudine, ribavirin (virazol, ribamidil), stavudine, trifluridine χρησιμοποιούνται επίσης για τη θεραπεία. ιογενών ασθενειών, βιδαραβίνη, ζαλσιταβίνη (hivid), ζιδοβουδίνη (αζιδοθυμιδίνη, ρετροβίρη). Ωστόσο, τα περισσότερα από αυτά τα φάρμακα έχουν ένα σχετικά στενό φάσμα αντι-ιικής δράσης, το μειονέκτημά τους είναι η παρουσία διαφόρων ανεπιθύμητων ενεργειών, η εμφάνιση ανθεκτικών στελεχών ιών κ.λπ.

Τα παράγωγα αλκυλαδαμαντανίου έχουν επίσης αντιική δράση έναντι στελεχών ιών τύπου Α2: 1-υδροξυ-3,5 διμεθυλ-7-αιθυλαδαμαντάνιο, 1-μεθοξυ-3,5 διμεθυλαδαμαντάνιο, τα οποία, σε αντίθεση με το μιδαντάνιο, παρουσίασαν υψηλή αντιική δράση έναντι των στελεχών των απλών ιών του ρινόκερου και της έρπης. . Ένας αριθμός υδροξυ-, αλογόνου- και μερκαπτο-παραγώγων αμιδίων αδαμαντάνης έχουν επίσης αντιική δράση.

Έχει αποδειχθεί ότι η αμανταδίνη είναι σε θέση να αποτρέψει την ανάπτυξη εστιών σαρκώματος σε εμβρυϊκές καλλιέργειες άλλα παράγωγα αδαμαντάνης μπορούν να χρησιμεύσουν ως υπνωτικά, ανθελονοσιακά φάρμακα και εντομοκτόνα. Πειράματα χρησιμοποιώντας ανθρώπινα λεμφοβλαστοειδή κύτταρα μολυσμένα με HIV έδειξαν ότι ορισμένα παράγωγα αδαμαντάνης έχουν αντι-HIV δράση. Το Midantan χρησιμοποιείται στη νευρολογική κλινική για τη θεραπεία της νόσου του Πάρκινσον και του παρκινσονικού συνδρόμου. Παρόμοια δραστικότητα παρουσιάζουν τα χλωρίδια οξέος των 3,5,7-αλκυλο-υποκατεστημένων 1-αμινοαδαμαντανών, μερικά από τα οποία έχουν ανταγωνιστικές ιδιότητες ντοπαμίνης. Ορισμένες βάσεις τεταρτοταγούς αμμωνίου με ρίζα 2-αδαμαντυλίου μπορούν να δράσουν ως μυοχαλαρωτικά περιφερειακής δράσης (δραστηριότητα παρόμοια με το curare). Τα παράγωγα του 1-αμινοαδαμαντάνιου και του 3,3-διαμινο-1,1-διαδαμαντυλίου είναι αντικαταληπτικά δραστικά αδαμαντανοκαρβοξυλικά οξέα και φωσφορικά άλατα των αδαμαντανοθειολών και τα παράγωγά τους έχουν βακτηριοστατική δράση. Οι διαλκυλαμινικοί εστέρες του αδαμαντιοκαρβοξυλικού οξέος επιδεικνύουν βακτηριοκτόνο, μυκητοκτόνο και ζιζανιοκτόνο δράση. Το άλας νατρίου του β-(1-αδαμαντάνιο)-προπιονικού οξέος έχει χολερετική δράση. Το 1-αδαμαντυλαμμώνιο-β-χλωροαιθυλοξαμινοϊκό και ορισμένα άλλα παράγωγα αδαμαντάνης του τύπου 1-AdCH2OCH2CH(OH)CH2NRR΄ έχουν αναισθητική δράση.

Ένα αντιβακτηριακό αποτέλεσμα συγκρίσιμο με το αντιβακτηριακό φάρμακο 5-νιτρο-8-υδροξυκινολίνη ασκείται από Ν-(νιτροφαινυλ)-αδαμαντυλ-καρβοξαμίδια και αδαμαντυλ-υποκατεστημένα ιωδίδια Ν-(1-μεθυλοπυριδίνιο).

Το υπερφθοριωμένο αδαμαντάνιο χρησιμοποιείται ως συστατικό του τεχνητού αίματος. Υπάρχουν ενδείξεις για την αντισυσσωρευτική ικανότητα των παραγώγων αδαμαντάνης σε σχέση με διάφορες οδούς συσσωμάτωσης αιμοπεταλίων.

Η καμφορά είναι ένα παράγωγο δικυκλοτεπτάνης. Η φυσική καμφορά λαμβάνεται από το δέντρο καμφοράς (Κίνα, Ιαπωνία) με απόσταξη με ατμό. Η ρακεμική καμφορά (3) συντίθεται από α-πινένιο (1) μέσω μυρμηκικού (2) Διεγείρει το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ), διεγείρει την αναπνοή και τις μεταβολικές διεργασίες στο μυοκάρδιο (καρδιοτονωτικό) Συνταγογραφείται για καρδιακή ανεπάρκεια, δηλητηρίαση με φάρμακα και υπνωτικά χάπια, και για τρίψιμο για ρευματισμούς Εισαγωγή του ατόμου

Το βρώμιο στη θέση της στην ομάδα της κετόνης αλλάζει δραματικά τη φαρμακολογική εικόνα του παραγώγου καμφοράς. Η βρωμοκάμφορη (4), βελτιώνοντας την καρδιακή δραστηριότητα, αποκτά ηρεμιστικές ιδιότητες και ηρεμεί το κεντρικό νευρικό σύστημα. Χρησιμοποιείται για νευρασθένειες και καρδιακές νευρώσεις:

Παράγωγα του συστήματος πολυκυκλικού αδαμαντανίου έχουν προταθεί ως αντιιικοί παράγοντες. Το 1-αμινο-αδαμαντάνιο (8) (μιδαντάνιο, αμανταδίνη) λαμβάνεται με βρωμίωση του αδαμαντάνιου (5) παρουσία χαλκού σε 1-βρωμοαδαμαντάνιο (6), το οποίο μετατρέπεται σε 1-φορμυλ-αμινο παράγωγο (7) από το δράση της φορμαμίδης. Η υδρόλυση του τελευταίου παρουσία HCI οδηγεί στο midantan (το πρώτο συνθετικό φάρμακο κατά της γρίπης). Με αλκυλίωση της αμινοαδαμαντάνης με 1-χλωρογλυκουρονικό οξύ παρουσία βάσης, λαμβάνεται το γλυκουρονίδιο του (9) (η gludantan είναι φαρμακευτική ουσία για τη θεραπεία του παρκινσονισμού και των ιογενών οφθαλμικών παθήσεων - επιπεφυκίτιδα):

(Ένα άλλο φάρμακο κατά της φίμωσης, η ριμανταδίνη (13), συντίθεται αντικαθιστώντας το βρώμιο στην ένωση (6) με μια καρβοξυλική ομάδα, που δρα με μυρμηκικό οξύ στο ελαιόλαδο (αυτό το σύστημα παράγει το CO που είναι απαραίτητο για την υποκατάστατη υδροξυκαρβονυλίωση). Στη συνέχεια, το οξύ (10) είναι μετατρέπεται χρησιμοποιώντας θειονυλοχλωρίδιο στο όξινο χλωρίδιο του, το οποίο

υποβλήθηκε σε επεξεργασία με μηλονικό διεστέρα αιθοξυμαγνήσιου και μετατράπηκε στο παράγωγο ακυλίου (11). Υδρολύεται χωρίς απομόνωση σε διοξύ και το τελευταίο αποκαρβοξυλιώνεται για να δώσει 4-ακετυλαδαμαντάνιο (12). Η ένωση (12) στη συνέχεια υποβάλλεται σε αναγωγική αμίνωση σε ένα σύστημα φορμαμιδίου/μυρμηκικού οξέος, με αποτέλεσμα τη ριμανταδίνη (13):

Ομοσπονδιακή Υπηρεσία για την Εκπαίδευση

Ρωσικό Κρατικό Πανεπιστήμιο

Πετρέλαιο και φυσικό αέριο που πήρε το όνομά του από τον I.M. Gubkin

Τμήμα Οργανικής Χημείας και Χημείας Πετρελαίου

Μαθήματα για το θέμα

"Ιδιότητες του αδαμαντάνη"

Ολοκληρώθηκε το:

Τέχνη. γρ. ΗΤ-08-5

Volkova V.S.

