ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2021, том 91, № 12, с. 1917-1928

К 100-летию со дня рождения М.Г. Воронкова

УДК 547.918: 547.455.623

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 1-ГЕРМАТРАНОЛГИДРАТА

С ДИКАРБОНОВЫМИ КИСЛОТАМИ

^aИркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова 83, Иркутск, 664074 Россия

^bИнститут химии Вьетнамской академии наук и технологий, Ханой, 10000 Вьетнам

*e-mail: baryshok@istu.edu

Поступило в Редакцию 1 сентября 2021 г.

После доработки 1 ноября 2021 г.

Принято к печати 3 ноября 2021 г.

Исследовано взаимодействие 1-герматранолгидрата с малоновой, янтарной, малеиновой, пробковой и

себациновой кислотами и бистриметилсилиловым эфиром янтарной кислоты, а также бис(герма-

тран-1-ил)оксана с янтарной кислотой в среде ацетонитрила, воды, метанола, диметилсульфоксида и

о-ксилола. В органических растворителях образуются моно- и дикарбоксизамещенные 1-герматрана,

которые, как и 1-герматранол, обратимо гидролизуются водой в кислотной среде. Удаление воды из

реакционных смесей ее испарением и в топохимической реакции повышает выход этерифицированного

1-герматранола.

Ключевые слова: 1-герматранолгидрат, дикарбоновые кислоты, бис(герматран-1-ил)оксид, этерифика-

ция, гидролиз, топохимическая реакция

DOI: 10.31857/S0044460X21120118

Герматраны обладают широким спектром био-

Первый

1-ацилоксигерматран

логического действия [1-14]. Они проявляют про-

RC(O)OGe(OCH₂CH₂)₃N, R = Me, синтезирован

тивоопухолевый, иммуностимулирующий и рано-

реакцией 98%-ной уксусной кислоты и ее анги-

заживляющий эффекты, полезны при нарушениях

дрида с 1-метоксигерматраном при 100С в среде

обмена веществ, хронических респираторных и

о-дихлорбензола [Гар Т.К. и др., ЖОХ, 1979, Т. 49,

сердечно-сосудистых заболеваниях, болезнях ор-

вып. 7]. 1-Дихлор- и дифенилацетоксигерматран

ганов пищеварения, печени, почек, некоторых

(R = Cl₂CH и Ph₂CH) получены реакцией 1-ме-

формах аллергии, гипертонии и катаракте. 1-Гер-

токсигерматрана с дихлор- и дифенилуксусной

матранолгидрат стимулирует иммунную систему

кислотами в среде кипящего о-ксилола [15]. Из

[6, 7], может быть использован для профилакти-

1-хлоргерматрана и соответствующих калиевых

ки пародонтита, гингивита и кариеса [8], облада-

солей карбоновых кислот в этом же растворителе

ет гемоглобинопротекторным и аниоксидантным

синтезированы 1-ароилокси-, 1-арилоксиацеток-

действием, активирует триптофанил-τРНК-синте-

си-, 1-α-карбоксифурил- и 1- α-карбокситиенил-

тазу [9], интенсифицирует рост растений [10, 11].

герматраны [16]. 1-Ацилоксигерматраны удалось

Композиции герматранов с лекарственными пре-

получить также последовательной реакцией диок-

паратами и биологически активными веществами,

сида германия с триэтаноламином и карбоновыми

кислотами в среде о-ксилола или изоамилового

в том числе с карбоновыми кислотами, представ-

спирта [17].

ленные как комплексные соединения, снижают

токсический эффект и увеличивают лечебный эф-

Сообщалось о синтезе 1-карбоксизамещенных

фект фармакологических препаратов [12-14].

герматрана, в том числе производных дикарбоно-

1917

1918

БАРЫШОК, ЛЕ

Схема 1.

HOGe(OCH₂CH₂)₃N:

C XCOOH

X = -CH₂CH(OH)-, -CH₂CH₂C(O)^-; C(O)CH₂-; -CH₂CH₂-; -CH=CH-.

Схема 2.

HOC(O)CH₂COOH

N(CH₂CH₂O)₃GeOH^.H₂O

N(CH₂CH₂O)₃GeOC(O)CH₂C(O)OH

-2H₂O

[N(CH₂CH₂O)₃GeOC(O)]₂CH₂

N(CH₂CH₂O)₃GeOC(O)CH₃

2б

-2H₂O

вых кислот реакцией замещения гидроксильной

Продукты взаимодействия

1-герматранолги-

группы в 1-герматранолгидрате карбоксильным

драта с органическими кислотами как в воде, так

анионом аммониевой соли соответствующей кар-

и в этаноле, представлены как аммониевые соли

боновой кислоты без приведения характеристик

1-герматранола

[HN⁺(CH₂CH₂O)₃GeOH]RCOO^-,

индивидуальных соединений [18].

водородные комплексы по атому кислорода или

карбоксилатные по атому Ge: HOGe(OCH₂CH₂)₃N^.

Взаимодействие

1-герматранолгидрата

1 со

HOC(O)XC(O)OH

[Х

-CH₂(OH)CH-,

щавелевой кислотой в среде диметилсульфок-

–СН₂СН₂(O)С-, -С(О)СН₂-, -CH₂CH₂-, -СН=СН-]

сида и ацетонитрила наряду с 1-герматранилок-

[12-14]. Для таких комплексов предполагалось

салатами приводит к образованию продукта ги-

также координационное взаимодействие атома

дролитического расщепления герматранового

азота герматрана с карбонильным атомом углерода

остова - бис(оксалато-О,O′-)дигидроксигерманата

органической кислоты (схема 1) [14].

триэтаноламмония, а кипячение в изоамиловом

спирте ведет преимущественно к реакции эте-

Методом РФА установлена топохимическая

рификации им, с выходом 1-изоамилоксигерма-

реакция между смесями 1-герматранолгидрата с

трана более 90%. Реакция герматранола 1 с этой

лимонной кислотой в диапазоне соотношений от

кислотой в водной среде при 20-25°С быстро

80:20 до 20:80, по предположению авторов, приво-

приводит к расщеплению герматранового остова

дящая к образованию аморфной фазы комплекса

с образованием бис(оксалато-О,O′-)дигидрокси-

1-герматранола и лимонной кислоты [22].

