uzakuescУченые записки Казанского университета. Серия Естественные наукиUchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta Seriya Estestvennye Nauki2542-064X2500-218XKazan (Volga Region) Federal University10.26907/2542-064X.2023.1.158-169uzakuesc-33Research ArticleСтатьиα-Карбоксилатные фосфабетаины в реакциях алкилирования и комплексообразованияα-Carboxylate Phosphabetains in Alkylation and Complexation ReactionsРомановС. Р.RomanovS. R.

Романов Семен Романович, кандидат химических наук, ассистент кафедры высокомолекулярных и элементоорганических соединений

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008

Kazan, 420008

semyonromanov@yandex.ruШибаеваК. О.ShibaevaK. O.

Шибаева Карина Олеговна, техник 1 категории Химического института им. А.М. Бутлерова

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008

Kazan, 420008

shikaol@yandex.ruМиннуллинР. Р.MinnullinR. R.

Миннуллин Раиль Радикович, кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории физико-химических исследований

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008

Kazan, 420008

alkhimik-royal@mail.ruШулаеваМ. П.ShulaevaM. P.

Шулаева Марина Петровна, кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии

ул. Муштари, д. 11, г. Казань, 420012

Kazan, 420012

shulaeva.m@mail.ruПоздеевО. К.PozdeevO. K.

Поздеев Оскар Кимович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой микробиологии

ул. Муштари, д. 11, г. Казань, 420012

Kazan, 420012

pozdeevoscar@rambler.ruТапаловаА. С.TapalovaA.  S.

Тапалова Анипа Сейдалиевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Биология, география и химия»

ул. Айтеке Би, 29а, г. Кызылорда, 120014

Kyzylorda, 120014

anipa52@mail.ruГалкинаИ. В.GalkinaI. V.

Галкина Ирина Васильевна, доктор химических наук, профессор кафедры высокомолекулярных и элементоорганических соединений

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008

Kazan, 420008

vig54@mail.ruБахтияроваЮ. В.BakhtiyarovaYu. V.

Бахтиярова Юлия Валерьевна, кандидат химических наук, заведующий кафедрой высокомолекулярных и элементоорганических соединений

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008

Kazan, 420008

Julbakh@mail.ruКазанский (Приволжский) федеральный университетРоссияKazan Federal UniversityRussian FederationКазанская государственная медицинская академияРоссияKazan State Medical AcademyRussian FederationКызылординский университет имени Коркыт атаКазахстанKorkyt Ata Kyzylorda UniversityKazakhstan2023141220231651158–169Copyright © Романов С.Р., Шибаева К.О., Миннуллин Р.Р., Шулаева М.П., Поздеев О.К., Тапалова А.С., Галкина И.В., Бахтиярова Ю.В., 20232023Романов С.Р., Шибаева К.О., Миннуллин Р.Р., Шулаева М.П., Поздеев О.К., Тапалова А.С., Галкина И.В., Бахтиярова Ю.В.Romanov S.R., Shibaeva K.O., Minnullin R.R., Shulaeva M.P., Pozdeev O.K., Tapalova A.S., Galkina I.V., Bakhtiyarova Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://uzakuesc.elpub.ru/jour/article/view/33

С целью увеличения биологической активности синтезированных ранее карбоксилатных фосфабетаинов проведены и изучены реакции алкилирования α-карбоксилатных фосфабетаинов. В результате данных реакций проходила деструкция исходной структуры с образованием четвертичных солей трииодид фосфония. Строение и состав доказаны комплексом физических методов исследования, включая ЯМР-, ИК-спектроскопию, а также элементный анализ. Изучена бактерицидная и антимикотическая активность синтезированных солей. Соединения показали соизмеримую с коммерческими препаратами активность. Изучены также реакции комплексообразования данных структур. В реакциях с хлоридом никеля и меди выделены и охарактеризованы комплексы. Строение комплекса никеля однозначно подтверждено данными, полученными с помощью монокристаллического рентгеноструктурного анализа. 

Alkylation reactions of α-carboxylate phosphabetaines were carried out and studied to enhance the biological activity of previously synthesized carboxylate phosphabetaines. As a result of these reactions, the original structure was destroyed with the formation of quaternary salts of phosphonium triiodide. The structure and composition were confirmed by a complex of physical research methods, including NMR, IR spectroscopy, and elemental analysis. The bactericidal and antimycotic activity of the synthesized salts was assessed. The compounds showed activity similar to that of commercial drugs. The reactions of complexation of these structures were also investigated. In the reactions with nickel and copper chloride, complexes were isolated and characterized. The structure of the nickel complex was unambiguously confirmed by the data obtained with the help of single-crystal X-ray diffraction analysis. 