Τετραγωνισμένος:

St.pr. Giruts M.V.

Μόσχα 2010

1. Γενικές πληροφορίες

2. Ονοματολογία

3. Απόδειξη

3.1 Από φυσικές πηγές

3.2 Συνθετικές μέθοδοι

4. Φυσικές ιδιότητες

4.1 Μεμονωμένη ουσία

4.2 Δομικές ιδιότητες

4.3 Φασματικές ιδιότητες

5. Χημικές ιδιότητες

5.1 Κατιόντα αδαμαντυλίου

5.2 Αντιδράσεις με κομβικές θέσεις

5.2.1 Βρωμίωση

5.2.2 Αλκυλίωση

5.2.3 Φθορίωση

5.2.4 Καρβοξυλίωση

5.2.5 Υδροξυλίωση

5.2.6 Νίτρωση

5.3 Αντιδράσεις σε θέσεις γεφύρωσης

6. Εφαρμογή

7. Πειραματικό μέρος

Βιβλιογραφία

κομβική γέφυρα σύνθεσης υδρογονανθράκων αδαμαντάνης

1. Γενικές πληροφορίες

Το αδαμαντάνιο είναι μια χημική ένωση, ένας κορεσμένος τρικυκλικός γεφυρωμένος υδρογονάνθρακας με τύπο C 10 H 16. Το μόριο αδαμαντάνης αποτελείται από τρία θραύσματα κυκλοεξανίου που βρίσκονται στη διαμόρφωση της «καρέκλας». Η χωρική διάταξη των ατόμων άνθρακα στο μόριο του αδαμαντάνη επαναλαμβάνει τη διάταξη των ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα του διαμαντιού. Το Adamantane πήρε το όνομά του από το ἀδάμας ("αήττητος" - το ελληνικό όνομα για το διαμάντι).

2. Ονοματολογία

Σύμφωνα με τους κανόνες της συστηματικής ονοματολογίας, το αδαμαντάνιο πρέπει να ονομάζεται τρικυκλοδεκάνιο. Ωστόσο, η IUPAC συνιστά τη χρήση του ονόματος "adamantane" ως προτιμότερη. Το μόριο αδαμαντάνης έχει υψηλή συμμετρία. Ως αποτέλεσμα, τα 16 άτομα υδρογόνου και τα 10 άτομα άνθρακα που το σχηματίζουν μπορούν να ταξινομηθούν μόνο σε δύο τύπους.

Οι θέσεις τύπου 1 ονομάζονται θέσεις κόμβων και οι θέσεις τύπου 2 ονομάζονται θέσεις γέφυρας. Υπάρχουν τέσσερις θέσεις κόμβων και έξι γέφυρες στο μόριο αδαμαντάνης.

Συνήθως χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες εικόνες του δομικού τύπου του μορίου αδαμαντάνης:

Έτσι, τα άτομα άνθρακα του κόμβου είναι 1,3,5,7 και τα άτομα άνθρακα γέφυρας είναι 2,4,6,8,9,10.

Σε διυποκατεστημένα παράγωγα αδαμαντάνης με έναν υποκαταστάτη γεφύρωσης, ο χωρικός προσανατολισμός του υποκαταστάτη γεφύρωσης μπορεί να είναι αξονικός (a) ή ισημερινός (e) ανάλογα με τη θέση του υποκαταστάτη σε σχέση με το επίπεδο του δακτυλίου κυκλοεξανίου κοινό και στους δύο υποκαταστάτες, ή μπορεί χαρακτηρίζονται ως cis- και trans-:

1. Ελλείψει υποκαταστατών κόμβου, η αρίθμηση των ατόμων άνθρακα πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη την προτίμηση του υποκαταστάτη με τέτοιο τρόπο ώστε ο πιο προτιμώμενος υποκαταστάτης γεφύρωσης να έχει μικρότερο αριθμό και το άθροισμα των αριθμών των ατόμων άνθρακα να είναι ελάχιστο . Όταν ορίζονται αλκυλαδαμαντάνια, ο απλούστερος υποκαταστάτης λαμβάνει μικρότερο αριθμό.

2. Εάν υπάρχει ένας υποκαταστάτης κόμβου, δίνεται ο αριθμός 1, η αρίθμηση των άλλων ατόμων άνθρακα του πυρήνα πραγματοποιείται σύμφωνα με τις διατάξεις της παραγράφου 1.

3. Παρουσία αρκετών υποκαταστατών κόμβου αλκυλίου, ο αριθμός 1 εκχωρείται στον υποκαταστάτη κόμβου που προτιμάται περισσότερο σύμφωνα με τους κανόνες IUPAC.

4. Τα άτομα άνθρακα, με αριθμό 1-9, σύμφωνα με τους παραπάνω κανόνες, αποτελούν ένα ορθολογικό θραύσμα δικυκλονονάνηαυτού του παραγώγου αδαμαντάνης, ενώ οι θέσεις των υποκαταστατών γεφύρωσης των ατόμων άνθρακα 2,4,6 και 8 ορίζονται ως εξω- ή ενδο-, ανάλογα με το αν ο υποκαταστάτης κατευθύνεται προς τα πάνω ή προς τα κάτω, αντίστοιχα, σε σχέση με το επίπεδο του ορθολογικό θραύσμα του δικυκλονονανίου, για το άτομο 10 - ως cis- ή trans- ως προς το άτομο 1, και στο 9 - ως συν- ή αντι-, ανάλογα με το αν κατευθύνεται προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά σε σχέση με τον υποκαταστάτη 1 .

3. Απόδειξη

3.1 Από φυσικές πηγές

Επί του παρόντος, το μόνο φυσικό προϊόν που περιέχει αδαμαντάνιο και τα ομόλογά του είναι το λάδι. Η περιεκτικότητα αυτού του υδρογονάνθρακα στο πετρέλαιο είναι μόνο 0,0001-0,03% (ανάλογα με το πεδίο), με αποτέλεσμα αυτή η μέθοδος παραγωγής αδαμαντάνης να είναι οικονομικά ασύμφορη. Εκτός από το ίδιο το αδαμαντάνιο, το λάδι περιέχει πολλά παράγωγά του. Είναι γνωστές περισσότερες από τριάντα τέτοιες ενώσεις. Οι μέθοδοι για την αναγνώριση του αδαμαντάνης στα έλαια και την απομόνωσή του βασίζονται στις ασυνήθιστες ιδιότητές του για υδρογονάνθρακες αυτού του μοριακού βάρους: υψηλό σημείο τήξης, πτητικότητα, χαμηλή διαλυτότητα και ικανότητα σχηματισμού σταθερών προϊόντων προσθήκης με θειοκαρβαμίδιο.

Η απομόνωση του αδαμαντάνης από λάδι που δεν έχει κλάσματα βενζίνης πραγματοποιείται με μία μόνο επεξεργασία αποσταγμάτων που έχουν αποσταχθεί από λάδι με ατμό με θειοκαρβαμίδιο. Όταν το προκύπτον εκχύλισμα θειοκαρβαμιδίου ψύχεται στους -50°C, το αδαμαντάνιο κρυσταλλώνεται και διαχωρίζεται εύκολα με διήθηση. Λαμβάνουν περίπου το 75% της αδαμαντάνης που υπάρχει στο λάδι.