германата триэтаноламмония [(C₂O₄)₂Ge(OH)₂]^-·

Таким образом, строение аддуктов реакции

H⁺·[(HOCH₂CH₂)₃NH]⁺[19]. При взаимодействии

1-герматранов с полидентатными карбоновыми

гидрата 1-герматранола, с D-винной кислотой в

кислотами, обладающих высокой биологической

водной среде герматрановый цикл разрушается

активностью, до сих пор надежно не установле-

и образуется бис(μ-тартрато)ди(гидроксо)герма-

но. Ряд таких кислот, будучи постоянными компо-

нат(IV) триэтаноламмония [20]. Этот комплекс

нентами крови и митохондрий всех клеток, могут

рекомендован в качестве средства, повышающего

выполнять функцию транспорта германия в ткани

статическую и динамическую работоспособность

живых организмов. Поскольку соединения крем-

[21].

ния и германия образуют, как правило, комплек-

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 1-ГЕРМАТРАНОЛГИДРАТА

1919

Таблица 1. Выходы (мол%) продуктов реакции гидрата 1-герматранола с малоновой кислотой по данным ЯМР ¹Н

N(CH₂CH₂O)₃GeOC(O)СН₂COOX

Т,

№

Растворитель

Время, ч

2б

°С

2а (Х = H)

[Х = Ge(OCH₂CH₂)₃N]

CH₃CN

2^а

7.6

46.6

30.7

Н₂О

2^а

3.2

24.2

5.9

7.9

Н₂О

1^а

3.4

23.1

10.1

14.1

Н₂О

1^б

65.0^б

Н₂О

2^а,в

0.4

19.3

6.4

30.9

^аПосле выдерживания сухой реакционной смеси в вакууме 2 мм рт. ст. при 50°С до постоянной массы.

^б Реакционная масса.

^в Мольное отношение герматранолгидрата и малоновой кислоты 1:4.

сы аналогичной структуры, можно предположить,

ния с соответствующей германиевой кислотой. В

что присутствующая в крови монокремниевая

то же время последующее высушивание реакцион-

кислота связана с полидентатными карбоновыми

ного остатка при 50°С в вакууме также приводит к

кислотами и в этой форме доставляется в клетки

продуктам Ge-карбоксилирования 2а и 2б, хотя и

тканей и органов. Однако в отличие от германи-

с гораздо меньшими выходами, чем в ацетонитри-

евой кислоты кремневая кислота в мономерном

ле. При этом выход симметричного продукта 2б

виде устойчива в растворах лишь в ультранизкой

совсем низок. Реакционная масса, полученная из

концентрации и исследование ее комплексообра-

водных растворов после выдерживания в вакууме

зования весьма затруднительно.

содержит также бис(герматран-1-ил)оксан 5.

В настоящей работе исследовано взаимодей-

Взаимодействие 1-герматранола с янтарной

ствие гидрата 1-герматранола с малоновой, янтар-

кислотой и ее триметилсилиловым эфиром.

ной, малеиновой, пробковой и себациновой кисло-

Подобно малоновой, янтарная кислота более энер-

тами, бис-триметилсилиловым эфиром янтарной

гично этерифицирует герматранол в среде ацето-

кислоты, а также бис(герматран-1-ил)оксана с ян-

нитрила. Проведение реакции в среде кипящего

тарной кислотой в среде ацетонитрила, диметил-

CD₃CN за 2 ч приводит к образованию в растворе

сульфоксида, метанола и воды.

39.0 и 6.5 мол% соединения 6а и 1,2-бис(1-гер-

Взаимодействие 1-герматранола и бис(гер-

матраноксикарбонил)этана

6б соответственно

матран-1-ил)оксана с малоновой кислотой.

(табл. 2). После упаривания досуха реакционной

Основными продуктами реакции герматранола 1

смеси, полученной в CH₃CN в этих условиях, пре-

и малоновой кислоты при двухчасовом кипяче-

вращение герматранола в 1-карбоксизамещенные

нии в ацетонитриле являются соединения 2а и 2б

герматраны 6а и 6б составляет уже 75.9%.

(схема 2).

Янтарная кислота в водной среде приводит к

Несмотря на относительно низкую температу-

гидролизу герматранола до сукцината триэтано-

ру процесса в ацетонитриле образуется также про-

ламмония 7 и германиевой кислоты. Степень ги-

дукт декарбоксилирования - 1-ацетоксигерматран

дролиза зависит от его продолжительности, тем-

3 с выходом 7.6% (табл. 1).

пературы и соотношения герматранола с янтарной

Также как при взаимодействии герматранола 1

кислотой. При последующем выдерживании су-

со щавелевой и винной кислотами [21, 22], реак-

хих смесей герматранола и сукцината триэтано-

ция с малоновой кислотой в водной среде приво-

ламмония при 50-60°С и пониженном давлении

дит к разрушению герматранового остова. Однако

образуются продукты карбоксилирования 6а и 6б,

в этом случае образуется малонат триэтаноламмо-

хотя и с меньшими выходами, чем в среде CH₃CN.

ния 4 (30.9 мол%), а не комплекс триэтаноламмо-

Повышение содержания исходного герматрано-

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

1920

БАРЫШОК, ЛЕ

Таблица 2. Выходы (мол%) продуктов реакции гидрата 1-герматранола с янтарной кислотой по данным ЯМР ¹Н

N(CH₂CH₂O)₃GeOC(O)(СН₂)₂COOX

№

Растворитель

Т, °С

Время, ч

6б

6а (Х = H)

[Х = Ge(OCH₂CH₂)₃N]

CD₃CN

2^а

39.0

6.5

CН₃CN

65.3

10.6

CН₃CN

2^б

45.7

9.4

1.8

CН₃CN

2^б,в

47.5

9.0

1.6

Н₂О

2^г

27.1

4.1

Н₂О

2^д

38.7

6.6

2.5

D₂О

1^д,е

79.5

Н₂О

1^г

22.1

2.5

Н₂О

3^г

7.8

Н₂О

240^г

23.2

2.0

^а Реакционная масса.