глиоксиловая кислотатретичный фосфинфосфабетаиналкилированиеиодистый метилпротивомикробная активностьglyoxylic acidtertiary phosphinephosphabetainealkylationmethyl iodideantimicrobial activityРабота выполнена за счет средств Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета (ПРИОРИТЕТ-2030).This study was supported by the Kazan Federal University Strategic Academic Leadership Program (PRIORITY-2030).ReferencesHuang X., Weiss R.G. Silica structures templated on fibers of tetraalkylphosphonium salt gelators in organogels // Langmuir. – 2006. – V. 22, No 20. – P. 8542–8552. – doi: la0610250.s001.Huang X., Weiss R.G. Silica structures templated on fibers of tetraalkylphosphonium salt gelators in organogels // Langmuir. – 2006. – V. 22, No 20. – P. 8542–8552. – doi: la0610250.s001.Pomecko R., Asfari Z., Hubscher­Bruder V., Bochenska M., Arnaud Neu F. Anion recognition by phosphonium calix[4]arenes: Synthesis and physico-chemical studies // Supramol. Chem. – 2010. – V. 22, No 5. – P. 275–288. – doi: 10.1080/10610270903437051.Pomecko R., Asfari Z., Hubscher­Bruder V., Bochenska M., Arnaud Neu F. Anion recognition by phosphonium calix[4]arenes: Synthesis and physico-chemical studies // Supramol. Chem. – 2010. – V. 22, No 5. – P. 275–288. – doi: 10.1080/10610270903437051.Kanazava A., Ikeda T., Endo T. Synthesis and antimicrobial activity of dimethyl- and trimethyl-substituted phosphonium salts with alkyl chains of various lengths // Antimicrob. Agents Chemother. – 1994. – V. 38, No 5. – P. 945–952. – doi: 10.1128/AAC.38.5.945.Kanazava A., Ikeda T., Endo T. Synthesis and antimicrobial activity of dimethyl- and trimethyl-substituted phosphonium salts with alkyl chains of various lengths // Antimicrob. Agents Chemother. – 1994. – V. 38, No 5. – P. 945–952. – doi: 10.1128/AAC.38.5.945.Mollahosseini A., Abdelrasoul A., Shoker A. Latest advances in zwitterionic structures modified dialysis membranes // Mater. Today Chem. – 2020. – V. 15. – Art. 100227. – doi: 10.1016/j.mtchem.2019.100227.Mollahosseini A., Abdelrasoul A., Shoker A. Latest advances in zwitterionic structures modified dialysis membranes // Mater. Today Chem. – 2020. – V. 15. – Art. 100227. – doi: 10.1016/j.mtchem.2019.100227.Xu D., We H., Zhen Y., Gao Y.-Q., Li R., Li X., He Y., Zhang Zh., Xie W. Carboxylate phosphabetaine as a bifunctional organocatalyst for the intramolecular ring opening of oxetane // Org. Chem. Front. – 2019. – V. 6. – P. 1681–1685. – doi: 10.1039/C9QO00304E.Xu D., We H., Zhen Y., Gao Y.-Q., Li R., Li X., He Y., Zhang Zh., Xie W. Carboxylate phosphabetaine as a bifunctional organocatalyst for the intramolecular ring opening of oxetane // Org. Chem. Front. – 2019. – V. 6. – P. 1681–1685. – doi: 10.1039/C9QO00304E.Zhou H., Wang G.-H., Zhang W.-Zh., Lu X.-B. CO2 adducts of phosphorus ylides: Highly active organocatalysts for carbon dioxide transformation // ACS Catal. – 2015. – V. 5, No 11. – P. 6773–6779. – doi: 10.1021/acscatal.5b01409.Zhou H., Wang G.-H., Zhang W.-Zh., Lu X.