Εάν το λάδι περιέχει ελαφριά κλάσματα και η περιεκτικότητα σε αδαμαντάνιο είναι μικρή, τότε η επεξεργασία του αποστάγματος με θειοκαρβαμίδιο επαναλαμβάνεται χρησιμοποιώντας μικρή ποσότητα αυτού και λαμβάνονται εξαιρετικά εκλεκτικά εκχυλίσματα. Περαιτέρω ποσοτική απομόνωση αδαμαντάνης μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας παρασκευαστικές μεθόδους GLC. Για την απομόνωση του αδαμαντάνης από το έλαιο, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος της αζεοτροπικής απόσταξης συμπυκνώματος κυκλοπαραφίνης με τρι(λεφθοροβουτυλ)αμίνη.

Η απομόνωση του αδαμαντάνης από παραφινέλαια απαιτεί πιο αποτελεσματικές μεθόδους συγκέντρωσής του, όπως η θερμική διάχυση και η παρασκευαστική GLC. Μελέτες έχουν δείξει ότι τα καλύτερα αποτελέσματα στην απομόνωση του αδαμαντανίου επιτυγχάνονται με μια μέθοδο που συνδυάζει απόσταξη του αποστάγματος (με υπέρθερμο ατμό) ακολουθούμενη από απομόνωση με παρασκευαστική GLC.

3.2 Συνθετικές μέθοδοι

Η πρώτη επιτυχημένη σύνθεση αδαμαντανίου από αιθέρα Meerwein πραγματοποιήθηκε από τον V. Prelog το 1941. Η σύνθεση περιελάμβανε πολλά στάδια και η απόδοση σε αδαμαντάνιο δεν ξεπερνούσε το ένα τοις εκατό.

Αυτή η μέθοδος δεν χρησιμοποιείται πλέον για τη σύνθεση αδαμαντάνης λόγω της υψηλής έντασης εργασίας και της χαμηλής απόδοσης του τελικού προϊόντος. Ωστόσο, έχει κάποια αξία στην παρασκευή διαφόρων παραγώγων αδαμαντάνης, ιδιαίτερα του 1,3-αδαμαντάνιου δικαρβοξυλικού οξέος.

Για τη λήψη αυτού του υδρογονάνθρακα σε εργαστηριακές συνθήκες, αυτή τη στιγμή χρησιμοποιείται η μέθοδος Schleyer. Το διμερκυκλοπενταδιένιο (το οποίο είναι μια πλήρως προσβάσιμη ένωση) υφίσταται καταλυτική υδρογόνωση, μετά την οποία ισομερίζεται σε αδαμαντάνιο παρουσία ενός καταλύτη οξέος Lewis. Η μέθοδος που περιγράφεται στο Organic Syntheses περιλαμβάνει τη χρήση οξειδίου της πλατίνας ως καταλύτη υδρογόνωσης, καθώς και χλωριούχου αργιλίου ως καταλύτη ισομερισμού Η απόδοση είναι 13-15%.

Το Αδαμαντάνιο είναι μια πλήρως προσβάσιμη χημική ένωση. Το κόστος ενός γραμμαρίου από διάφορες κατασκευαστικές εταιρείες δεν ξεπερνά το ένα δολάριο ΗΠΑ.

4. Φυσικές ιδιότητες

4.1 Μεμονωμένη ουσία

Το χημικά καθαρό αδαμαντάνιο είναι μια άχρωμη κρυσταλλική ουσία με χαρακτηριστική οσμή καμφοράς. Είναι πρακτικά αδιάλυτο στο νερό, αλλά διαλύεται εύκολα σε μη πολικούς οργανικούς διαλύτες ατμός.

4.2 Δομικές ιδιότητες

Το μόριο αδαμαντάνης περιλαμβάνει τρεις συντηγμένους δακτυλίους κυκλοεξανίου σε διαμόρφωση «καρέκλας». Οι παράμετροι του μορίου αδαμαντάνης προσδιορίστηκαν με περίθλαση ηλεκτρονίων και ακτίνων Χ. Το μήκος κάθε δεσμού άνθρακα-άνθρακα βρέθηκε να είναι 1,54 Α και κάθε δεσμός άνθρακα-υδρογόνου ήταν 1,112 Α.

Το μόριο αδαμαντάνης έχει υψηλή συμμετρία (ομάδα σημείου T d). Το κρυσταλλικό αδαμαντάνιο υπάρχει με τη μορφή ενός κεντρικού κυβικού πλέγματος (μια διαστημική ομάδα πολύ σπάνια για οργανικές ενώσεις

, a = 9,426 ± 0,008 Α, τέσσερα μόρια ανά κύτταρο Όταν αυτή η μορφή ψύχεται σε θερμοκρασία κάτω των -65 °C, παρατηρείται μετάβαση φάσης με το σχηματισμό ενός τετραγωνικού πλέγματος με κέντρο το σώμα (a = 6,641Å, c). = 8,875Å).

4.3 Φασματικές ιδιότητες

Το φάσμα NMR του Radamantane περιέχει δύο ασθενώς διαχωρισμένα σήματα, τα οποία αντιστοιχούν σε πρωτόνια που βρίσκονται κοντά στα άτομα άνθρακα που γεφυρώνουν και στη θέση τους. Στο φάσμα 1 H-NMR που καταγράφεται στο CDCl 3, τα σήματα των πρωτονίων που βρίσκονται κοντά στα άτομα άνθρακα παρατηρούνται στα 1,873 ppm και τα σήματα των πρωτονίων στα γεφυρωμένα άτομα άνθρακα παρατηρούνται στα 13 C-NMR Το φάσμα, τα άτομα άνθρακα του κόμβου σημάτων και της γέφυρας εμφανίζονται στα 28,46 και 37,85 ppm, αντίστοιχα.

Τα φάσματα μάζας του αδαμαντανίου και των παραγώγων του είναι αρκετά χαρακτηριστικά. Η θέση της κύριας κορυφής στο φάσμα μάζας του αδαμαντανίου οφείλεται στην παρουσία του ιόντος στα προϊόντα ιονισμού

με αναλογία m/z = 136. Ως αποτέλεσμα κατακερματισμού του μοριακού ιόντος, ανιχνεύονται κορυφές με τιμές m/z ίσες με 93, 80, 79, 67, 41, 39.

Οπτική δραστηριότητα

Τα μόρια του αδαμαντάνιου που περιέχουν τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες στη θέση άτομα άνθρακα είναι χειρόμορφα και οπτικά ενεργά μπορεί να εφαρμοστεί το ίδιο εύκολα.

Το περιεχόμενο του άρθρου

ΑΔΑΜΑΝΘΑΝΗΣ– τρικυκλικός γεφυρωμένος υδρογονάνθρακας σύνθεσης C 10 H 16, το μόριο του οποίου αποτελείται από τρεις δακτυλίους κυκλοεξανίου. Η χωρική διάταξη των ατόμων άνθρακα στο μόριο αδαμαντάνης είναι η ίδια όπως στο κρυσταλλικό πλέγμα διαμαντιού. Σύμφωνα με τη συστηματική ονοματολογία, το αδαμαντάνιο πρέπει να ονομάζεται τρικυκλοδεκάνιο.

Το Αδαμαντάνιο συνήθως απεικονίζεται με έναν από τους ακόλουθους τρόπους:

Υπάρχει ένας μικρός αριθμός ουσιών στην οργανική χημεία που έχουν προσελκύσει τεράστιο ενδιαφέρον από χημικούς σε όλο τον κόσμο. Μεταξύ τέτοιων ενώσεων είναι οι δομές του βενζολίου, του σιδηροκενίου, του καρβορανίου, των φουλερενίων και του αδαμαντάνιου, ενώ υπάρχουν και άλλες μοριακές δομές που έχουν προκαλέσει και προκαλούν το ενδιαφέρον των οργανικών χημικών. Αυτό πιθανότατα οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην ασυνήθιστη δομή των ίδιων των μορίων, ειδικά στον υψηλό βαθμό συμμετρίας τους.

Η δομή του αδαμαντάνη.

Ο σκελετός άνθρακα του μορίου αδαμαντάνης είναι παρόμοιος με τη δομική μονάδα του διαμαντιού.

