/
Author: Воронков М.Г. Дьяков В.М.
Tags: неорганическая химия химия органическая химия материаловедение монография химические соединения
Year: 1978
Text
АКАДЕМИЯ НАУК
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИРКУТСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ химии
М. Г. ВОРОНКОВ, в. м. дьяков
СИЛАТРАНЫ
Ответственный редактор
член-корреспондент АН СССР Н. С. Наметкин
е
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Новосибирск-1978
УДК 546. 287: 547. 435. 33
Силатраны- В о р о и к о в М. Г.. Д ь ков В. М. Новосибирск, «Паука», 1978. 208 с.
В монографии исчерпывающе обобщены методы синтеза, особенности строении, физико-химические свойства, биологическое действие и возможности практического использования силатранов. Основное место в книге занимают результаты исследования самих авто ров, являющихся пионерами в области изучения строения, химических превращений и биологической актив пости силатранов.
Книга рассчитана на широкий круг специалистов в области химии, биологии, медицины и сельского хозяйства, а также на преподавателей, аспирантов и студентов.
Ил. 37- табл. 85, библиогр. 305.
„ЗНМН 876
It 1>3 4
78
17-78
(С, Издательство «Наука», 1978.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Эта книга подводит итог пятнадцатилетним исследованиям большого коллектива ученых, руководимого членом-корреспондентом АН СССР М. Г. Воронковым, посвященных новому классу биологически активных кремнийорганических соединений — силатранам.
Прошло немногим более семи лет после выхода в свет первого издания монографии М. Г. Воронкова, Г. И. Зелчана, Э. Я. Луке-шща «Кремний и жизнь», в которой были обобщены проблемы биохимии, токсикологии и фармакологии соединений кремния. Уже сейчас можно смело заявить, что высказанные в ней прогнозы блестяще оправдались. Исследования последних лет показали, что силатраны являются тем классом биологически активных крем-пийорганических соединений, который в самом недалеком будущем найдет широкое практическое применение в медицине и сельском хозяйстве. Однако силатраны интересны не только высокой специфической биологической активностью, но и своеобразием их структуры и реакционной способности. Совместные усилия химиков (Г. И. Зелчан, В. П. Барышок, Э. Я. Лукевиц, М. С. Сорокин, Л. И. Губанова, Г. А. Кузнецова, Н. М. Кудяков, О. Н. Флорен-сова, Ю. А. Лукина, Н. В. Семенова), физикохпмиков (В. А. Пес-i-унович, Ю. Л. Фролов, Я. Я. Блейделис, С. Н. Тандура, А. А. Кемме, М. В. Сигалов, Э. А. Ишмаева, О. А. Варнавская, Э. И. Бродская, И. С. Емельянов, В. Ю. Витковский, В. К. Воронов, С. Г. Шевченко, О. А. Осипов, В. А. Четверикова и др.), биологов (А. Т. Платонова, Л. А. Мансурова, Е. В. Бахарева, j'l. Т. Москвитина, Л. В. Оргильянова, К. М. Катруш, К. 3. Гамбург, Р. И. Салганик, Р. Н. Платонова, В. В. Садах и др.), фармакологов (И. Г. Кузнецов, Г. А. Григалинович, Я. Я. Балткайс,
3
Э. Л. Рудзит, Л. И. Терехина и др.), агрохимиков (У. Н. Мадраи-мов, Т. Я. Тихомирова), врачей (И. И. Колгуненко, Н. С. Самошкина, В. П. Сергеев, 10. К. Скрипкин, В. И. Кулагин, М. Н. Никитина, Н. II. Кузнецова, Л. М. Тартаковская и др.), онкологов (К. II. Балицкий, И. Г. Векслер, В. Б. Винницкий, А. А. Зидер-мане), энтомологов (Н. Н. Синицкий, И. В. Вититпев, В. Ф. Дрозда, Н. Г. Шкаруба, А. А. Ракитин), микробиологов (Е. Я. Виноградов, Т. Н. Семушина) и других специалистов привели к тому, что силатраны стали одним из наиболее хорошо изученных классов кремнийорганических соединений.
Авторы считают приятным долгом выразить глубокую признательность вышеназванным сотрудникам и коллегам, труд которых позволил создать эту монографию. Мы 'особо должны поблагодарить С. В. Кирпиченко, И, Г. Кузнецова, В. А. Пеступовича и 10. Л. Фролова за помощь при подготовке рукописи к печати. Надеемся, что эта книга вызовет живой интерес у самого широкого круга читателей и стимулирует дальнейшие плодотворные исследования в области химии силатранов и «биокремпийорганической» химии в целом.
ВВЕДЕНИЕ
Долгое годы в науке господствовало мнение о биологической инертности и бесполезности кремнийорганических соединений. Оно появилось потому, что среди органических производных этого элемента не было найдено веществ, физиологическое действие которых обусловливалось бы специфическим влиянием содержащегося в них атома кремния. Более того, кремнийоргапические полимеры (силиконы) признали столь безвредными для человеческого организма, что их стали широко применять в имплантационной хирургии [1].
Открытие в 1963 г. специфической биологической активности 1-арплсилатранов 12] положило начало широким исследованиям этого пового тогда класса веществ, а также изысканиям других типов биологически активных кремнийорганических соединений. Эти же исследования впоследствии привели к рождению проблемы «Кремний и жизнь» и новой области химии кремния 1 — «биокрем-нийорганической химии» [1 ]. Тогда и появилось само название «силатраны» 12, 3], получившее в настоящее время всеобщее признание и вошедшее в международную химическую номенклатуру [4]. Своеобразная структура их и необычные физические и химические свойства привлекли внимание многих ученых. Благодаря этому силатраны изучены практически всеми физическими методами исследования органических соединений.
В последние годы силатраны выпускаются в США [4а] и в опытно-промышленном масштабе в СССР.
Силатраны [5-аза-2, 8, 9-триокса-1-силабицикло[3, 3, 3]-ундеканы] — циклические кремнийоргапические эфиры трис-(2-оксиалкил)аминов и их производных. Их гетероциклический скелет имеет структуру I.
1 В настоящее время кремний официально признан элементом жизни. Вопросам биохимии кремния и биологической активности соединений этого элемента, в частности силатранов, посвящен специальный Нобелевский симпозиум (Стокгольм, 1977 г.) [1а, б].
5
В вышеприведенной нумерации атомов силатранового остова, используемой и в этой монографии, атом кремния занимает положение 1. Эта система наиболее рациональна, так как большинство изученных силатранов являются Si-замещенными, т. е. содержат заместитель в положении 1.