^бПосле выдерживания сухой реакционной смеси в вакууме 2 мм рт. ст. при 50°С до постоянной массы.

^в Мольное отношение герматранолгидрат:янтарная кислота 2:1.

^г После выдерживания сухой реакционной смеси в вакууме 2 мм рт. ст. при 25°С в течение 2 ч.

^дМольное отношение герматранолгидрат:янтарная кислота 1:4.

^е Выдержанная в вакууме реакционная смесь, растворенная в D₂O.

ла относительно янтарной кислоты способствует

Взаимодействие 1-герматранола с бис(триме-

образованию бис(герматран-1-ил)оксана

5. По-

тилсилил)сукцинатом в мольном соотношении 2:1

в о-ксилоле приводит к моно- и дигерматранилза-

вторное растворение реакционных смесей в воде

мещенному сукцинатам 6а, 6б (схема 3).

приводит к полному гидролизу карбоксилатов 6а и

Выходы соединения 6а (16.5 и 29.0 мол% за

6б, а также бис(герматран-1-ил)оксана 5 и частич-

10 и 21 ч соответственно) близки к полученным

ному гидролизу исходного герматранола 1 до сук-

из 1-герматранола и янтарной кислоты в водной

цината триэтаноламмония и ортогерманиевой кис-

среде с последующей топохимической реакцией.

лоты. При мольном соотношении герматранола и

Однако реакция между 1-герматранолом и силило-

янтарной кислоты, равном 1:4, в спектре ЯМР ¹Н

вым эфиром янтарной кислоты в кипящем о-кси-

раствора реакционной смеси в D₂O кроме избытка

лоле длительностью 21 ч отличается существенно

янтарной кислоты наблюдаются лишь 1-герматра-

более высоким выходом симметричного продукта

нол 1 и сукцинат триэтаноламмония 7 в мольном

6б (37.8 мол%), более чем в полтора раз превышая

соотношении 1:3.9.

выход монозамещенного продукта 6а (29.0 мол%).

Схема 3.

N(CH₂CH₂O)₃GeOCCH₂CH₂COH

Me₃SiOCCH₂CH₂COSiMe₃

о-ксилол

140^оС

[N(CH₂CH₂O)₃GeOCCH₂]₂

6б

2 N(CH₂CH₂O)₃GeOH

HOC(O)CH₂CH₂COOH + (Me₃Si)₂O

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 1-ГЕРМАТРАНОЛГИДРАТА

1921

Схема 4.

N(CH₂CH₂O)₃GeOCCH₂CH₂COH

HOC(O)(CH₂)₂COOH

[N(CH₂CH₂O)₃Ge]₂O

[N(CH₂CH₂O)₃GeOCCH₂]₂

6б

H₂O

2 N(CH₂CH₂O)₃GeOH

Схема 5.

C¹H

O¹

C¹H₂

C²H₂

O²

C²H2

O²

C¹H₂

O¹

C¹H₂

O C²H₂

O²

C²H

Янтарная кислота расщепляет гермоксановую

де ДМСО при нагревании до 100°С в течение 6 ч

связь в бис(герматран-1-ил)оксане 5 с образовани-

преимущественно образуется герматранол, а соот-

ем продуктов карбоксилирования 6а, 6б и герма-

ношение продуктов карбоксилирования 6а, 6б ста-

транола 1 (схема 4).

новится обратным - 29.4 и 10.0% соответственно.

На соотношение продуктов этой реакции влия-

Совпадение в спектрах ЯМР химических сдви-

ет относительное содержание реагентов и природа

гов ¹Н и ¹³С групп С¹Н₂ и С²Н₂ для 1-заместите-

растворителя. После кипячения в о-ксилоле смеси

ля в несимметричном Ge-замещенном сукцинате

бис(герматран-1-ил)оксана и янтарной кислоты в

6а (табл. 3) может быть обусловлено быстрым (в

течение 5 ч в мольном соотношении 2:1 содержа-

шкале времени ЯМР) динамическим равновесием

ние соединения 6а составляет менее 2.0%, а сое-

между структурами А и Б в растворе с поперемен-

динения 6б - достигает 24.0 мол%. При соотно-

шении 1:1 выходы соединений 6а и 6б составляют

ным отщеплением-присоединением карбоксиль-

13.4 и 78.1 мол% соответственно. В реакции бис-

ных групп, усредняющим электронное окружение

(герматран-1-ил)оксана с янтарной кислотой в сре-

вокруг атомов С¹ и С² (схема 5).

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

1922

БАРЫШОК, ЛЕ

Таблица 3. Химические сдвиги ¹Н и ¹³C в спектрах ЯМР герматраниловых эфиров дикарбоновых кислот

XOC(O)YCOOGe(OCH₂CH₂)₃N

№

Растворитель

δ_Н, м. д. (J, Гц)

δ_С, м. д.

2а

CH₂

ДМСО-d₆

2.96 т (6H, NCH₂, ³J_HH 5.6),

3.70 т (6H, OCH₂, ³J_HH 5.6),

3.13 c (2H, CH₂)

2б

Ge(OCH₂CH₂)₃N

CH₂

ДМСО-d₆

2.79 т (12Н, NCH₂, ³J_HH 5.7),

52.36 (NCH₂),

3.65 т (12Н, OCH₂, ³J_HH 5.6)

57.59 (OCH₂)

6а

(CH₂)₂

CD₃CN

2.96 т (6Н, NCH₂, ³J_HH 5.7),

29.21, 31.04 (CH₂),

3.79 т (6Н, OCH₂, ³J_HH 5.7),

52.53 (NCH₂), 58.03

2.44 с (4Н, CH₂)

(OCH₂)