-B. CO2 adducts of phosphorus ylides: Highly active organocatalysts for carbon dioxide transformation // ACS Catal. – 2015. – V. 5, No 11. – P. 6773–6779. – doi: 10.1021/acscatal.5b01409.Galkina I., Tufatullin A., Krivolapov D., Bakhtiyarova Yu., Chubukaeva D., Stakheev V., Galkin V., Cherkasov R., Büchner B., Kataeva O. Crystal structure of phosphonium carboxylate complexes. The role of the metal coordination geometry, ligand conformation and hydrogen bonding // CrystEngComm. – 2014. – V. 16, No 38. – P. 9010–9024. – doi: 10.1039/c4ce01361a.Galkina I., Tufatullin A., Krivolapov D., Bakhtiyarova Yu., Chubukaeva D., Stakheev V., Galkin V., Cherkasov R., Büchner B., Kataeva O. Crystal structure of phosphonium carboxylate complexes. The role of the metal coordination geometry, ligand conformation and hydrogen bonding // CrystEngComm. – 2014. – V. 16, No 38. – P. 9010–9024. – doi: 10.1039/c4ce01361a.Bakhtiyarova Yu.V., Morozov M.V., Romanov S.R., Minnullin R.R., Shulaeva M.P., Pozdeev O.K., Galkin V.I. New biologically active phosphonium salts based on 3-(diphenylphosphino)propionic acid and unsaturated amides // Russ. Chem. Bull. – 2020. – V. 69, No 8. – P. 1569–1572. – doi: 10.1007/s11172-020-2936-y.Bakhtiyarova Yu.V., Morozov M.V., Romanov S.R., Minnullin R.R., Shulaeva M.P., Pozdeev O.K., Galkin V.I. New biologically active phosphonium salts based on 3-(diphenylphosphino)propionic acid and unsaturated amides // Russ. Chem. Bull. – 2020. – V. 69, No 8. – P. 1569–1572. – doi: 10.1007/s11172-020-2936-y.Romanov S.R., Dolgova Y.V., Morozov M.V., Ivshin K.A., Semenov D.A., Bakhtiyarova Yu.V., Galkina I.V., Galkin V.I. New phosphonium salts based on 3-(diphenylphosphino)propanoic and ω-haloalkanoic acids // Mendeleev Commun. – 2021. – V. 31, No 31. – P. 242–243. – doi: 10.1016/j.mencom.2021.03.032.Romanov S.R., Dolgova Y.V., Morozov M.V., Ivshin K.A., Semenov D.A., Bakhtiyarova Yu.V., Galkina I.V., Galkin V.I. New phosphonium salts based on 3-(diphenylphosphino)propanoic and ω-haloalkanoic acids // Mendeleev Commun. – 2021. – V. 31, No 31. – P. 242–243. – doi: 10.1016/j.mencom.2021.03.032.Romanov S.R., Aksunova A.F., Islamov D.R., Dobrynin A.B., Krivolapov D.B., Kataeva O.N., Bakhtiyarova Yu.V., Galkina I.V., Galkin V.I. Triphenylphosphine in reactions with ωhaloalkylcarboxylic acid // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. – 2016. – V. 191, No 11–12. – P. 1637–1639. – doi: 10.1080/10426507.2016.1223661v.Romanov S.R., Aksunova A.F., Islamov D.R., Dobrynin A.B., Krivolapov D.B., Kataeva O.N., Bakhtiyarova Yu.V., Galkina I.V., Galkin V.I. Triphenylphosphine in reactions with ωhaloalkylcarboxylic acid // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. – 2016. – V. 191, No 11–12. – P. 1637–1639. – doi: 10.1080/10426507.2016.1223661v.Galkin V.I., Bakhtiyarova Yu.V., Polezhaeva N.A., Cherkasov R.A., Krivolapov D.B., Gubaidullin A.T., Litvinov I.A. Synthesis, structure and reactivity of carboxylate phosphabetaines // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. – 1999. – V. 147, No 1. – P. 91. – doi: 10.1080/10426509908053526.Galkin V.I., Bakhtiyarova Yu.V., Polezhaeva N.A., Cherkasov R.A., Krivolapov D.B., Gubaidullin A.T., Litvinov I.A. Synthesis, structure and reactivity of carboxylate phosphabetaines // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. – 1999. – V. 147, No 1. – P. 91. – doi: 10.1080/10426509908053526.Bakhtiyarova Yu.V., Aksunova A.F., Romanov S.R., Bakhtiyarov D.I., Ivshin K.A., Kataeva O.N., Egorova S.N., Galkina I.V., Galkin V.I. The reaction of phosphorylation of trans-aconitic acid by tertiary phosphines // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. - 