Однако существует и другая система нумерации [4, 6 ], где положение 1 занимает атом азота, который не может иметь заместителей, а атом кремния занимает положение 5. Родоначальник класса силатранов —сам силатран — имеет структуру П, где X = Н.
В настоящее время известны и некоторые аналоги силатранов— производные 2-карбасилатрана (III), 2,8,9-триазасилатрана (IV), 2, 8, 9-тритиасил атрана (V) и, наконец, гомосилатрана (VI), которые также рассматриваются в этой монографии.
Первые представители силатранов II с X = С6Н5 и С2Н6О запатентованы Файнстопом [5] в 1960 г. Уже в его патенте указывается на наличие в молекуле силатранов трансаннулярной координационной связи между атомами кремния и азота.
В 1961 г. Фрай, Фогель и Холл [6] опубликовали письмо в редакцию, в котором привели температуры плавления ряда новых 1-за-мсщениых силатранов II (X = Н, СН3, н- С18Н37, С6Н6(СН8)СН, С1Г2 СП, С2НБО, С]ОНг9О (ментокси), а также 1,3-диметил-и З-метил-1-фенилсилатрана. Там же были уточнены температуры плавления 1-этокси- и 1-фенилсилатрана (100—102° и 208—209
6
соответственно) и приведены некоторые данные в пользу существования в силатранах внутримолекулярной трансаннулярной связи Si -е- N.
Начиная с 1964 г. |2, 3] стала публиковаться серия исследований М. Г. Воронкова и сотр. (в основном совместно с Г. И. Зелча-ном и В. М. Дьяковым), посвященная изучению структуры, методов получения, химических, физических и биологических свойств силатранов и их аналогов (опубликовано свыше 50 серийных сообщений).
Уникальность структуры, физико-химических и биологических свойств силатранов привлекают к ним все более пристальное внимание исследователей как у нас в стране, так и за рубежом. В настоящее время намечены широкие перспективы использования ряда этих соединений в сельском хозяйстве, медицине и некоторых отраслях техники. Уже наступило время, когда можно подвести отдельные итоги. Эту цель и ставит предлагаемая монография, в которой обобщены все накопленные наукой данные по физике, химии и биологии силатранов.
Опубликованные до сих пор обзорные статьи [1, 1а, б, 7—21, 21а, б], посвященные силатранам и их биологической активности, уже устарели и исчерпывающе не рассматривают накопившиеся в литературе данные.
Глава 1
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
1.1. РЕАКЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ СИЛАТРАНОВОЙ ГРУППИРОВКИ
1.1.1. Переэтерификация Si-замещенных триалкоксисиланов
Силатраны впервые получены американским химиком Файн-стоном^] путем азеотропной перегонки триэтаноламина и орга-нилтриалкоксисиланов с бензолом:
XSi (ОС,НБ)8 ь (HOCH2CH2)3N XSi (OCH„CH2)3N2-|- ЗС2Н5ОН
(1)
X = С2Н5О, свн5
Автору не удалось выделить в чистом виде 1-этоксисилатран, о чем свидетельствует его низкая температура плавления (35—37°). Этим же методом синтеза силатрана, по-видимому, воспользовались в 1961 г. Фрай, Фогель и Холл [6 ].
Среди ранних работ, посвященных синтезу силатранов методом переэтерификации, лишь в патенте Сэмура [221 подробно описаны условия получения и свойства некоторых новых и ряда уже известных силатранов. Например., описаны С-метилзамещенные (в атраповом цикле) 1-винил- и 1-этоксисилатраны.
Сэмур впервые предложил использовать в реакции (1) катали заторы — хлориды железа. В последующей работе Файпстона [23] описаны преимущественно моноциклические аналоги силатранов типа X2Si(OCHRCH2)2NR', где X = СН3, CeH5, С2Н5О; R = И, СНЯ; R' — Н, СН3, С2Н4ОН, которым также приписана структура с координационной связью Si«-N. В справочнике В. Бажанта и др. [24] приводятся данные Грехема и Томпсона, синтезировавших силатраны II с X = С5Н11, СН2= СН—СН2, а также 3, 7, 10-три-метилзамещенные 1-випил- и 1-этоксисилатранов.
® В дальнейшем для простоты в формулах силатранов трансаннулярное взаимодействие между атомами кремния и азота не обозначается.
8
Воронков и Зелчан 125, 261 предложили использовать для синтеза высших 1-алкоксисилатранов реакцию переэтерификации низших тетраалкоксисиланов эквимолярной смесью триэтаноламина и высшего спирта:
Si(OR), Ч-(HOCH.2CH2)sN | R'OII ->
> R'OSi(OCH2CH2)3N ]- 4R0H
(2)
R CH3, C2Hb; R' -- алкил, циклоалкил
В качестве катализатора процесса использованы гидроокиси щелочных металлов. Некоторые 1-алкоксисилатраны [R' = -- (СН3)2СН, (СН3)3С| без применения щелочного катализатора вообще не образуются. Синтез осуществляется нагреванием смеси низшего тетраалкоксисилана, триэтаноламина и раствора катализатора в соответствующем спирте в среде инертного растворителя до полной отгонки образующегося в процессе реакции низшего спирта. При этом в отличие от способа, предломсенного Файнстоном [5, 23] и Сэмуром [22], нет необходимости предварительно получать соответствующие алкокситриметокси- или алкокситриэто-ксисиланы.
Разработанный Воронковым и Зелчаном [25, 26] способ получения алкоксисилатранов распространен ими на 1-арокслсилатра-ны [271. Таким же ?аетодом получены 1-(4-карбалкокспфенокси)-енлатрапы 4-R0C0C6li10Si(0CII2CIlo)3N, где R — СН3,С2Н5, н-СаН7 [28].
Получить этим путем 1-(4'-аминофснокси)силатран и 1-(2',4', (>'-тринитрофеноксп)силатран не удалось [27, 29].
Реакция переэтерификации низших тетраалкоксисиланов смесью триэтаноламина и монокарбоновой кислоты, протекающая по схеме (2), где В' — СН3СО и СвН6СО, использована для синтеза соответствующих 1-ацплоксисилатранов 129]. Однако синтетические возможности данного метода оказались весьма ограниченными.
Модификацией реакции (1) является непосредственное взаимодействие окиси алкилена, 2-амииофенола и соответствующего < > ргапилтриал коксисила на [12]:
c6n5si(oc2Hs). + гснг - -си? * 2-нос:6н4ми2
J \7
(3)
9
Однако для получения Si-замещенных 3,7-диметил-10, 11-бензо-снлатранов типа
*SJOCB(CHjCh'J N
О
где X — СН3, С1СН2, СН3СНС1, С12СН, С1(СН2)3, отдано предпочтение схеме (1) 130].