6б

Ge(OCH₂CH₂)₃N

(CH₂)₂

CD₃CN

2.96 т (12Н, NCH₂, ³J_HH 5.7),

29.90 (CH₂), 50.84

3.79 т (12Н, OCH₂, ³J_HH 5.7),

(NCH₂), 56.01

2.35 с (4Н, CH₂)

(OCH₂)

ДМСО-d₆

2.94 т (6Н, NCH₂, ³J_HH 5.4),

28.81, 30.60 (CH₂),

3.70 т (6Н, OCH₂, ³J_HH 5.6),

51.07 (NCH₂), 56.59

2.34 с (4Н, CH₂)

(OCH₂), 173.57

(C=O)

8а

CH=CH

ДМСО-d₆

2.97 т (6Н, NCH₂, ³J_HH 5.6),

3.73 т (6Н, OCH₂, ³J_HH 5.6),

6.08 д (1Н, НС=СНСО, ³J_HH

11.9), 6.45 д (1Н, НС=СНСО,

³J_HH 11.9)

8б

Ge(OCH₂CH₂)₃N

CH=CH

ДМСО-d₆

2.91 т (12Н, NCH₂, ³J_HH 5.6),

3.69 т (12Н, OCH₂, ³J_HH 5.4),

6.17 с (2Н, СН=СН)

Ge(OCH₂CH₂)₃N

(CH₂)₆

ДМСО-d₆

1.24 м (4Н, СН_24,5),

1.41 т (4Н, СН_23,6, ³J_HH 7.3),

2.08 т (4Н, СН_22,7, ³J_HH 7.3),

2.94 т (6Н, NCH₂, ³J_HH 5.6),

3.70 т (6Н, OCH₂, ³J_HH 5.6)

Ge(OCH₂CH₂)₃N

(CH₂)₈

ДМСО-d₆

1.24 c (8Н, СН_24-7),

1.42 м (4Н, СН_23,8)

2.08 т (4Н, СН_22,9, ³J_HH 7.3),

2.94 т (6Н, NCH₂, ³J_HH 5.4),

3.70 т (6Н, OCH₂, ³J_HH 5.4)

Взаимодействие 1-герматранола с малеино-

ния 8а. Выход бис(герматран-1-ил)малеината 8б

вой кислотой. При взаимодействии гидрата 1-гер-

втрое ниже (12.5 мол%). Подобно реакции герма-

матранола 1 с малеиновой кислотой в среде ацето-

транола со щавелевой кислотой образуются также

нитрила с последующим выдерживанием твердого

промежуточные продукты с ониевым атомом азота

реакционного остатка при 50°С в вакууме образу-

(8.6 мол%), проявляющиеся в спектре ЯМР ¹Н (в

ется до 41 мол% продукта монокарбоксилирова-

ДМСО-d₆) в виде широких синглетных сигналов

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 1-ГЕРМАТРАНОЛГИДРАТА

1923

Таблица 4. Химические сдвиги ¹Н в спектрах ЯМР триэтаноламмониевых солей с дикарбоновыми кислотами

(HOCH₂CH₂)₃N^.HOC(O)YCOOH

№

Растворитель

δ_Н, м. д. (J, Гц)

CH₂

D₂O

3.48 т (6Н, NCH₂, ³J_HH 5.1), 3.95 т (6Н, OCH₂, ³J_HH 5.2)

2.91 т (6H, NCH₂, ³J_HH 5.6), 3.58 т (6H, OCH₂, ³J_HH 5.6), 2.33 с (4H,

(CH₂)₂

ДМСО-d₆

), 5.93 уш. с (NH⁺)

2.97 т (6Н, NCH₂, ³J_HH 5.6), 3.73 т (6Н, OCH₂, ³J_HH 5.6), 6.08 д (1Н,

ДМСО-d₆

CH=CH

НС=СНСО, ³J_HH 11.9), 6.45 д (1Н, НС=СНСО, 11.9)

D₂O

3.47 т (6Н, NCH₂, ³J_HH 5.1), 3.95 т (6Н, OCH₂, ³J_HH 5.1), 6.34 с (2Н, СН)

Таблица 5. Выходы (мол%) продуктов реакции гидрата 1-герматранола с пробковой (n = 6) и себациновой (n = 8)

кислотами HOC(O)(СН₂)_nCOOH по данным ЯМР ¹Н

№ опыта

Растворитель

Т, °С

Время, ч

CН₃ОН

9.1

30.1

6.1

CН₃ОН

3^а

10.7

40.5

2.0

CН₃ОН

3^б

2.4

2.9

4.9

CН₃ОН

3^а,б

17.7

6.7

6.2

CН₃ОН

5.7

26.7

5.2

^аПосле выдерживания сухой реакционной смеси в вакууме 2 мм рт. ст. при 50°С в течение 1 ч.

^б Реакция в водном метаноле.

при 3.30 и 3.74 м. д. соответственно для групп

ная кислоты [рK_а(I) 2.86 и 4.21 соответственно] -

N⁺CH₂ и ОСН₂. Эти значения практически соот-

лишь в протонных (Н₂О).

ветствуют центрам триплетных сигналов соответ-

Взаимодействие 1-герматранола с пробко-

ствующих групп в спектре малеината триэтано-

вой и себациновой кислотами. Взаимодействие

ламмония 9 (табл. 4).

гидрата герматранола с пробковой и себацино-

Реакция между гидратом герматранола 1 и ма-

вой кислотами в среде метанола с последующим

леиновой кислотой в водной среде с последую-

удалением растворителя и выдерживанием реак-

щим выдерживанием при 50°С в вакууме приво-

ционного остатка при 50°С в вакууме приводит

дит к продукту 8а с меньшим в 4 раза выходом,

к образованию, преимущественно, 1-метоксигер-

чем в ацетонитриле. При этом почти вдвое воз-

матрана 10, бис(герматран-1-ил)оксикарбонилза-

растает доля триэтаноламмониевой соли кислоты

мещенным

[N(CH₂CH₂O)₃GeOC(O)(CH₂)n/2]₂

9 (16.6%). В спектрах ЯМР ¹Н этой реакционной

(n = 6) и 12 (n = 8) и бис(герматран-1-ил)оксану 5

смеси, вновь растворенной в воде (D₂O), наблюда-

(табл. 5, схема 6).