2019. – V. 194, No 4–6. – P. 319–320. – doi: 10.1080/10426507.2018.1539999.Bakhtiyarova Yu.V., Aksunova A.F., Romanov S.R., Bakhtiyarov D.I., Ivshin K.A., Kataeva O.N., Egorova S.N., Galkina I.V., Galkin V.I. The reaction of phosphorylation of trans-aconitic acid by tertiary phosphines // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. - 2019. – V. 194, No 4–6. – P. 319–320. – doi: 10.1080/10426507.2018.1539999.Riddick J.A., Bunger W.B., Sakano T.K. Organic Solvents: Physical Properties and Methods of Purification. – N. Y.: Wiley-Interscience, 1986. – 1344 р.Riddick J.A., Bunger W.B., Sakano T.K. Organic Solvents: Physical Properties and Methods of Purification. – N. Y.: Wiley-Interscience, 1986. – 1344 р.Armarego W.L.F., Chai C.L.L. Purification of Laboratory Chemicals. – Burlington: Butterworth–Heinemann, 2009. – 743 p.Armarego W.L.F., Chai C.L.L. Purification of Laboratory Chemicals. – Burlington: Butterworth–Heinemann, 2009. – 743 p.Кормачев В.В., Федосеев М.С. Препаративная химия фосфора. – Пермь: УрО РАН, 1992. – 458 с.Kormachev V.V., Fedoseev M.S. Preparativnaya khimiya fosfora [Preparative Chemistry of Phosphorus]. Perm, Ural. Otd. Ross. Akad. Nauk, 1992. 458 p. (In Russian)Galkina I.V., Romanov S.R., Gerasimov A.V., Bakhtiyarova Yu.V., Galkin V.I. Synthesis of stable carboxylate phosphabetaines – Potential ligands of the metal complexes // J. Organomet. Chem. – 2020. – V. 910. – Art. 121131. – doi: 10.1016/j.jorganchem.2020.121131.Galkina I.V., Romanov S.R., Gerasimov A.V., Bakhtiyarova Yu.V., Galkin V.I. Synthesis of stable carboxylate phosphabetaines – Potential ligands of the metal complexes // J. Organomet. Chem. – 2020. – V. 910. – Art. 121131. – doi: 10.1016/j.jorganchem.2020.121131.Mazurkiewicz R., Październiok-Holewa A., Grymel M. N-acyl-α-triphenylphosphonio-αamino acids: Synthesis and decarboxylation to α-(N-acylamino)alkyltriphenylphosphonium salts // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. – 2009. – V. 184, No 4. – P. 1017–1027. – doi: 10.1016/j.tetlet.2008.01.051.Mazurkiewicz R., Październiok-Holewa A., Grymel M. N-acyl-α-triphenylphosphonio-αamino acids: Synthesis and decarboxylation to α-(N-acylamino)alkyltriphenylphosphonium salts // Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. – 2009. – V. 184, No 4. – P. 1017–1027. – doi: 10.1016/j.tetlet.2008.01.051.Basvani K., Fomina O., Yakhfarov D., Heinicke J. Synthesis and properties of zwitterionic phosphonioglycolates // Polyhedron. – 2014. – V. 67 – P. 306–313. – doi: 10.1016/j.poly.2013.09.016.Basvani K., Fomina O., Yakhfarov D., Heinicke J. Synthesis and properties of zwitterionic phosphonioglycolates // Polyhedron. – 2014. – V. 67 – P. 306–313. – doi: 10.1016/j.poly.2013.09.016.Davison J.C., Foreman M.R., Howie R.A., Plater M.J., Skakle J.M. A new polymorph, form C, of [1,2-bis(diphenylphosphino)ethane]-dichloronickel(II) // Acta Crystallogr., Sect. C: Struct. Chem. – 2001. – V. 57, Pt. 6. – P. 690–693. – doi: 10.1107/s0108270101003961Davison J.C., Foreman M.R., Howie R.A., Plater M.J., Skakle J.M. A new polymorph, form C, of [1,2-bis(diphenylphosphino)ethane]-dichloronickel(II) // Acta Crystallogr., Sect. C: Struct. Chem. – 2001. – V. 57, Pt. 6. – P. 690–693. – doi: 10.1107/s0108270101003961

The authors declare that there are no conflicts of interest present.