Γι' αυτό και το όνομα «αδαμαντάνη» προέρχεται από το ελληνικό «αδάμας» - διαμάντι. Πειραματικά ληφθέντα δομικά χαρακτηριστικά αδαμαντάνης:

Παρόμοια δομή διατηρείται σχεδόν σε όλα τα παράγωγα αδαμαντάνης, γεγονός που οφείλεται στην υψηλή σταθερότητα του πλαισίου αδαμαντάνης. Το Αδαμαντάνιο είναι ο ιδρυτής της ομόλογης σειράς της οικογένειας των υδρογονανθράκων με δομή που μοιάζει με ρόμβο, το διαμαντάνιο, το τριαμαντάνιο κ.λπ.:

Με βάση τη χημεία του αδαμαντανίου, προέκυψε και αναπτύχθηκε ένας από τους τομείς της σύγχρονης οργανικής χημείας - η χημεία των οργανικών πολυεδρών.

Το αδαμαντάνιο, παρά το χαμηλό μοριακό του βάρος, έχει ένα ασυνήθιστα υψηλό σημείο τήξης για κορεσμένους υδρογονάνθρακες - 269 ° C. Αυτή η ασυνήθιστα υψηλή θερμοκρασία οφείλεται στην υψηλή συμμετρία του άκαμπτου μορίου αδαμαντάνης που μοιάζει με διαμάντι. Ταυτόχρονα, η σχετικά ασθενής διαμοριακή αλληλεπίδραση στο κρυσταλλικό πλέγμα οδηγεί στο γεγονός ότι ο υδρογονάνθρακας εξαχνώνεται εύκολα, εν μέρει ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.

Σε αντίθεση με το ίδιο το αδαμαντάνιο, οι αλκυλο-υποκατεστημένες ενώσεις του τήκονται σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες (1-μεθυλαδαμαντάνιο στους 103°C και 1-αιθυλαδαμαντάνιο στους -58°C) λόγω παραβίασης της συμμετρίας του μορίου και αύξησης της δονητική και περιστροφική κινητικότητα των μονάδων του.

Παρά την απουσία ενός ασύμμετρου ατόμου άνθρακα στο αδαμαντάνιο (ένα άτομο άνθρακα συνδεδεμένο με τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες που βρίσκονται στις κορυφές του τετραέδρου), τα παράγωγα αδαμαντάνης που περιέχουν τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες στις θέσεις του κόμβου είναι οπτικά ενεργά. Το κέντρο του μορίου τέτοιων παραγώγων αδαμαντάνης παίζει το ρόλο ενός υποθετικού ασύμμετρου ατόμου άνθρακα.

Σε αυτή την περίπτωση, η οπτική δραστηριότητα οφείλεται στην εμφάνιση ενός ειδικού τύπου ασυμμετρίας - της ασυμμετρίας ενός μοριακού τετραέδρου. Το μέγεθος της οπτικής περιστροφής για τέτοιες συνδέσεις είναι μικρό και σπάνια υπερβαίνει τη 1°.

Εκτός από τα οπτικά, τα υποκατεστημένα αδαμαντάνια χαρακτηρίζονται από δομικό ισομερισμό, ανάλογα με το εάν ένας υποκαταστάτης είναι συνδεδεμένος στο κεντρικό ή στο γεφυρωμένο άτομο άνθρακα. Για παράδειγμα, είναι δυνατά 1- και 2-προπυλαδαμαντάνια, αντίστοιχα:

Για διυποκατεστημένα παράγωγα αδαμαντάνης με έναν υποκαταστάτη γεφύρωσης, ο χωρικός προσανατολισμός αυτού του υποκαταστάτη μπορεί να είναι αξονικός ( ΕΝΑ) ή ισημερινό ( μι), ανάλογα με τη θέση του υποκαταστάτη σε σχέση με το επίπεδο του δακτυλίου κυκλοεξανίου κοινό και στους δύο υποκαταστάτες (που φαίνεται με έντονους χαρακτήρες στο σχήμα), ή μπορεί να χαρακτηριστεί ως cis- και trans-. Για παράδειγμα, για το 1,3-διβρωμοαδαμαντάνιο, είναι δυνατά δύο ισομερή: 1,3 ΕΝΑ -διβρωμαδαμαντάνιο και 1,3 μι -διβρωμοδαμαντάνιο, αντίστοιχα:

Παρασκευή αδαμαντάνης και αλκυλικών παραγώγων του

Το μόνο φυσικό προϊόν που περιέχει αδαμαντάνιο και τα ομόλογά του είναι το λάδι. Το αδαμαντάνιο ελήφθη για πρώτη φορά κατά τη μελέτη του πετρελαίου από το κοίτασμα Hodonin (πρώην Τσεχοσλοβακία) το 1933 από τους S. Landa και V. Machacek. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε αδαμαντάνιο στο λάδι (συνήθως δεν ξεπερνά το 0,001% κατά βάρος), η παραγωγή του από αυτή την πρώτη ύλη δεν είναι πρακτική. Η ποσότητα αδαμαντάνης σε διαφορετικούς τύπους λαδιού εξαρτάται από τη χημική φύση του λαδιού. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε αδαμαντάνιο είναι σε λάδι ναφθενικού τύπου. Αντίθετα, το παραφινέλαιο περιέχει αδαμαντάνιο σε πολύ μικρότερες ποσότητες. Το λάδι περιέχει επίσης αλκυλικά παράγωγα του αδαμαντάνιου, συγκεκριμένα, 1-μεθυλ, 2-μεθυλαδαμαντάνια και 1-αιθυλο αδαμαντάνιο.

Δεδομένου ότι η απομόνωση του αδαμαντάνιου από το λάδι είναι πολύπλοκη λόγω της χαμηλής περιεκτικότητάς του, έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για τη χημική σύνθεση αυτής της ουσίας.

Για πρώτη φορά, το αδαμαντάνιο ελήφθη συνθετικά το 1941 από την ελβετική Prelog σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Ωστόσο, η συνολική απόδοση σε αδαμαντάνιο ήταν μόνο 1,5%. Έχουν προταθεί βελτιωμένες εκδοχές της παραπάνω σύνθεσης, αλλά η πολυπλοκότητα της σύνθεσης, καθώς και η πρακτική αδυναμία σύνθεσης υποκατεστημένων αδαμαντανίων, περιορίζει την παρασκευαστική αξία αυτής της μεθόδου.

Μια βιομηχανικά κατάλληλη μέθοδος για τη σύνθεση αδαμαντάνης από άμεσα διαθέσιμες πρώτες ύλες προτάθηκε και εφαρμόστηκε από τον Schleyer το 1957. Η μέθοδος αποτελείται από τον καταλυτικό ισομερισμό ενός τρικυκλικού υδρογονάνθρακα (σύμφωνα με τη συστηματική ονοματολογία - τρικυκλοδεκάνιο) σε αδαμαντάνιο:

Η μέθοδος είναι πρακτικά ενδιαφέρουσα, αφού το κυκλοπενταδιένιο είναι μια απολύτως προσβάσιμη ουσία (παράγεται από τη διάσπαση κλασμάτων πετρελαίου ως υποπροϊόν) και διμερίζεται εύκολα. Ανάλογα με τον καταλύτη που χρησιμοποιείται, οι αποδόσεις αδαμαντάνης ποικίλλουν σε μεγάλο εύρος. Διάφορα ισχυρά οξέα Lewis, όπως AlCl 3, SbF 5, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες. Οι αποδόσεις κυμαίνονται από 15 έως 40%.

Αυτή η μέθοδος είναι επίσης κατάλληλη για τη συνθετική παρασκευή διαφόρων αλκυλο-υποκατεστημένων αδαμαντανίων:

Είναι χαρακτηριστικό ότι η παρουσία αλκυλομάδων αυξάνει σημαντικά την απόδοση των τελικών προϊόντων ισομερισμού.