ются химические сдвиги, принадлежащие только

Хотя химические свойства пробковой и себаци-

1-герматранолу и триэтаноламмониевой соли ма-

новой кислот различаются незначительно, выход

леиновой кислоты 9 (19.3 и 80.7 мол% соответ-

бис(герматран-1-ил)себацината

12 в сравнении

ственно). Это подтверждает, что гидролитический

с бис(герматран-1-ил)субиратом 11 значительно

распад 1-герматранола и его 1-ацилоксизамещен-

ниже (2.4 и 9.1 мол% соответственно).

ных возрастает с увеличением силы кислоты и

ионизирующей способности растворителя. Если

При осуществлении реакции с пробковой кис-

щавелевая и малеиновая кислоты [рK_а(I) 1.27 и

лотой (n = 6) в водном метаноле (объемное соотно-

1.92 соответственно] расщепляют экваториальные

шение MeOH-H₂O составляет 9:1) выход карбок-

связи Ge-O в протонных (Н₂О) и апротонных рас-

сизамещенного герматрана 11 снижается почти в

творителях (ДМСО, CH₃CN), малоновая и янтар-

4 раза (2.4 мол%), а 1-метоксигерматрана 10 - в

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

1924

БАРЫШОК, ЛЕ

Схема 6.

N(CH₂CH₂O)₃GeOH^.H₂O

+ CH₃OH

+ 2 HO(O)C(CH₂)_nC(O)OH

N(CH₂CH₂O)₃GeOCH₃

[N(CH₂CH₂O)₃GeO(O)C(CH₂)n/2]₂

11 (n = 6), 12 (n = 8)

10 раз. При этом в реакционной смеси продукты

новую, пробковую и себациновую кислоты марки

гидролитического распада герматранового остова

Ч использовали без дополнительной очистки.

отсутствуют. Последующее выдерживание этой

Гидрат 1-гидроксигерматрана 1 был синтезиро-

реакционной смеси в вакууме при 50°С приводит

ван по методике [24], т. разл. 240-265°С. Бис(гер-

к увеличению выхода соединений 11 и 12 до 17.7 и

матран-1-ил)оксан получен с чистотой 98.1 мол%

6.7 мол% соответственно.

(1.9 мол% 1-герматранола) из гидрата 1-герма-

Таким образом, реакции гидрата 1-герматра-

транола при нагревании до 220°С в вакууме при

нола с дикарбоновыми кислотами осуществля-

2 мм рт. ст. в течение 3 ч [25]. Бис(триметилсилил)-

ются обратимо как в воде, так и в органических

сукцинат получен по методике [26], т. кип. 90°С

растворителях. Равновесие в сторону 1-карбокси-

(2 мм рт. ст.), т. пл. 50-51°С.

замещенных герматранов смещается при условии

Общая методика проведения реакций. а. Рас-

удаления образующейся воды, в том числе, топо-

твор или смесь гидрата 1-герматранола 1 в воде

химически. В водных растворах низших органиче-

или органическом растворителе перемешивали

ских кислот герматраны гидролизуются до триэта-

при постоянной температуре в течение фиксиро-

ноламмониевых солей с этими кислотами.

ванного времени. После удаления растворителя

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

анализировали остаток.

б. Полученный по методике а остаток выдер-

Спектры ЯМР ¹Н и ¹³С зарегистрированы на

живали в вакууме при 2 мм рт. ст., затем анализи-

приборе Bruker DPX-400 (400.13 и 101.62 МГц со-

ровали.

ответственно) в ДМСО-d₆, CD₃CN или D₂O.

Соединения идентифицированы по спектрам

Взаимодействие

1-герматранол-гидрата с

ЯМР ¹Н и ¹³С. Значения химических сдвигов про-

малоновой кислотой. 1. Реакционный остаток

тонов и ядер ¹³С представлены в табл. 3, 4. Вы-

(0.663 г), полученный по методике а из 0.500 г

ходы продуктов реакций (в мол%) рассчитаны из

(1.970 ммоль) гидрата 1-герматранола 1 и 0.233 г

значений интегральной интенсивности протонов

(1.970 ммоль) малоновой кислоты в 20 мл ацето-

относительно содержания 1-герматранола.

нитрила (80°С, 2 ч), после упаривания при 80°С

Все растворители (ацетонитрил, о-ксилол, ди-

и вакуумирования (50°С, 1 ч), имел следующий

метилсульфоксид, метанол) использовали очищен-

состав: 39.9 мол% соединения 2а, 26.3 мол% со-

ными и абсолютированными по методикам, опи-

единения 2б, 5.6 мол% 1-ацетоксигерматрана 3,

санным в работе [23], а воду - дистиллированной.

13.8 мол% соединения 1 и 14.4 мол% малоновой

Диоксид германия, янтарную, малоновую, малеи-

кислоты.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 1-ГЕРМАТРАНОЛГИДРАТА

1925

2. Реакционный остаток (0.644 г), полученный

31.1 мол% соединения 6а, 6.5 мол% соединения

по методике б из 0.500 г (1.970 ммоль) гидрата

6б, 29.2 мол% герматранола 1, 1.2 мол% соедине-

1-герматранола 1 и 0.233 г (1.970 ммоль) малоно-

ния 5 и 32.0 мол% янтарной кислоты.

вой кислоты в 8 мл воды (50°С, 2 ч), после упари-

3. Реакционная масса (0.740 г), полученная

вания при давлении 20 мм рт. ст. и вакуумирования

по процедуре б из 0.600 г (2.364 ммоль) гидрата

(50°С, 1 ч), имел следующий состав: 14.4 мол% со-

1-герматранола 1 и 0.140 г (1.182 ммоль) янтарной

единения 2а, 3.5 мол% соединения 2б, 35.0 мол%

кислоты в 20 мл дистиллированной воды (80°С,

соединения 1, 1.9 мол% бис(герматран-1-ил)окса-

2 ч), после упаривания при давлении 20 мм рт. ст.