Переэтерификация аминоалкилтриалкоксисиланов R2N(CH2)n • • Si(OR')3 (R2-H2, (С2Н5)2, (СН2)4, (СН2)5; R' = CHs, С2Н6; п ...
1,3) триэтаноламином позволила получить соответствующие 1-аминоалкилсилатраны и их N-замещенные [22, 31, 32].
1-(Диэтил аминометил)си л атраи синтезирован нагреванием эквимолярных количеств триэтаноламина и (диэтиламинометил)-трпэтоксисилана в отсутствие растворителя и катализатора. 1-(Пи-перидинометил)силатран получен в растворе хлороформа. 1-(3'-Диэтиламино-, 1-(3'-пирролидине- и 1-(3'-пиперидинопропил)си-латраны, а также 1-(пирролидипометил)силатран выделены в виде густых некристаллизующихся масел и охарактеризованы лишь в виде подметилатов [31 ].
1-(3'-Перфторацилоксиаминопропил)силатраны типа CF3(CF2)n • • C(O)NH (CH2)3Si(OCH2CH2)8N, где п — 0—20, получены переэтерификацией 3-(перфторациламипопропил)триалкоксисиланов триэтаноламином в среде ксилола в присутствии КОН [33].
Получены водорастворимые N-пирролидино-, N-пиперидипо-/-----------------------------------------1
и Х-пергидроазепипоалкилсилатраны CH2(CH2)mN(CH2)n Si(OCH2-• CH2)3N, где тп=3, 4, 5; п = 1, 3 [34]. Выходы составляют 66— 70%. По схеме (1) синтезировано большое количество различных карбофункциональных производных 1-алкилсилатранов типа X(CHo)n Si(OCHR'CHo)7n(OCH2CH4)3-m N, где X = галоген, F3C. RO, RCOO, ROCHoCOO, HS, RS, NCS, (RO)2P(O) и др.; R= углеводородный радикал; R' = CH3, CF3; n^l; m = 0—3 [35—45].
Первые представители галогеналкилсилатранов — 1-хлорал-килсилатрапы получены взаимодействием (хлоралкил)триалкокси-силанов с соответствующими трис(2-оксиалкил)аминами в среде о-ди хлорбензола (выход 50—55%) [36] или без растворителя (выход 60—94%) в присутствии КОН [37]. 1-Хлорвинилсилатраны образуются из соответствующих хлорвинилтриалкоксисиланов с более высокими выходами (85—93%) [38].
1-(Трихлорметил)силатран не удалось получить из-за расщепления связи Si—С по схеме (4):
3CI3CSi(OC2H5)3 + 4(HOCH2CH2)3N -> ЗСНС13 4-
I 9С2Н5ОН 4-NlGH2CH2OSi(OCH2CH2)3N]3 (4)
10
В то же время 1-дихлорметилсилатраны синтезированы по схеме (1) с выходом 81—93% [39]. При получении 1-иодалкил- [40, 411 и 1-бромалкилсилатранов [42 ] в среде о-ксилола по той же методике [3, 5, 22] выход этих и других труднодоступных карбо-функциональных производных 1-алкилсилатраиов не превышает 30-50%.
Все ранее описанные процессы образования силатранов осуществлялись при длительном нагревании (2—20 ч) и высоких температурах (100—200°). При этом смещение равновесия реакции (1) вправо достигалось за счет удаления из реакционной зоны образующегося спирта.
Недавно предложен простой и удобный метод получения силатранов и их карбофункциональных производных, отличающийся тем, что смещение равновесия реакции (1) вправо осуществляется за счет удаления из зоны реакции самого силатрана, а не образующегося спирта [35]. Более того, процесс часто проводится в спиртовой среде. Реакцию можно проводить и в других низкокипящих органических растворителях (метаноле, ацетоне, хлороформе, диоксане, н-гексане). С-Метилзамещенпые силатраны лучше получать в отсутствие растворителя. Использование катализаторов (алкоголята или гидроокиси щелочного металла) не обязательно, однако облегчает и ускоряет процесс и способствует повышению выхода целевого продукта. Таким методом получены многие труднодоступные карбофункциональные производные 1-органилсила-трапов [35—43]. С-Метплзамещепные 1-галогеналкилсилатраны с высокими выходами можно получить в более жестких условиях — в отсутствие растворителя при повышенной температуре (80-120°).
Синтезировать 2-галогенэтилсилатрапы даже в мягких условиях не удалось. Это объяспяется тем, что (2-галогенэтил)триал-коксисиланы при взаимодействии с триэтаноламином подвергаются ^-распаду с образованием этилена, гидрогалогенида триэтаноламина и трис(1-силатраноксиэтил)амина [39]:
7N(CH2CH2OH)3 4- 3XCH2CH2Si(OR)3
~>3HX-N(CH2CH2OH)3 + ЗСН2 -СН2 +
4- 9ROH 4- N [CH2CH2OSi(OCH2CH2)3N ]3 (5)
X = Cl, Br, I; R = СН3, С3Н5
З'-Фторзамещенные 1-(пропил)силатраны образуются по схеме (1) с высокими выходами [43].
Запатентовано получение по схеме (1) карбофункциональных производных 1-метилсилатрана типа XCH,Si(OCHRCH2)3N. где Х= галоген, НО, R'O, R'COO, HSO3, HS,“NC, F3C, R'R"N, NCS,
11
R'NHCOO, (RO)2P(O), R'SOoNH, в которых R = H, CH3, a R' -алкил, арил или алкенил [44, 45 ]. Однако примеры получения большинства из этих соединений и их физические константы нс приводятся [45]. Это заставляет сомневаться, что производные с X — F, НО, HSO3, F3C, R'SO2NH и др. вообще были синтезированы, так как соответствующие органилтрихлорсилапы XCH2SiCl3 и органилтриалкоксисиланы XCH2Si(OR)3 до сих пор не известны.
Галогенметилтрихлор- и триалкоксисиланы с X — Вт, I [40, 46], ароксиметил- [47], ароилоксиметил- [48] и органилтиометил-триалкоксисиланы ,49] описаны лишь недавно.
До сих пор не удалось получить 1-фторметилсилатраны FCH2Si (OCHRCH2)3N(R = H,CH3,CF3), в частности, из-за трудной доступности фторметилсиланов [50]. 1-(0, О-диалкилфосфоналкил) силатраны [51 ], 1-тиоцианатоалкилсилатраны [52], 1-(ацетилтио-алкил)силатраны [53], 1-(ароксиметил)силатраны [54] и 1-(ароил-оксиметил)силатраны [55] впервые описаны авторами этой монографии.