Υψηλές αποδόσεις αλκυλαδαμαντανίων επιτυγχάνονται με ισομερισμό (πάνω από αλογονίδια αλουμινίου ή σύμπλοκα που βασίζονται σε αυτά) τρικυκλικών υπερυδροαρωματικών υδρογονανθράκων της σύνθεσης C12–C14: υπερυδροακεναφθένιο, υπερυδροφθορένιο, υπερυδροανθρακένιο και άλλοι υδρογονάνθρακες.

Η απόδοση στην τελευταία αντίδραση είναι 96%.

Η διαθεσιμότητα των αρχικών ενώσεων (οι αντίστοιχοι αρωματικοί υδρογονάνθρακες απομονώνονται εύκολα σε σημαντικές ποσότητες από τα υγρά προϊόντα της οπτανθρακοποίησης) και η υψηλή απόδοση των τελικών προϊόντων ισομερισμού καθιστούν αυτή τη μέθοδο ελκυστική βιομηχανικά.

Οι περιγραφόμενες μέθοδοι καταλυτικού ισομερισμού υγρής φάσης χρησιμοποιούν καταλύτες (AlCl 3, SbF 5), οι οποίοι έχουν πολλά σημαντικά μειονεκτήματα: αυξημένη δραστηριότητα διάβρωσης, αστάθεια, αδυναμία αναγέννησης και σχηματισμό σημαντικών ποσοτήτων ρητίνης κατά την αντίδραση. Αυτός ήταν ο λόγος για τη μελέτη των ισομερών μετασχηματισμών πολυκυκλοαλκανίων χρησιμοποιώντας σταθερούς ετερογενείς καταλύτες τύπου οξέος που ελήφθησαν με βάση οξείδια μετάλλων. Έχουν προταθεί καταλύτες με βάση το οξείδιο του αργιλίου, οι οποίοι καθιστούν δυνατή τη λήψη αλκυλαδαμαντανίων σε αποδόσεις έως και 70%.

Οι καταλυτικές μέθοδοι για τον ισομερισμό πολυκυκλοαλκανίων είναι αποτελεσματικές μέθοδοι για την παραγωγή υδρογονανθράκων της σειράς αδαμαντάνης, πολλοί από αυτούς έχουν παρασκευαστική αξία και η διαδικασία λήψης αδαμαντάνης με ισομερισμό του υδρογονωμένου διμερούς κυκλοπενταδιενίου εφαρμόζεται σε βιομηχανική κλίμακα.

Ωστόσο, καθώς το μοριακό βάρος αυξάνεται και ο αριθμός των κύκλων στον μητρικό υδρογονάνθρακα αυξάνεται, ο ρυθμός αναδιάταξης σε αδαμαντανοειδείς υδρογονάνθρακες επιβραδύνεται. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι μέθοδοι ισομερισμού δεν δίνουν το επιθυμητό αποτέλεσμα. Έτσι, με τη βοήθειά τους είναι αδύνατο να ληφθούν 2-υποκατεστημένα αλκύλιο και αρυλαδαμαντάνια, επιπλέον, τα προϊόντα αντίδρασης, κατά κανόνα, αποτελούνται από ένα μείγμα πολλών ισομερών και πρέπει να διαχωριστούν, επομένως συνθετικές μέθοδοι για την παραγωγή υδρογονάνθρακες της σειράς αδαμαντάνης, με βάση τη χρήση λειτουργικών παραγώγων αδαμαντάνης ως πρώτες ύλες, καθώς και μεθόδους κυκλοποίησης - κατασκευή της δομής του αδαμαντάνη με βάση αλειφατικές μονο- και δικυκλικές ενώσεις. Οι συνθέσεις που βασίζονται σε λειτουργικά παράγωγα χρησιμοποιούνται ευρέως για τη λήψη μεμονωμένων αλκυλ-, κυκλοαλκυλ- και αρυλαδαμαντανίων. Οι μέθοδοι κυκλοποίησης χρησιμοποιούνται συνήθως στη σύνθεση πολυλειτουργικών παραγώγων αδαμαντάνης, υδρογονανθράκων αδαμαντάνης και των παραγώγων τους.

Μία από τις πρώτες επιτυχημένες συνθέσεις του 1-μεθυλαδαμαντανίου ήταν μια σύνθεση πολλαπλών σταδίων βασισμένη στο 1-βρωμοαδαμαντάνιο (η ρίζα αδαμαντυλίου συνήθως ορίζεται ως Ad στα σχήματα αντίδρασης):

Αργότερα, βρέθηκαν άλλοι πιο αποτελεσματικοί τρόποι σύνθεσης 1-μεθυλαδαμαντανίου.

Η μέθοδος που δίνεται παρακάτω μπορεί να θεωρηθεί ως μια γενική μέθοδος για τη σύνθεση αλκυλαδαμαντανών πολυυποκατεστημένης στις θέσεις των κόμβων. Επιτρέπει, αυξάνοντας σταδιακά την υδρογονανθρακική αλυσίδα, να ληφθούν αλκυλαδαμαντάνια με διαφορετικά μήκη αλκυλομάδων κανονικής δομής.

Η άμεση σύνθεση παραγώγων αδαμαντάνης που υποκαθίστανται σε θέσεις γεφύρωσης είναι δύσκολη λόγω της χαμηλής αντιδραστικότητας των γεφυρών ατόμων άνθρακα του πυρήνα αδαμαντάνης. Για τη σύνθεση παραγώγων 2-αλκυλίου του αδαμαντάνη, χρησιμοποιείται η αλληλεπίδραση των αντιδραστηρίων Grignard ή των παραγώγων αλκυλολιθίου με την άμεσα διαθέσιμη αδαμαντανόνη. Έτσι, το 2-μεθυλαδαμαντάνιο μπορεί να ληφθεί σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Όσο για άλλες μεθόδους για τη λήψη δομών αδαμαντάνης, οι πιο συνηθισμένες είναι μέθοδοι για τη σύνθεση με κυκλοποίηση παραγώγων δικυκλονονανίου. Αν και τέτοιες μέθοδοι είναι πολλαπλών σταδίων, επιτρέπουν την παρασκευή παραγώγων αδαμαντάνης με υποκαταστάτες που είναι δύσκολο να συντεθούν διαφορετικά:

Λειτουργικοποίηση των κομβικών θέσεων του πυρήνα αδαμανατανίου.

Είναι γνωστό ότι οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες, συμπεριλαμβανομένου του αδαμαντάνιου, χαρακτηρίζονται από χαμηλότερη αντιδραστικότητα σε σύγκριση με τους ακόρεστους και τους αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Αυτό οφείλεται στην περιοριστική φύση όλων των δεσμών C-C που σχηματίζονται από sp 3-υβριδισμένα άτομα άνθρακα. Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες με δομή πλαισίου περιέχουν επίσης μόνο δεσμούς s, ωστόσο, χαρακτηριστικά της δομής τους όπως η παρουσία πολλών τριτογενών ατόμων άνθρακα που εναλλάσσονται με γέφυρες μεθυλενίου και η ογκώδης δομή του κλωβού αυξάνουν την αντιδραστικότητα αυτών των ενώσεων, ειδικά σε ιοντικές αντιδράσεις . Η σχετικά υψηλή αντιδραστικότητα του αδαμαντανίου στις ιοντικές αντιδράσεις οφείλεται στην ιδιότητά του να σχηματίζει ένα αρκετά σταθερό καρβοκατιόν. Ο σχηματισμός καρβοκατιόντος αδαμαντυλίου καταγράφηκε, ειδικότερα, κατά τη δράση του πενταφθοριούχου αντιμονίου στο 1-φθοροαδαμαντάνιο:

Το κατιόν αδαμαντυλ παράγεται επίσης από 1-χλωρο-, οξυαδαμαντάνια σε υπεροξέα (SbF 5) ή σε «μαγικό οξύ» (SbF 5 σε HSO 3 F) σε περιβάλλον SO 2 και SO 2 ClF.