на 5, 40.5 мол% малоновой кислоты и 4.7 мол%

и вакуумирования (25°С, 2 ч), имела следующий

малоната триэтаноламмония 4.

состав: 21.0 мол% соединения 6а, 3.2 мол% сое-

3. Реакционная масса (0.640 г), полученная по

динения 6б, 50.1 мол% герматранола 1, 3.2 мол%

процедуре б из 0.500 г (1.970 ммоль) гидрата 1-гер-

соединения 4 и 22.5 мол% янтарной кислоты.

матранола 1 и 0.233 г (1.970 ммоль) малоновой

4. Реакционная масса (1.300 г), полученная

кислоты в 8 мл воды (80°С, 1 ч), после упаривания

по процедуре а из 0.600 г (2.364 ммоль) гидрата

и вакуумирования, имела следующий состав: 15.7

1-герматранола и 0.279 г (2.364 ммоль) янтарной

мол% соединения 2а, 6.9 мол% соединения 2б,

кислоты (80°С, 2 ч), имела следующий состав:

33.5 мол% соединения 1, 2.3 мол% соединения 5,

26.2 мол% соединения 6а, 4.5 мол% соединения

32.0 мол% малоновой кислоты и 9.6 мол% мало-

6б, 35.3 мол% герматранола 1, 1.7 мол% соедине-

ната триэтаноламмония 4. После растворения этой

ния 5 и 32.3 мол% янтарной кислоты.

массы в D₂O раствор содержал 65.0 мол% соеди-

5. Реакционная масса (0.740 г), полученная

нения 4 и 350 мол% герматранола 1.

по процедуре а из 0.500 г (1.970 ммоль) гидрата

4. Реакционная масса (0.640 г), полученная в

1-герматранола и 0.930 г (7.880 ммоль) янтарной

условиях оп. № 3 из 0.500 г (1.970 ммоль) гидрата

кислоты в 10 мл воды (80°С, 1 ч), после испарения

1-герматранола и 0.824 г (7.880 ммоль) малоновой

воды при давлении 2 мм рт. ст., имела следующий

кислоты, имела следующий состав: 4.8 мол% со-

состав: 2.6 мол% соединения 6а, 8.9 мол% герма-

единения 2а, 1.6 мол% соединения 2б, 10.7 мол%

транола 1, 0.3 мол% соединения 5 и 88.2 мол%

герматранола 1, 0.1 мол% соединения 5, 75.1 мол%

янтарной кислоты. Раствор этой массы в D₂O со-

малоновой кислоты и 7.7 мол% соединения 4.

держал 13.9 мол% сукцината триэтаноламмония

Взаимодействие 1-герматранолгидрата с ян-

7, 3.6 мол% герматранола 1 и 82.5 мол% янтарной

тарной кислотой. 1. Смесь 0.002 г (0.008 ммоль)

кислоты.

гидрата 1-герматранола 1 и 0.001 г (0.008 ммоль)

6. Реакционная масса (1.480 г), полученная

янтарной кислоты в 3 мл CD₃CN нагревали до

по процедуре а из 1.070 г (4.210 ммоль) гидрата

80°С в течение 2 ч. По интегральной интенсив-

1-герматранола и 0.500 г (4.210 ммоль) янтарной

ности в спектре ЯМР ¹Н в CD₃CN, реакцион-

кислоты в 5 мл дистиллированной воды после вы-

ная смесь состояла из 26.6 мол% соединения 6а,

держивания при 25°С в течение 10 сут (до полно-

4.3 мол%

1,2-бис(герматраноксикарбонил)этана

6б, 31.4 мол% герматранола 1, 1.0 мол% соедине-

го испарения воды) и вакуумирования (25°С, 2 ч),

ния 5 и 36.7 мол% янтарной кислоты.

имела следующий состав: 6.8 мол% соединения

6а, 21.9 мол% соединения 1, 0.6 мол% соединения

2. Реакционный остаток (0.892 г), полученный

5 и 70.7 мол% янтарной кислоты.

по процедуре б из 0.500 г (1.970 ммоль) гидрата

1-герматранола 1 и 0.233 г (1.970 ммоль) янтарной

7. Реакционная масса (0.740 г), полученная

кислоты в 20 мл ацетонитрила (80°С, 2 ч) после

по процедуре б из 1.000 г (3.940 ммоль) гидрата

удаления ацетонитрила, имел следующий состав:

1-герматранола и 0.465 г (3.940 ммоль) янтарной

37.6 мол% соединения 6а, 6.0 мол% соединения

кислоты в 15 мл дистиллированной воды (25°С,

6б, 13.8 мол% соединения 1 и 42.5 мол% янтарной

3 ч), после испарения воды при давлении 20 мм

кислоты. После выдерживания 0.830 г этого остат-

рт. ст. и вакуумирования имела следующий состав:

ка в вакууме при 2 мм рт. ст. при 50°С в течение

4.6 мол% соединения 6а, 54.3 мол% герматранола

2 ч получено 0.670 г твердой массы, содержащей

1 и 41.1 мол% янтарной кислоты.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

1926

БАРЫШОК, ЛЕ

Реакция

1-герматранола с бис(триме-

2. Реакционная масса (0.697 г), полученная

тилсилил)сукцинатом.

1. Реакционная масса

по процедуре а из 0.500 г (1.970 ммоль) гидрата

(2.740 г), полученная по процедуре а из 2.200 г

1-герматранола 1 и 0.229 г (1.970 ммоль) малеино-

(9.360 ммоль) герматранола

1 и

2.457 г

вой кислоты в 10 мл воды (80°С, 1 ч) c удалением

(9.360 ммоль) бис(триметилсилил)сукцината в

воды при давлении 20 мм рт. ст. и вакуумировани-

350 мл о-ксилола (140°С, 10 ч) после выдержива-

ем (50°С 1 ч), содержала 5.8 мол% соединения 8а,

ния в вакууме при 2 мм рт. ст. при 25°С в течение

5.4 мол% соединения 8б, 8.4 мол% соединения 9,

1 ч, имела следующий состав: 12.9 мол% соедине-

29.9 мол% герматранола 1, 1.0 мол% соединения 5

ния 6а, 1.3 мол% соединения 6б, 62.2 мол% герма-

и 49.5 мол% малеиновой кислоты. В растворе этой

транола 1 и 23.6 мол% янтарной кислоты.