Приведенным выше методом получены силатрановые производные синтетических фитогормонов (эзо-замещенных фепоксиуксус-иых кислот) типа XC6H4OCH2COO(CH2)nSi(OCH2CH2)3N (X — И, галоген, СН3, СН3О; п — 1, 3) и гетероауксина (3-индолил уксусной кислоты)
NH
CH2C00CH2Si(0CHRCH2)zN
где R = И, СН3 [35, 56-59].
По схеме (1) получены также 1-акрил оксиалкил- и 1-метакри-локсиалкилсилатраны типа СН.,=C(R)COO(CH2)nSi(OCHoCH2)3N, где R = Н, СН3; п = 1-4 [44, 45].
Реакция переэтерификации Si-замещенных триалкоксисиланов использована для синтеза различных типов серусодержащих силатранов. Так, например, описан синтез 1-меркаптоалкилси-латранов [35,60,61] и 1-(органилтиоалкил)силатранов [35, 62 ] типа RS(CH2)nSi(OCH2CH2)m[OCH(CH3)CH2]3_mN, где R = Н, алкил, алкенил, арил, аралкил, алкарил; п — 1—3; т — 0—3. Они легко получаются по схеме (1) в отсутствие растворителя (в качестве катализатора используется 5—10%-пый раствор метилата натрия в метаноле).
При синтезе р-(оксиэтилтиометил)триалкоксисиланов из [3-оксиэтилмеркаптида натрия и (хлорметил)триалкоксисиланов в результате внутримолекулярной переэтерификации образуются соответствующие силациклогексаны:
12
ZS-CH24
HOCH2CH2SNa -H ClCH2Si (0R)3-> CH2 Si (OR)., { R( )l I
4 CH,-OZ
• (6)
Последние при переэтерификации триэтаноламином удалось перевести в 1-(2'-оксиэтилтиометил)силатрап HOCHoCH2SCH2Si(OCH,« • CH2)3N [631.
1-{2'-Тиенил)силатран и его 5'-замещенные типа (5'-XC4H2S)Si • (OCH2CH2)3N (X — Н, алкил, галоген, CN) синтезированы по схеме (1) в среде ксилола в отсутствие каких-либо катализаторов с достаточно высокими выходами (75—90%) |64, 65].
Не всегда понятно, почему синтез отдельных производных силатрана по общей схеме (1) вновь и вновь описывался и патентовался различными авторами без ссылок на совершенно аналогичные данные своих предшественников. Например, 1-фенилсилатраи, впервые полученный в 1960 г. [5], выдавался за новое соединение в 1961 [6] и даже в 1970 г. [61]. Синтезированный в 1964 г. [22], а затем в 1972 г. [31 ] 1-(3'-аминопропил)силатраи описан как новое вещество в 1973 г. [32]. Известный с 1960 г. 1-этоксисилатрап назван новым соединением в трех поздних публикациях [5, 6, 22] и т. д.
Ряд С-трифторметилзамещенных в атрановом скелете оргапил-силатранов получен переэтерификацией соответствующих орга-нилтриалкоксисиланов трис(2-оксиалкил)аминами, содержащими одну, две или три трифторметильных группы [56, 57, 66]:
- / XSi(0R)3 + (HOCH2CH2)wN [CH2CH(CF3)OH ]3_m ->
-> XSi(0CH2CH2),n10CH(CF3)CH2]3_,nN + 3ROH (7)
X - CH3, CGH5, C1CH2, CH3CHC1, C1(CII2)4, CF3(CH2)2;
R = CH3, C2H5
Процесс осуществляется в отсутствие растворителя с использованием в качестве катализатора 10 %-ново раствора метилата натрия в метаноле. 2-Трифторметил-2-оксиалкиламины, в свою очередь, получены взаимодействием 1,1,1-трифтор-2, 3-эпоксипро-пана с аммиаком, моно-или диэтаноламином в хлороформе или воде.
Реакция переэтерификации гексаэтоксидисилоксана триизо-пропаноламином использована для получения 3, 7,10, 3', 7', 10'-гексаметилдисилатраноксана (выход 59%) [12,67]:
(C2H6O)3SiOSi (ОС2Н5)3 I- 2 [НОСЫ (СН3) CH2]3N
N [СН2СН (СН3) OJjSiOSi |ОСН(СН3) CH2],N + 6С2Н5ОН (8)
В отсутствие щелочного катализатора эту реакцию провести не удалось.
13
iТолидиметилсилоксаны, блокированные силатрановыми группировками типа N(CH2CHR,O)3SiO [Si(CH3)2O]r,Si(OCHR,CH2j3N uN(CII2CHRO)(CH2CHR'O)2SiO[Si(CH3)2O]nSi(OCHR'CH2)2(OCHR. •CH2)2N, где R = H, алкил, алкенил, циклоалкил, арил; R == Н, СН3; и — 0—10 000, получены переэтерификацией соответствующих а, (о-бис(триалкоксисилил)полидиметилсилоксанов трис(2-оксиэтил)аминами [67 ].
При переэтерификации тетраэтоксисилана избытком триэтаноламина удается выделить трис(2-силатран-1-оксиэтил)амин [121:
3(C.2H5O)4Si 4- 4(HOCH2CH2)3N->
~>N [CH2CH2OSi(OCH2CH2)3N 13 4- 12C2H5OH (9)
Дисилатранил-1-оксиалканы типа К(СН9СНо0)3810И081(0СН9 • •CH2)3N (R =-(CH2)n, -CH(CH3)CH2-, —CH2CH2OCH2CH2; n ~ — 2—6) получены по общей схеме (2) из тетраэтоксисилана, триэтаноламина и соответствующего алкапдиола [68].
При взаимодействии бис(трналкоксисилилалкил)сульфидов с триэтаноламином по схеме (1) в присутствии алкоголята щелочного металла образуются бис(силатранилалкил)сульфиды типа N(CH2CH2O)3Si(CH2)nS(CH2)nSi(OCH2CH2)3N, п = 1,3 [69].
При реакции 1, 2, 3, 4-диэпоксибутапа с диэтаноламином и соответствующими производными триэтоксисилана выделены 1,1'-дизамещенные 3,3'-дисилатранила (выход до 60%) [12]
XSi (0СН9СН2)9 х
I “ “ >N
осн-----сн2
| X = С2Н5О, С6Н5
осн-----СНох
I >
XSi(OCH2CH2)2z
Первые представители 1-замещенных силатран-3-онов получены переэтерификацией триалкоксисиланов И-бис(2-оксиэтил)ами-ноуксусной кислотой [70, 71]:
XSi (OR)3 4- (H0CH2CH2)9NCH9C00H -> XSi (OCH,CH2)2N
\ / (10)
хососн/ '
x = CH3, C2H5, н-С4Н9, сн2==сн, c6h5, c6h5ch2, 4-С1С6Н4СН2, 4-CF3C6H4, 3-С1С6Н4, 4-FC6H4 и др. Реакции проводились в смеси бензола с диметилформамидом (1 : 3). Выходы составляют 30— 75%. Получить аналогичным образом 1-замещенные силатран-3, 7, 10-трионы, исходя из аминотриуксусной кислоты, не удалось.