Οι πιο συχνές ιοντικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στις θέσεις των κόμβων του πυρήνα του αδαμαντάνιου είναι:

Το αδαμαντάνιο και τα παράγωγά του συνήθως βρωμιώνονται από μοριακό βρώμιο στην υγρή φάση, μια ιοντική διεργασία που καταλύεται από ένα οξύ Lewis και δεν είναι ευαίσθητη σε εκκινητές ριζών. Η χρήση των καταλυτών Friedel–Crafts καθιστά δυνατή την αντικατάσταση και των τεσσάρων ατόμων υδρογόνου στις θέσεις κόμβων του πυρήνα του αδαμαντάνιου με βρώμιο:

Υπό συνθήκες ιοντικής αλογόνωσης, η διαδικασία λαμβάνει χώρα επιλεκτικά στα κεντρικά άτομα άνθρακα του πυρήνα του αδαμαντάνη.

Σε αντίθεση με την ιοντική αλογόνωση, η αλογονοποίηση με ελεύθερες ρίζες του ίδιου του αδαμαντάνιου και των παραγώγων του οδηγεί σε ένα μείγμα προϊόντων που αποτελείται από 1- και 2-υποκατεστημένα παράγωγα.

Για τη λήψη παραγώγων φθοριούχου αδαμαντανίου, χρησιμοποιείται 1-αδαμαντανόλη:

Τα αλογονωμένα αδαμαντάνια χρησιμοποιούνται ευρέως για τη σύνθεση άλλων λειτουργικά υποκατεστημένα αδαμαντάνια. Η αντιδραστικότητα των παραγώγων αλογόνου αδαμαντάνης είναι μεγαλύτερη από αυτή άλλων κορεσμένων υδρογονανθράκων. Η οξείδωση του αδαμαντανίου με θειικό οξύ είναι μια σημαντική προπαρασκευαστική μέθοδος, καθώς επιτρέπει σε κάποιον να αποκτήσει αδαμαντανόνη σε υψηλή απόδοση:

Ταυτόχρονα, η αλληλεπίδραση του αδαμαντάνιου με το πυκνό θειικό οξύ σε ένα μέσο τριφθοροξικού ανυδρίτη καθιστά δυνατή τη λήψη ενός μείγματος 1- και 2-αδαμαντανολών, με κυρίαρχη περιεκτικότητα στην πρώτη από αυτές:

Για τη σύνθεση καρβοξυλικών οξέων της σειράς αδαμαντάνης, χρησιμοποιείται συχνότερα η αντίδραση καρβοξυλίωσης. Οι Koch και Haaf ήταν οι πρώτοι που πραγματοποίησαν την άμεση σύνθεση του 1-αδαμαντανεκαρβοξυλικού οξέος με αυτόν τον τρόπο το 1960. Η αντίδραση διεξάγεται σε πυκνό θειικό οξύ ή ελαιούχο, το οποίο εξασφαλίζει τον σχηματισμό κατιόντων αδαμαντυλίου.

Παρά την ασυνήθιστη δομή του αδαμαντάνιου, οι αντιδράσεις στις οποίες εισέρχεται είναι αρκετά παραδοσιακές για την οργανική χημεία. Η ιδιαιτερότητα του αδαμαντάνιου εκδηλώνεται είτε λόγω στερικών επιδράσεων που σχετίζονται με το μεγάλο μέγεθος της ρίζας αδαμαντυλίου, είτε με τη δυνατότητα σχηματισμού ενός σχετικά σταθερού κατιόντος αδαμαντυλίου.

Εφαρμογή.

Οι προοπτικές χρήσης παραγώγων αδαμαντάνης καθορίζονται από ένα σύνολο ειδικών ιδιοτήτων: το σχετικά μεγάλο μέγεθος της ρίζας αδαμαντυλίου (η διάμετρός της είναι 5 Α), η υψηλή λιποφιλικότητα (διαλυτότητα σε μη πολικούς διαλύτες) και η διαμορφωτική ακαμψία. Οι δύο τελευταίες ιδιότητες είναι ιδιαίτερα σημαντικές κατά τη δημιουργία νέων φαρμάκων. Η εισαγωγή μιας ρίζας αδαμαντυλίου γενικά αυξάνει τη θερμική σταθερότητα της ουσίας και την αντίστασή της στην οξείδωση και την έκθεση στην ακτινοβολία, κάτι που είναι σημαντικό, ιδιαίτερα, όταν παράγονται πολυμερή με συγκεκριμένες ιδιότητες.

Όλα αυτά προκάλεσαν μια μεγάλης κλίμακας έρευνα για νέα φάρμακα, πολυμερή υλικά, πρόσθετα για καύσιμα και έλαια, εκρηκτικά, υγρά καύσιμα πυραύλων και στατικές φάσεις για χρωματογραφία αερίου-υγρού με βάση παράγωγα αδαμαντάνης.

Το ίδιο το αδαμαντάνιο δεν χρησιμοποιείται επί του παρόντος, αλλά ορισμένα από τα παράγωγά του χρησιμοποιούνται ευρέως.

Τα παράγωγα αδαμαντάνης χρησιμοποιούνται κυρίως στη φαρμακευτική πρακτική.

Έτσι, τα φάρμακα ριμανταδίνη (υδροχλωρική 1-(1-αδαμαντυλ)αιθυλαμίνη) και αδαπρομίνη (υδροχλωρική α-προπυλ-1-αδαμαντυλ-αιθυλαμίνη) χρησιμοποιούνται ως φάρμακα για την αποτελεσματική πρόληψη ιογενών λοιμώξεων και αμανταδίνη (υδροχλωρική 1-αμινοαδαμαντάνη). και η γλουτανάνη (γλυκουρονίδιο 1-αμινοαδαμαντάνης) είναι αποτελεσματικά κατά του παρκινσονισμού που προκαλείται από διάφορες αιτίες, ιδίως από το νευροληπτικό και το μετατραυματικό σύνδρομο.

Τα ανάλογα πολυμερών αδαμαντάνης κατοχυρώνονται με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ως αντιιικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων, σε σχέση με τον HIV, πολυμερών αναλόγων του αδαμαντάνη.

Τα υποκατεστημένα αμίδια καρβοξυλικού οξέος αδαμαντάνης μπορούν να χρησιμεύσουν ως υπνωτικά. Η εισαγωγή ενός υπολείμματος αδαμαντυλίου στην 2-υδροξυναφθοκινόνη οδηγεί στην παραγωγή φαρμάκων κατά της ελονοσίας. Οι αδαμαντυλο αμινοαλκοόλες και τα άλατά τους έχουν έντονη ψυχοδιεγερτική δράση και είναι ελαφρώς τοξικά. Ορισμένες Ν-(αδαμαντ-2-υλ)ανιλίνες επιδεικνύουν νευροτροπική δράση και η βιολογική δράση της Ν-(αδαμαντ-2-υλ)εξαμεθυλενιμίνης εκδηλώνεται σε σχέση με το παρκινσονικό σύνδρομο.

Τα αλκυλικά παράγωγα του αδαμαντάνιου, ιδιαίτερα το 1,3-διμεθυλαδαμαντάνιο, χρησιμοποιούνται ως ρευστά εργασίας σε ορισμένες υδραυλικές εγκαταστάσεις. Η σκοπιμότητα της χρήσης τους εξηγείται από την υψηλή θερμική σταθερότητα των παραγώγων διαλκυλίου, τη χαμηλή τοξικότητά τους και τη μεγάλη διαφορά μεταξύ της κρίσιμης θερμοκρασίας και του σημείου βρασμού.

Στη χημεία των υψηλομοριακών ενώσεων, η εισαγωγή ενός υποκαταστάτη αδαμαντυλίου κατέστησε δυνατή σε πολλές περιπτώσεις τη βελτίωση των χαρακτηριστικών απόδοσης των πολυμερών υλικών. Τυπικά, τα πολυμερή που περιέχουν ένα θραύσμα αδαμαντυλίου είναι ανθεκτικά στη θερμότητα και το σημείο μαλακώματος τους είναι αρκετά υψηλό. Είναι αρκετά ανθεκτικά στην υδρόλυση, την οξείδωση και τη φωτόλυση. Όσον αφορά αυτές τις ιδιότητες, τα πολυμερή υλικά που περιέχουν αδαμαντάνιο είναι ανώτερα από πολλά γνωστά βιομηχανικά πολυμερή και μπορούν να βρουν εφαρμογή σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας ως δομικά, ηλεκτρικά μονωτικά και άλλα υλικά.