массы в D₂O содержится лишь 80.7 мол% малеи-

2. Реакционная масса (2.473 г), полученная по

ната триэтаноламмония 9 и 19.3 мол% герматра-

процедуре а из 2.010 г (8.525 ммоль) герматранола

нола 1.

1 и 2.237 г (8.525 ммоль) бис(триметилсилил)сук-

Взаимодействие 1-герматранола с пробко-

цината в 200 мл о-ксилола (140°С, 21 ч) после вы-

вой и себациновой кислотами. 1. Реакционная

держивания в вакууме при 2 мм рт. ст. (25°С, 1 ч),

масса (1.300 г), полученная по процедуре а из

имела следующий состав: 27.0 мол% соединения

1.000 г (4.240 ммоль) 1-герматранола, 0.370 г

6a, 35.2 мол% соединения 6б, 30.9 мол% герматра-

(2.120 ммоль) пробковой кислоты в 5 мл мета-

нола 1 и 6.9 мол% янтарной кислоты.

нола (63°С, 3 ч) и высушенная в вакууме при 2

Взаимодействие бис(герматран-1-ил)окса-

мм рт. ст. (25°С, 1 ч), имела следующий состав:

на с янтарной кислотой. 1. Реакционная масса

21.1 мол% 1-метоксигерматрана 10, 6.4 мол% бис(-

(1.218 г), полученная по процедуре а из 1.000 г

герматран-1-ил)суберата 11, 38.3 мол% герматра-

(2.205 ммоль) бис(герматран-1-ил)оксана

5 и

нола 1, 4.3 мол% соединения 5 и 29.9 мол% проб-

0.260 г (2.205 ммоль) янтарной кислоты в 60 мл

ковой кислоты. После выдерживания этой массы

о-ксилола (140°С, 5 ч) после выдерживания в

в вакууме при 2 мм рт. ст. (50°С, 1 ч) ее состав из-

вакууме (50°С, 1 ч), имела следующий состав:

менился: 7.4 мол% соединения 11, 28.1 мол% сое-

13.4 мол% соединения 6а, 78.1 мол% соединения

динения 10, 32.4 мол% герматранола 1, 1.4 мол%

6б и 8.5 мол% герматранола 1.

соединения 5 и 30.7 мол% пробковой кислоты.

2. Аналогично из 2.000 г (4.410 ммоль) бис-

2. Реакционная масса (1.300 г), полученная по

(герматран-1-ил)оксана 5 и 0.260 г (2.205 ммоль)

процедуре а из 0.370 г (2.120 ммоль) пробковой

янтарной кислоты получено 2.065 г бесцветного

кислоты и 1.000 г (4.240 ммоль) 1-герматранола 1 в

порошка, состоящего из 1.7 мол% соединения 6а,

4.5 мл метанола и 0.5 мл воды (63°С, 3 ч) и выдер-

24.6 мол% соединения 6б, 7.1 мол% герматранола

жанная в вакууме при 2 мм рт. ст. (25°С, 1 ч), име-

1 и 66.5 мол% соединения 5.

ла следующий состав: 1.7 мол% соединения 11,

Взаимодействие 1-герматранола с малеино-

3.4 мол% соединения 5, 63.0 мол% герматранола

вой кислотой. 1. К нагретому до 80°С раствору

1, 2.0 мол% соединения 10 и 30.0 мол% пробко-

0.500 г (1.970 ммоль) гидрата 1-герматранола 1 в

вой кислоты. После выдерживания этой массы в

15 мл ацетонитрила прибавляли при перемеши-

вакууме при 2 мм рт. ст. (50°С, 1 ч), ее состав из-

вании раствор 0.229 г (1.970 ммоль) малеиновой

менился: 12.1 мол% соединения 11, 4.6 мол% сое-

кислоты в 10 мл ацетонитрила в течение 2 ч. По-

динения 10, 47.3 мол% герматранола 1, 4.2 мол%

лученный раствор кипятили еще 3 ч. Ацетонитрил

соединения 5 и 31.8 мол% пробковой кислоты.

упаривали при 80°С и выдерживали остаток в ва-

3. Из 1.000 г (4.240 ммоль) 1-герматранола и

кууме при 2 мм рт. ст. при 50°С в течение 1 ч. По-

0.430 г (2.120 ммоль) себациновой кислоты в 5 мл

лученная реакционная масса (0.628 г) содержала

метанола по процедуре а получено 1.440 г вязкой

28.7 мол% β-(герматран-1-оксикарбонил)пропено-

вой кислоты 8а, 9.0 мол% бис(герматран-1-ил)ма-

массы, содержащей 4.0 мол% бис(герматран-1-ил)-

леината 8б, 26.1 мол% герматранола 1, 30.2 мол%

себацината

12,

18.6 мол% соединения

10,

малеиновой кислоты и 6.0 мол% малеината три-

43.4 мол% герматранола 1, 3.6 мол% соединения 5

этаноламмония 9.

и 30.4 мол% себациновой кислоты.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 1-ГЕРМАТРАНОЛГИДРАТА

1927

Комплексы триэтаноламина с дикарбоновы-

Миронов В.Ф., Чернышев Е.А., Малочкин В.В., Мар-

тынов А.И., Куликов Г.А. Пат. 2108096 (1998). РФ.

ми кислотами (HOCH₂CH₂)₃N HOC(O)YCOOH 4

Исаев А.Д., Башкирова С.А., Павлов К.В. Пат.

(Y = CH₂), 7 (Y = CH₂CH₂) и 9 (Y = CH=CH) син-

2272624 (2006). РФ.

тезированы с целью их идентификации в реакци-

Шкуренко С.И., Купленая В.А., Щербинин В.В., Кры-

лов А.Л., Беляков А.В., Галичев К.В., Слюсарь Н.Н.