Первые попытки синтеза силатранов с расширенным атрано-вым циклом па основе переэтерификации фенилтриметоксисилана трис(3-оксипропил)амином или бис(2-оксиэтил)-3-оксипропил-аминомие увенчались успехом [12]. Это привело к заключению,
14
что для образования силатрановой и ей подобных систем необходимы жесткие структурные требования — наличие между атомами кислорода и азота цепочки из двух углеродных атомов.
Однако в 1976 г. переэтерификацией органилтриалкоксисила-нов 3-оксипро1шл-бис(2-оксипропил)амином удалось синтезировать с выходами 70—90% соответствующие 1-органилгомосила-траны—1-замещенные 2, 8, 9-триокса-5-аза-1-силабицикло [4, 3, 3 I-додеканы XSi [OCH(CH3)CEL L0CH9CH2CHoN, где X - СН3, СЩ=СН, С6Н5, 3-С1С6Н4", 4-С1С6Н4, 4-ВгС6Н4, СН3О,
С2Н5О, С6Н5О, 2-С10Н7О 172, 73]. Реакция проводилась в среде ксилола в присутствии КОН. 1-Ароксигомосилатраны (X — С6Н5О, 2-С10Н7О) получены также переэтерификацией 1-алкоксигомоси-латранов (X -- СН3О, С2Н5О) фенолом или нафтолом, либо по схеме (2) из тетраэтоксисилана, фенола (нафтола) и 3-оксипропил-бис(2-оксипропил)амина. В обоих случах выходы целевых продуктов достигают 80%, однако последний метод предпочтительнее, так как процесс протекает значительно быстрее 173].
1.1.2. Методы получения на основе других соединений типа RSiXs
Аналогом процесса переэтерификации Si-замещенных триалкоксисиланов трис(2-оксиалкил)аминами является реакция органил-триацетоксисиланов с трпс(2-оксифенил)амином, приводящая к образованию 1-органил-З,4, 6, 7,10, 11-трибепзосилатранов (74, 75): XSi (ОСОСН3)34 (2-HOC6H4)3N-^XSi (OC6H4)3N -l ЗСН3СООН (11)
X = сн3, сн2 = сн, СвН5
Сам трибензосилатран (X = Н) получить этим путем из триацетоксисилана не удалось из-за легкости его взаимодействия с выделяющейся уксусной кислотой. Вследствие этого продуктом реакции оказывается 1-ацетокситрибензосилатран (X = ОСОСН3). Точно так же при реакции трис(2-оксифенил)амина с триметокси-илп трихлорсиланом вместо трибензосилатрана образуются соответствующие его Si-замещенные [75]:
IISiX3 + (2-HOC6H4)3N XSi(OC6lI4)3N + 2НХ + Н2 (12)
X = Cl, ОСН3, ОСОСНз
Переэтерификацией фенилтриацетоксисилана соответствующим многоатомным аминофенолом получен бис(1-фенилтрибензосила-транил) типа
с6н5 сещ
15
1-Оргаиилтрибензосилатраны можно получить также исходя из соответствующих органилтрихлорсиланов:
XSiCI3 4- (2-HOC6H4)3i\T -ч XSi(OC6H4)3X + ЗНС1 (13)
Однако в этом случае взаимодействие протекает медленнее, чем реакция (11).
1 -Хлортрибензосилатран (X — (Л) образуется по схеме (13) из HSiCl3 или SiCl4. Реакция метнлтрис(диэтиламино)силапа с трис(2-оксиэтил)амипами использована для синтеза 1-метил-енлатрана [76]:
CH3Si[N(C2H5)J3 + (HOCII2CH2)3N ->
CH3Si(OCH2CH2)3N -г 3(C2II5)2NH (14)
Этим же путем получены мопоциклические аналоги силатранов типа (GH3)2Si(OCH2CH2)2NR, описанные ранее Файнстоном [5]. Реакция осуществляется нагреванием смеси реагентов до окончания отгонки диэтиламина.
На основе органилтрис(диалкиламипо)силанов впервые синтезированы 1-оргапил-2,8,9-триазасилатрапы [77—79] п1-фенил-2,8, 9-тритиасилатран [78,79]:
RSi[N(G2H5)J3 + (H2NCHSGH2)8N ->
RSi(NHCH2CH2)3N + 3(C2H5)2NH (15)
В = Н, СН3, С2Н5, СН3 = СИ, С6И5, С1СН2, GF3(CH2)2 и др.
C6H5Si[N(G2H5).2]3 + (HSCH.»CH,)3N ->
-> C6H5Si(SCH2CH2)3N 4- 3(G2H5)2NH (16)
Оригинальный апротонный метод получения силатранов, описанный, к сожалению, на единичном примере (R = 3-O.2lNGfiH4, выход 95%). основан на реакции органилтрифторспланов стрис-(2-триметилсплоксиэтил)амином [12]:
RSiF3 р [(CH3)3SiOCIl2CH.2]3N ->
-> RSi(OCH2CH2)3N 4- 3(CH3)3SiF (17)
1.1.3. Расщепление иолиорганилсилоксанов
Оригинальный и удобный метод синтеза 1-органилсилатранов с применением более доступных, чем органилтриалкоксисиланьт, 1>еагептов — полиорганилсилсесквиоксапов (RSiOlj5)n или поли-оргапилсилоксаполов [RSiOb5_?K(OH)2m 1П, где т ~ 0—1,5, предложен Воронковым и Зелчаном [3, 7, 80,81] и позднее исполь-
16
зован Фраем [12]:
l/«(RSiO,.5_„(OfI)z„!„ + (HOCH2CH2)S№“
->(1,5 + и) Н2О + RSi (OCH2CH2)3N (18)
В качестве катализатора используется гидроокись калия. Образующаяся в реакции вода удаляется из реакционной смеси путем непрерывной азеотропной отгонки с подходящим инертным растворителем (ксилолом) [3, 80]. 1-Фенил- и 1-(3'-нитрофенил)си-латраны получены этим же методом в отсутствие катализатора почти с количественными выходами [12,81].
Для синтеза 1-органилсилатранов можно использовать также полиорганилгидросилоксаны (RSiIIO)n:
l/n(RSiHO)n 4- (HOCH2CH2)3N ->
-> RSi(OCH2CH2)3N + H2O ф П2 (19)
В данном случае первоначально наблюдается расщепление связи Si—Н с выделением теоретического количества водорода, а затем происходит расщепление силоксановых связей с образованием воды. Процесс легко контролируется по прекращению выделения воды.