Βλαντιμίρ Κορόλκοφ

τρικυκλικός γεφυρωμένος υδρογονάνθρακας της σύνθεσης C 10 H 16, το μόριο του οποίου αποτελείται από τρεις δακτυλίους κυκλοεξανίου. Η χωρική διάταξη των ατόμων άνθρακα στο μόριο αδαμαντάνης είναι η ίδια όπως στο κρυσταλλικό πλέγμα διαμαντιού. Σύμφωνα με τη συστηματική ονοματολογία, το αδαμαντάνιο πρέπει να ονομάζεται τρικυκλοδεκάνιο.

Το Αδαμαντάνιο συνήθως απεικονίζεται με έναν από τους ακόλουθους τρόπους:

Υπάρχει ένας μικρός αριθμός ουσιών στην οργανική χημεία που έχουν προσελκύσει τεράστιο ενδιαφέρον από χημικούς σε όλο τον κόσμο. Ανάμεσα σε τέτοιες ενώσεις είναι οι δομές του βενζολίου, του σιδηροκενίου, του καρβορανίου, των φουλερενίων και του αδαμαντάνιου, υπάρχουν και άλλες μοριακές δομές που έχουν προκαλέσει και προκαλούν το ενδιαφέρον των οργανικών χημικών. Αυτό πιθανότατα οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην ασυνήθιστη δομή των ίδιων των μορίων, ειδικά στον υψηλό βαθμό συμμετρίας τους.

Η δομή του αδαμαντάνη. Ο σκελετός άνθρακα του μορίου αδαμαντάνης είναι παρόμοιος με τη δομική μονάδα του διαμαντιού.

Γι' αυτό και το όνομα «αδαμαντάνη» προέρχεται από το ελληνικό «

αδάμας » διαμάντι. Πειραματικά ληφθέντα δομικά χαρακτηριστικά αδαμαντάνης:

Παρόμοια δομή διατηρείται σχεδόν σε όλα τα παράγωγα αδαμαντάνης, γεγονός που οφείλεται στην υψηλή σταθερότητα του πλαισίου αδαμαντάνης. Το Αδαμαντάνιο είναι ο πρόγονος της ομόλογης σειράς της οικογένειας των υδρογονανθράκων με δομή που μοιάζει με ρόμβο, το διαμαντάνιο, το τριαμαντάνιο κ.λπ.:

Σε αντίθεση με το ίδιο το αδαμαντάνιο, οι αλκυλο-υποκατεστημένες ενώσεις του τήκονται σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες (1-μεθυλαδαμαντάνιο στους 103°C και 1-αιθυλαδαμαντάνιο στους 58°C) λόγω παραβίασης της συμμετρίας του μορίου και αύξησης της δόνησης και της περιστροφής κινητικότητα των μονάδων του.

Για παράδειγμα:

Σε αυτή την περίπτωση, η οπτική δραστηριότητα οφείλεται στην εμφάνιση ενός ειδικού τύπου ασυμμετρίας - της ασυμμετρίας του μοριακού τετραέδρου. Το μέγεθος της οπτικής περιστροφής για τέτοιες συνδέσεις είναι μικρό και σπάνια υπερβαίνει τη 1°.

Παρασκευή αδαμαντάνης και αλκυλικών παραγώγων του Το μόνο φυσικό προϊόν που περιέχει αδαμαντάνιο και τα ομόλογά του είναι το λάδι. Το αδαμαντάνιο ελήφθη για πρώτη φορά κατά τη μελέτη του πετρελαίου από το κοίτασμα Hodonin (πρώην Τσεχοσλοβακία) το 1933 από τους S. Landa και V. Machacek. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε αδαμαντάνιο στο λάδι (συνήθως δεν ξεπερνά το 0,001% κατά βάρος), η παραγωγή του από αυτή την πρώτη ύλη δεν είναι πρακτική. Η ποσότητα αδαμαντάνης σε διαφορετικούς τύπους λαδιού εξαρτάται από τη χημική φύση του λαδιού. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε αδαμαντάνιο είναι σε λάδι ναφθενικού τύπου. Αντίθετα, το παραφινέλαιο περιέχει αδαμαντάνιο σε πολύ μικρότερες ποσότητες. Το λάδι περιέχει επίσης αλκυλικά παράγωγα του αδαμαντάνιου, συγκεκριμένα, 1-μεθυλ, 2-μεθυλαδαμαντάνια και 1-αιθυλο αδαμαντάνιο.

Για πρώτη φορά, το αδαμαντάνιο ελήφθη συνθετικά το 1941 από την ελβετική Prelog σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Μια βιομηχανικά κατάλληλη μέθοδος για τη σύνθεση αδαμαντάνης από άμεσα διαθέσιμες πρώτες ύλες προτάθηκε και εφαρμόστηκε από τον Schleyer το 1957. Η μέθοδος αποτελείται από τον καταλυτικό ισομερισμό ενός τρικυκλικού υδρογονάνθρακα (σύμφωνα με τη συστηματική ονοματολογία τρικυκλοδεκάνιο) σε αδαμαντάνιο:

Η μέθοδος είναι πρακτικά ενδιαφέρουσα, αφού το κυκλοπενταδιένιο είναι μια απολύτως προσβάσιμη ουσία (παράγεται από τη διάσπαση κλασμάτων πετρελαίου ως υποπροϊόν) και διμερίζεται εύκολα. Ανάλογα με τον καταλύτη που χρησιμοποιείται, οι αποδόσεις αδαμαντάνης ποικίλλουν σε μεγάλο εύρος. Διάφορα ισχυρά οξέα Lewis μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες, όπως π.χ

AlCl3, SbF 5 . Οι αποδόσεις κυμαίνονται από 15 έως 40%.

Υψηλές αποδόσεις αλκυλαδαμαντανίων επιτυγχάνονται με ισομερισμό (πάνω από αλογονίδια αργιλίου ή σύμπλοκα που βασίζονται σε αυτά) τρικυκλικών υπερυδροαρωματικών υδρογονανθράκων της σύνθεσης C 12 C 14: υπερυδροακεναφθένιο, υπερυδροφθορένιο, υπερυδροανθρακένιο και άλλους υδρογονάνθρακες.

Η απόδοση στην τελευταία αντίδραση είναι 96%.

Στις περιγραφόμενες μεθόδους καταλυτικού ισομερισμού υγρής φάσης, χρησιμοποιούνται καταλύτες (

AlCl3, SbF 5), τα οποία έχουν μια σειρά από σημαντικά μειονεκτήματα: αυξημένη δραστηριότητα διάβρωσης, αστάθεια, αδυναμία αναγέννησης και σχηματισμό σημαντικών ποσοτήτων ρητίνης κατά την αντίδραση. Αυτός ήταν ο λόγος για τη μελέτη των ισομερών μετασχηματισμών πολυκυκλοαλκανίων χρησιμοποιώντας σταθερούς ετερογενείς καταλύτες τύπου οξέος που ελήφθησαν με βάση οξείδια μετάλλων. Έχουν προταθεί καταλύτες με βάση το οξείδιο του αλουμινίου, οι οποίοι καθιστούν δυνατή τη λήψη αλκυλαδαμαντανίων σε αποδόσεις έως και 70%.

Οι καταλυτικές μέθοδοι για τον ισομερισμό πολυκυκλοαλκανίων είναι αποτελεσματικές μέθοδοι για την παραγωγή υδρογονανθράκων της σειράς αδαμαντάνης, πολλοί από αυτούς έχουν παρασκευαστική αξία και η διαδικασία παραγωγής αδαμαντάνης με ισομερισμό του υδρογονωμένου διμερούς κυκλοπενταδιενίου εφαρμόζεται σε βιομηχανική κλίμακα.