онных смесях по следующей методике. Раствор

Пат. 2236196 (2004) РФ.

эквимолекулярных количеств триэтаноламина и

Барышок В.П., Абзаева К.А., Расулов М.М., Под-

соответствующей дикарбоновой кислоты в воде,

горбунская Т.А. // Изв. вузов. Сер. прикл. хим. и

биотехнол. 2018. Т. 8. № 1. С. 153. doi 10.21285/2227-

по массе 10-кратно превышающей суммарную

2925-2018-8-1-153-158

массу реагентов, кипятили в течение 2 ч. Воду ис-

10.

Воронков М.Г., Левит Т.Х., Кириллов А.Ф., Бары-

паряли при давлении 10 мм рт. ст. и 50°С. Образо-

шок В.П., Козьмик Р.А., Скуртул А.М., Грозова В.М.,

Овчинникова З.А. // Докл. АН СССР. 1988. Т. 299.

вавшееся твердое вещество или вязкую массу ва-

№ 2. С. 509.

куумировали при 2 мм рт. ст. в течение 1 ч. Выход

11.

Shigarova A.M., Grabelnych O.I., Baryshok V.P.,

комплексов триэтаноламина с соответствующими

Borovskii G.B. // Appl. Biochem. Microbiol. 2016.

Vol. 52. N 4. P 410. doi 10.1134/S0003683816040153

дикарбоновыми кислотами 4, 7 и 9 составил 96.5-

12.

Щербинин В.В., Чернышев Е.А. Пат. 2104033 (1998).

99.4%.

РФ.

13.

Соловьев Е.В., Щербинин В.В., Чернышев Е.А., Ко-

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

трелев М.В. Пат. 2233286 (2003). РФ.

14.

Исаев А.Д., Башкирова С. А. Пат. РФ 2333912 (2008).

Барышок Виктор Петрович, ORCID: https://

РФ.

15. Zaitseva G.S., Livantsova L.I., Nasim M., Karlov S.S.,

orcid.org/0000-0002-3805-4157

Churakov A.V., Howard J.A.K., Avtomonov E.V.,

Ле Занг Ньят Тхюи, ORCID: https://orcid.

Lorbcrth J. // Chem. Ber. 1997. Vol. 130. N 6.

org/0000-0002-6437-0698

P. 739. doi 10.1002/cber.19971300611

16.

Li J., Xie Q., Wang J., Liu H., Hang H., Yao X. //

Guangdong Weiliang Yuansu Kexue. 1998. Vol. 5. N 2.

БЛАГОДАРНОСТЬ

P. 26; C. A. 1999. Vol. 130. P. 9909.

17.

Барышок В.П., Ле Н.Т.З. // ЖОХ. 2015. Т. 85.

Авторы выражают благодарность А.И. Албанову

Вып. 12. С. 2016; Baryshok V.P., Le N.T.Z. // Russ. J.

(Институт химии СО РАН) за снятие некоторых

Gen. Chem. 2015. Vol. 85. N 12. P. 2748. doi 10.1134/

спектров ЯМР ¹H и ¹³C.

S1070363215120154

18.

Воронков М.Г., Кочина Т.А., Елисеев Г.С. // Физи-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

ка и химия стекла. 2012. Т. 38. № 6. С. 921; Voron-

kov M.G., Kochina T.A., Eliseev G.S. // Glass Phys.

Chem. 2012. Vol. 38 N 6. P. 921.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

19.

Барышок В.П., Ле Н.Т.З. // Изв. вузов. Сер.

интересов.

прикл. хим. биотехнол. 2019. Т. 9. № 4. С. 590. doi

10.21285/2227-2925-2019-9-4-590-599

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

20.

Барышок В.П., Ле Н.Т. З. // Бутлеровск. сообщ. 2015.

Т. 42. Вып. 4. С. 100.

1. Lukevics E., Ignatovich L. in: Metallotherapeutic

21.

Барышок В.П., Расулов М.М., Кудисов В.С., Мото-

Drugs and Metal-Based Diagnostic Agents. The Use

рина И.Г., Юшков Г.Г., Расулов Р.М., Деманова И.Ф.

of Metals in Medicine / Eds M. Gielen, E.R.T. Tiekink.

Пат. 2661616 (2016). РФ // Б.И. 2017. № 32.

Chichester: J. Wiley, 2005. Vol. 15. P. 279.

22.

Королев Ю.М., Башкирова С.А. // Докл. АН. 2010.

2. Менчиков Л.Г., Игнатенко М.А. // Хим.-фарм. ж.

Т. 435. № 6. С. 764; Korolev Y.M., Bashkirova S.A. //

2012. Т. 46. № 11. С. 3; Menchikov L.G., Ignaten-

Doklady Phys. Chem. 2010. Vol. 435. N 2. P. 205. doi

ko M.A. // Pharm. Chem. J. 2013. Vol. 46. P. 635. doi

10.1134/S0012501610120043

10.1007/s11094-013-0860-2

23.

Лабораторная техника органической химии / Под

3. Ye L., Zhang W. // Med. Chem. 2007. Vol. 3. N 5.

ред. Б. Кейлa. М.: Мир, 1966. С. 210.

P. 466. doi 10.2174/157340607781745465

24.

Воронков М.Г., Овчинникова З.А., Барышок В.П. //

4. Ye L., Luo Y., Peng X., Zhou Y., Ou X. / /

Изв. АН. СССР. Сер хим. 1987. Т. 4. C. 880.

Med. Chem. 2009. Vol. 5. N 4. P. 382. doi

25.

Миронов В.Ф. // Металлоорг. хим. 1993. Т. 6. Вып. 2.

10.2174/157340609788681539

С. 243.

5. Ye L., Ou X., Peng X., Luo Y. // Med. Chem. 2012. Vol. 8.

26.

Воронков М.Г., Ярош О.Г. // ЖОХ. 1972. Т. 42.

N 4. P. 595. doi 10.2174/157340612801216157

С. 2030.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 12 2021