Кремниевая кислота, растворяясь при 200—250° в избытке триэтаноламина, образует смесь его моно- , ди- и трисилатранило-вых эфиров [12]:
(3 - n)SiO2 ф (4 - о) (HOCH2CH2)3N >
-x(HOCH2CH2)nN [CH2CH2OSi(OCH2CH2)N]3„.n+2(3 - n)H20 (20)
Осуществить аналогичную реакцию с трис(2-оксипропил)амином не удалось [12].
1.1.4. Синтез из боратраков
Нестабильность связи Si — II в трихлор- , триацетокси- и триалкоксисиланах не позволяет получить 1-гидросилатран и его производные или приводит к очень низким выходам. Так, при действии трис(2-оксифенил)амина на упомянутые соединения типа IISiX3 образуются лишь соответствующие Si-замещенные силатраны XSi(OC6Hf)3N (X = G1, ОСОСН3, ОСН3) [75].
Оригинальный метод синтеза труднодоступных 1-гидросилатрапов основан па реакции переэтерификации триалкоксисилана соответствующими боратранами [29, 82, 83]:
N (СН2СНВО)3В 4- (R'O)3SiH-~^ N (CH2CHRO)3SiH ф В (OR')3
(21)
R — II, GHS; R' = CH3, G2H5; R" - алкил
la )\j г Впропкоп. В M. jlt-.n ;>«
17
Синтез осуществляется кипячением смеси боратрана и полуторного избытка триалкоксисилана в растворе ксилола в присутствии катализатора — алкоголята алюминия.
1-Гидросилатраны выкристаллизовываются непосредственно из раствора или выпадают в осадок после удаления растворителя. Выходы составляют 64—94%. Таким образом легко удалось получить сам силатран и его С-метилзамещенные, которые были в дальнейшем использованы в различных превращениях по связи Si — Н.
Однако синтез недоступных до сих пор 1-(2'-галогенэтил)сила-транов по схеме (21) провести не удалось [39].
1.1.5. Способы получения 2-карбасилатранов
Впервые 2-карбасилатраны получены Морехаузом [84 ] в 1961 г., а затем и другими авторами [85, 87 ] по схеме:
R (CaH6O)2Si (CH2)3NH2+2CH2-CHR' ->
RSi (OCHR'CH2)2 (CH2CH2CH2) N 4- 2C2H6OH (22)
R = CH3, C,H8O, C6H5; R' = H, CH3
2-Карбасилатраны также образуются при взаимодействии органил(3-хлорпропил)диалкоксисиланов с диэтаноламином [86, 87 ] по схеме:
R(C2H6O)2Si (СН2)8С1 4- HN (СН2СН2ОН)2-->
—НС1
-> RSi (ОСН2СН2)2 (СН2СН2СН2) N 4- 2С2Н5ОН
Процесс проводится в среде абсолютного этанола в присутствии акцептора хлористого водорода — триэтиламина. В обоих случаях выходы Si-замещенных 2-карбасилатранов не превышают 40—55%.
1.2. СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЙ-
И КАРБОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗАМЕЩЕННЫХ СИЛАТРАНОВ
1.2.1. Превращения 1-алкокси- и 1-оксисилатранов
Получить 1-оксисилатран (силатранол-1), используя реакцию гидролиза 1-алкоксисилатранов, не удалось [12]. Тем не менее это соединение синтезировано селективным гидролизом трис(2-си-латранил-1-оксиэтил)амина в хлороформе [12]:
N[GH2CH2OSi(OCH2GH2)3N]3 4- ЗН2О->
-> 3HOSi(OCH2CH2)3N 4- П(СН2СН2ОН)3 (24)
18
Реакции переэтерификации низших 1-алкоксисилатранов высшими спиртами, гликолями и глицерином впервые запатентованы Сэмуром [22]
R(OH)n + nC2H5OSi(OGH2CH2)3N -ч
N(CH2CH2O)3SiOROSi(OCH2CH2)3N + wC2H5OH (25)
R — остаток высшего спирта, гликоля или глицерина (С4—С20); п = 1-3.
При этом гликоли можно предварительно конденсировать с низшими тетраалкоксисиланами (RO)4Si (R = алкил, С(—С4) и затем вводить в реакцию триэтаноламин. Впоследствии аналогичным образом синтезирован ряд бис(1-силатранокси)алканов N(CH2CH2O)3SiOROSi(OCH2CH2)3N, где R = (СН2)П, СН(СН3)СП2, СН2СН2ОСН2СН2; п = 2-6 [68 L
Переэтерификацией низших 1-алкоксигомосилатранов типа XSi [ОСН(СН3)СН2 ]2(OCH2CH2CH2)N с X - СН3О, С2Н5О фенолом или 2-нафтолом по схеме (25) получены соответствующие 1-ароксигомосилатраны [73].
Реакция 1-этоксисилатрана с карбоновыми кислотами использована для синтеза 1-ацилоксисилатранов [12]:
RCOOH 4- C2H6OSi (OCH2CH2)3N
-> RGOOSi (OGH2CH2)3N 4- С2НбОН R = СН3, СеН5
(26)
Переэтерификация 1-этоксисилатрана трифенилсиланолом приводит к образованию 1-(трифенилсилокси)силатрана
(C6H6)3SiOH 4- C2H6OSi(OCH2CH2)8N(-^^^
->(C6H6)8SiOSi(OCH2CH2)3N 4- С2НБОН
(27)
Эти реакции проводились в среде о-дихлорбензола при 150— 200°. Действие на 1-этоксисилатран и его С-метилзамещенные концентрированной плавиковой кислоты позволяет заместить этоксигруппу на атом фтора без разрушения силатранового скелета [12]:
HF 4- G2H5OSi(OCHRCH2)3N -
-> FSi(OCHRCH2)3N 4- С2Н5ОН R = Н, СН3
(28)
Удобный метод получения 1-галогенсилатранов основан на взаимодействии 1-этоксисилатрана с галогенидами фосфора и
19
серы [88]:
М(О)Х2 + 2C2HbOSi(OCH2CH2)8N
-> 2XSi(OCHaCH2)3N + М(О)(ОС3НВ)2
(29)
М = S; X = Cl, Вг; М = PCI; X = Cl;
М - СН3Р, X = F.