Ωστόσο, καθώς το μοριακό βάρος αυξάνεται και ο αριθμός των κύκλων στον μητρικό υδρογονάνθρακα αυξάνεται, ο ρυθμός αναδιάταξης σε αδαμαντανοειδείς υδρογονάνθρακες επιβραδύνεται. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι μέθοδοι ισομερισμού δεν δίνουν το επιθυμητό αποτέλεσμα. Έτσι, με τη βοήθειά τους είναι αδύνατο να ληφθούν 2-υποκατεστημένα αλκύλιο και αρυλαδαμαντάνια, επιπλέον, τα προϊόντα αντίδρασης, κατά κανόνα, αποτελούνται από ένα μείγμα πολλών ισομερών και πρέπει να διαχωριστούν, επομένως συνθετικές μέθοδοι για την παραγωγή υδρογονάνθρακες της σειράς αδαμαντάνης, που βασίζονται στη χρήση λειτουργικών παραγώγων αδαμαντάνης ως πρώτες ύλες, καθώς και σε μεθόδους κυκλοποίησης που κατασκευάζουν τη δομή του αδαμαντάνη με βάση αλειφατικές μονο- και δικυκλικές ενώσεις. Οι συνθέσεις που βασίζονται σε λειτουργικά παράγωγα χρησιμοποιούνται ευρέως για τη λήψη μεμονωμένων αλκυλ-, κυκλοαλκυλ- και αρυλαδαμτανανίων. Οι μέθοδοι κυκλοποίησης χρησιμοποιούνται συνήθως στη σύνθεση πολυλειτουργικών παραγώγων αδαμαντάνης, υδρογονανθράκων αδαμαντάνης και των παραγώγων τους.

Μία από τις πρώτες επιτυχημένες συνθέσεις του 1-μεθυλαδαμαντανίου ήταν μια σύνθεση πολλαπλών σταδίων βασισμένη στο 1-βρωμοαδαμαντάνιο (συνήθως η ρίζα αδαμαντυλίου ορίζεται στα σχήματα αντίδρασης ως

Ενα δ ):

Αργότερα, βρέθηκαν άλλοι πιο αποτελεσματικοί τρόποι σύνθεσης 1-μεθυλαδαμαντανίου.

Λειτουργικοποίηση των κομβικών θέσεων του πυρήνα αδαμανατανίου. Είναι γνωστό ότι οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες, συμπεριλαμβανομένου του αδαμαντάνιου, χαρακτηρίζονται από χαμηλότερη αντιδραστικότητα σε σύγκριση με τους ακόρεστους και τους αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Αυτό οφείλεται στην περιοριστική φύση όλων των δεσμών C-C που σχηματίζονται από sp 3-υβριδισμένα άτομα άνθρακα. Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες με δομή πλαισίου περιέχουν επίσης μόνομικρό -Οι δεσμοί, ωστόσο, τέτοια χαρακτηριστικά της δομής τους όπως η παρουσία πολλών τριτοταγών ατόμων άνθρακα που εναλλάσσονται με γέφυρες μεθυλενίου και η ογκώδης δομή του κυττάρου αυξάνουν την αντιδραστικότητα αυτών των ενώσεων, ειδικά σε αντιδράσεις ιοντικού τύπου. Η σχετικά υψηλή αντιδραστικότητα του αδαμαντανίου στις ιοντικές αντιδράσεις οφείλεται στην ιδιότητά του να σχηματίζει ένα αρκετά σταθερό καρβοκατιόν. Ο σχηματισμός καρβοκατιόντος αδαμαντυλίου καταγράφηκε, ειδικότερα, κατά τη δράση του πενταφθοριούχου αντιμονίου στο 1-φθοροαδαμαντάνιο:

Οι πιο συχνές ιοντικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στις θέσεις των κόμβων του πυρήνα του αδαμαντάνιου είναι:

Το Crafts σάς επιτρέπει να αντικαταστήσετε και τα τέσσερα άτομα υδρογόνου στις θέσεις των κόμβων του πυρήνα του αδαμαντάνιου με βρώμιο:

Για τη λήψη παραγώγων φθοριούχου αδαμαντανίου, χρησιμοποιείται 1-αδαμαντανόλη:

Είναι πιο βολικό να ληφθεί 1-αμινοαδαμαντάνιο με μια αντίδραση Ritter ενός σταδίου, η οποία αποτελείται από την αλληλεπίδραση του ίδιου του αδαμαντάνιου ή του 1-βρωμοαδαμαντάνιου με το νιτρίλιο (συνήθως ακετονιτρίλιο) παρουσία τρίβει-βουτυλική αλκοόλη υπό την επίδραση βρωμίου σε θειικό οξύ:

Η επακόλουθη υδρόλυση του προκύπτοντος αμιδίου οδηγεί σε 1-αμινοαδαμαντάνιο.

Μεταξύ των αντιδράσεων ενεργοποίησης αδαμαντάνης, υπάρχει μια ενδιαφέρουσα μέθοδος για την ενεργοποίηση του δεσμού C-H στον πυρήνα αδαμαντάνης, που προτείνεται από την Ola χρησιμοποιώντας χλωριούχο αργίλιο σε μεθυλενοχλωρίδιο παρουσία τριχλωριούχου φωσφόρου. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζονται διχλωροφωσφορυλιωμένα παράγωγα σε αποδόσεις 40-60%.

Εφαρμογή. Οι προοπτικές χρήσης παραγώγων αδαμαντάνης καθορίζονται από ένα σύνολο συγκεκριμένων ιδιοτήτων: το σχετικά μεγάλο μέγεθος της ρίζας αδαμαντυλίου (η διάμετρός της είναι 5Å), υψηλή λιποφιλικότητα (διαλυτότητα σε μη πολικούς διαλύτες), διαμορφωτική ακαμψία. Οι δύο τελευταίες ιδιότητες είναι ιδιαίτερα σημαντικές κατά τη δημιουργία νέων φαρμάκων. Η εισαγωγή μιας ρίζας αδαμαντυλίου γενικά αυξάνει τη θερμική σταθερότητα της ουσίας και την αντίστασή της στην οξείδωση και την έκθεση στην ακτινοβολία, κάτι που είναι σημαντικό, ιδιαίτερα, όταν παράγονται πολυμερή με συγκεκριμένες ιδιότητες.

Τα παράγωγα αδαμαντάνης χρησιμοποιούνται κυρίως στη φαρμακευτική πρακτική.

Έτσι, τα φάρμακα ρεμανταδίνη (υδροχλωρική 1-(1-αδαμαντυλ)αιθυλαμίνη) και αδαπρομίνη (

ένα Η υδροχλωρική προπυλ-1-αδαμαντυλ-αιθυλαμίνη) χρησιμοποιούνται ως φάρμακα για την αποτελεσματική πρόληψη ιογενών λοιμώξεων και η αμανταδίνη (υδροχλωρική 1-αμινοαδαμαντάνη) και η γλουταντάνη (γλυκουρονίδιο 1-αμινοαδαμαντάνη) είναι αποτελεσματικές στον παρκινσονισμό που προκαλείται από διάφορες αιτίες, ιδίως νευροληπτικό και μετατραυματικό σύνδρομο.

Ν Οι -(αδαμαντ-2-υλ)ανιλίνες επιδεικνύουν νευροτροπική δράση και βιολογική δράσηΝ Η -(αδαμαντ-2-υλ)εξαμεθυλενοϊμίνη εκδηλώνεται σε σχέση με το παρκινσονικό σύνδρομο.

Βλαντιμίρ Κορόλκοφ

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Bagriy E.I. Αδαμαντάνιο: Παρασκευή, ιδιότητες, εφαρμογή. Μ., Επιστήμη, 1989
Morozov I.S., Petrov V.I., Sergeeva S.A. Φαρμακολογία αδαμαντανών. Volgograd: μέλι Βόλγκογκραντ. Ακαδημία, 2001