Процесс осуществляется при обычной температуре в среде ДМФА. Выход 1-фторсилатрана составляет 92%. Исходя из силатранола-1 синтезированы 1-триметилсилоксисилатран (CH3)8SiCl + HOSi(OCH3CH2)3N-------> (CH3)3SiOSi(OCH2CH2)3N
(30) и gc, <|>-бис(силатранил-1-окси)олигоднметилсилоксаны
Cl [(CHs)2SiO]„Si (CH,)2C1 + 2HOS1 (OCH2CH2),N —
—2HC1
-> N (CH2CH2O)sSiO [(CH3)2SiO]nSi (CH3)2OSi (OCH2CH2)3N (31)
В обоих случаях реакция проводилась в среде хлороформа, а в качестве акцептора хлористого водорода использовался триэтил амин [12, 67].
При взаимодействии с хлористым ацетилом или уксусным ангидридом силатранол-1 превращается в неустойчивый 1-ацето-ксисилатран [12]:
СН3СОХ + HOSi(OCH2CH2)3N -> CH3COOSi(OCH2CH2)3N + НХ (32)
X - G1, ОСОСН3
1.2.2. Реакции 1-гидросилатранов
Лабильность связи Si—Н в 1 гидросилатранах успешно использована для синтеза на их основе различных Si-замещенных силатранов.
1-Гидросилатран легко реагирует со спиртами и фенолами в среде кипящего ксилола в присутствии алкоголята или фенолята натрия, образуя соответствующие 1-органоксисилатраны [89]:
ROH + HSi (OCH2CH2)3N—ROSi (OCH2CH2)3N -Н Н2 (33)
R- СН3, n-C4He, i-C4H9, Z-C4H9, CeH5, 4-CH3C6H4, 4-(CH3)3CC6H4, 4-CH3OC6H4, 4-ClC6H4, C6F5, 4-O2NC6H4 и др.; R' = алкил, арил.
В присутствии ZnCl2 реакция протекает значительно медленнее и до конца не доходит. В отсутствие катализаторов или в при
20
сутствии H2PtClc реакция не идет. Предполагается, что механизм катализируемой щелочами реакции спиртов с силатраном основан на промежуточном образовании активного комплекса с шестью электронами в поле пяти центров:
n(CH2CH20)3 Si "I
•О . - • о
Я
N(CH2CH?O)3SiOR +
+ Н2 + Р0“
При этом нуклеофильная атака атома кремния 1-гидросила-трана происходит не с «тыла», а «сбоку».
Реакция алкандиолов с 1-гидросилатраном оказалась удобным способом получения бис(1-силатранил-1-окси)алканов [68, 90].
Из продуктов взаимодействия 1-гидросилатраяа с избытком этиленгликоля удалось выделить мазеобразный 1-(2'-оксиэто кси)-силатран HOCH2CH2OSi(OCH2CH2)3N [68]. 1-Гидросилатран вступает в реакцию дегидроконденсации с карбоновыми кислотами в присутствии хлористого цинка [29, 91]:
RCOOH + HSi(OCH2CH2)3№RCOOSi(OCH2CH2)3N -г Н2 (34)
R=CH3, С2Нб, CeH5, 3-C5H4N, 2-С4НэО
Процесс завершается за 2—3 ч, а выходы 1-ацилоксисилатра-нов составляют 40—80%.
Дегидроконденсацией 1-гидросилатрана с глюкозой и маннозой синтезированы силатрановые производные углеводов [92] типа:
СНз
X = Si(OCHoCH2)3N
1-Галогенсилатраны впервые получены с выходом 71—81% реакцией силатрана со свободными галогенами в присутствии акцептора галогенводорода (триэтиламин) в среде хлороформа [93]
Х2 HSi (OCH2GH2)3N —XSi (ОСН2СН2)3 N (35)
—НС1
X = Cl, Вт, I
21
3,7,10-Триметилсилатран можно превратить в соответствующие хлор- и бромпроизводные и галогенированием в отсутствие акцептора галогенводорода. При этом выделяющийся галоген-водород также вступает в реакцию [12]:
Х2 + HSi [ОСН(СН3)СН2 ]3N ->
XSi [ОСН(СН3)СН2 ]3N + НХ (36)
HX4-HSi[OCH(CH3)GH2]3N->
XSi [ОСН(СН3)СН2 ]3N + Н2 (37)
X - Cl, Вт
Эти же соединения образованы взаимодействием 3, 7,10-три-метилсилатрана с соответствующими N-галогенсукцинимидами [12]:
(CH2CO)2NX 4- HSi [ОСН(СН3)СН2 ]3N-> XSi[OCH(CH3)CH2]3N 4- (CH2CO)2NH (38)
X = Cl, Вг
Попытка получить 3, 7,10-триметил-1 -иодсилатран, используя реакции (37) и (38), не удалась [12].
1.2.3. Реакции 1-галоген- и 1-галогеналкилсилатранов
Использование 1-галогенсилатранов для синтеза их Si-производных пока описано лишь на одном примере — превращении 1-хлортрибензосилатрана в 1-феноксипроизводное по схеме [75]:
CeH6OH + CISi (OC6H4)3NC6H6OSi (OCeH4)3N (39) —И Cl
1-Галогеналкилсилатраны обладают реакционноспособным атомом галогена, что позволяет получать на их основе самые разнообразные экзо-карбофункциональные производные 1-алкилсила-транов.
На реакции 1-галогеналкилсилатранов с тиолятами щелочных металлов или щелочными солями тиолкарбоновых кислот основан удобный метод синтеза 1-(органилтиоалкил)силатранов (выходы 60-85%) [57, 94]
RSM + X(CH2)nSi(OCHR'CH2)3N
-> RS(CH2)nSi(OCHR'CH2)3N + MX (40)
где R = С2Н5, С6НбСН2, СН3С(О), C4H4ON2S (тиоурацил), NC; R'= Н, СН3; М = К, Na; X = Cl, Вг, I; п = 1,3.
В качестве растворителя можно применять ксилол, диметил-формамид или их смеси. Использование в реакции (40) тиоцианата калия позволяет получить 1-тиоцианатоалкилсилатраны.
22
При взаимодействии 1-галогеналкилсилатранов с триалкил-фосфитами впервые синтезированы 1-(силатранилалкил)диалкил-фосфонаты [51, 95,96]:
(RO)3P + X(GH2)nSi(OCHR'CHa)3N
-к (RO)2P(O)(CH2)nSi(OGHR'CH2)3N + RX (41)
R = CH3, C2H5, i-C3H7; X = G1, Вт, I;
R' = H, CH3; n = 1, 3
Реакция гладко протекает при нагревании 1-галогеналкил-силатрана с избытком триалкилфосфита, который одновременно выполняет функции растворителя. При X = I выходы целевых продуктов реакции Арбузова достигают 95 %.
При взаимодействии 1-галогенметилсилатранов с триоргаппл-фосфинами выделены соответствующие фосфониевые соли [97]:
R3P + XCH2Si(OCHR'GH2)3N ->
-> [R3PGH2Si(OCHR'CH2)3N ]Х~ (42)
R = С2Н5, С3Н7, С6Н5; X = Вг, I; R' = Н, СН3
1-Хлорметилсилатраны фосфониевых солей указанного типа не образуют. 1-Силатранилметилтриорганилфосфонийиодиды получены в отсутствие растворителей при сплавлении исходных реагентов (R = С6Н5) или в спиртовой среде (R = С2Н5, С3Н7).
Заместить атом хлора в 1-хлоралкилсилатранах на бром взаимодействием с NaBr, КВг, А1Вг3 и РВг3 не удалось [42].
1.2.4. Реакции присоединения к 1-винилсилатранам
Двойная связь в 1-винилсилатранах легко вступает в свободнорадикальные реакции присоединения, что позволяет синтезировать ряд 2'-замещенных 1-этилсилатранов типа
XCH2CHYSi(OCH2GH2)n [ОСН(СН3)СН2 ]3_nN.
Присоединение к 1-винилсилатранам перфториодалканов приводит к соответствующим 1-(2'-перфторорганил-Г-иодэтил)сила-транам [98]:
RfI + СН2 - GHSi(OCH2CH2)n[OGH(CH3)GH2]3_nN ->
Rf GH2CHISi(OGH2CH2)n [OCH(CH8)CH2]3_nN (43)
Rf - CF3, C3F7, C6F13; n = 0-3
Процесс осуществляется в среде СНС13 или СС14 при комнатной температуре на рассеянном свету (60—100 ч) или при облучении УФ-светом (2—3 ч). Выходы аддуктов приближаются к количественным.
28
При реакции 1-винилсилатрана с метилфурилгидросилаиами, катализируемой H2PtCle, образуются соответствующие продукты гидросилилирования [99, 100]:
Rn (CH3)3_nSiH + СН2 = CHSi (OCH2CH2)3N
-> Rn (CH3)3_nSiCH2CH2Si (OCH2CH2)3N (44)
R = 2-фурил; n — 1—3
Накопление фурильных групп в молекуле гидросилапа повышает его реакционную способность. Так, три(2-фурил)силан реагирует с 1-винилсилатрапом при комнатной температуре, а диметил(2-фурил)силан взаимодействует с ним лишь при нагревании.
Гидросилилирование 1-винилсилатрана олигометилгидросилоксанами с концевыми триметилсилильными группами в присутствии платипохлористоводородной кислоты приводит к соответствующим олигомерам с молекулярным весом 1000 и 2000 [101]. Фотохимической реакцией органических и кремнийорганических соединений, содержащих группу SH, с 1-винилсилатранами получены 1-(2'-органилтиоэтил)силатраны с выходом 60—95% [56, 57]:
RSH + СН2 = CHSi (ОСН2СН2)П [ОСН (СН3) CH2]3_nN->
-> RSCH2CH2Si (ОСН2СН2)П [ОСН (СН3) CH2]3_nN (45) где R = С2Н5, N(GH2CH2O)3SiCH2CH2, (CH3O)3SiCH2, (СН3О)3-•SiCH2CH2, СН3ОСОСН2; n = 0 — 3. Присоединение протекает в отсутствие растворителя. В тех случаях, когда исходные реагенты не смешиваются между собой, в качестве растворителя используют хлороформ или метанол.
Труднодоступные 1-(снлатранилэтил)диалкилфосфонаты которые не удалось синтезировать по схеме (41), получены фотохимическим присоединением диалкилфосфитов к 1-винилсилатранам [57]:
(ro)2pho> сн2 - CHSi (ochr'ch2)8n^
-> (RO)2P(O) СН2 CH2Si (OCHR'CH2)3N (46)
R = CH3, C2H5; R' - H, CH3
Процесс осуществляется многочасовым облучением раствора 1-винилсилатранов в избытке диалкилфосфита при температуре кипения последнего. В присутствии перекисных инициаторов реакция присоединения не протекает.
С-Метилзамещенные в атрановом скелете 1-винилсилатраны значительно легче вступают в различные реакции присоединения (схемы 43—46), чем 1-винилсилатран.
24
1.2.5. Превращения аминоалкилсилатранов
Легкодоступный 1-(3'-аминопропил)силатран использован для синтеза ряда его N-производных. Например, получен 1-(3'-бен-зоиламинопропил)силатран [311 и продукт конденсации с 2, 3-дихлорбензо [е 1тиофен-1,1 -диоксидом [102]:
+ --------------------------------
sfi? ст
S04 Cl
+ M(CH2CH20)3Si(CH2)3NH2-HCl
При действии на N, N-дизамещепные 1 аминоалкилсилатранов йодистого метила в среде спирта или толуола образуются кристаллические иодметилаты [31].
Глава 2
СТРОЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Силатраны являются уникальным классом гетероциклических соединений пятикоординационного кремния. Их своеобразие отражается, прежде всего, в специфичности пространственной и колебательной структуры молекулы и распределения в ней электронной плотности. Все это влияет на спектроскопические и другие физико-химические характеристики силатранов.
Еще несколько лет назад казалось, что все вопросы, связанные со строением силатранов, решены. Однако более глубокие и прецизионные физико-химические исследования последних лет показали приближенность сложившихся представлений и выдвинули ряд новых теоретических проблем, до сих пор еще окончательно не решенных.
Преодоление сложившейся ситуации с помощью ограниченного числа физических методов неосуществимо. Успешное развитие теории строения силатранов возможно лишь при условии комплексного физико-химического исследования, полученные к настоящему времени результаты которого и излагаются систематически в этой главе.
2.1. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ
Для изучения кристаллической и молекулярной структуры силатранов широко использованы методы рентгеноструктурного и конформационного анализов. Установлены кристаллографические параметры и трансляционные группы элементарных ячеек кристаллов 1-замещенных силатранов, рассчитаны объемы ячеек, количество молекул в них, рентгеновская плотность кристаллов и коэффициенты упаковки молекул (табл. 1) [103—116]. В элементарной ячейке кристаллической решетки силатранов обычно находится четыре или восемь молекул, которые упакованы очень плотно.
В молекулах ряда силатранов определены валентные углы и длины связей^ включая расстояние между атомами кремния и
26
Кристаллографические параметры силатранов XSi(OCH2CH2)3N
Литература [104] со х~’ 1104] о х4 [104] [114] о хЧ [106] [111] [112] [108] [104] [116, 116а]
СМ О см О! хЧ ст> СП о?
со S г- ХЧ ХЧ
Объем молекулы, О А* 159,79 176,36 192,93 172,34 216,69 221,96
Объем X, 0 А’ 25,03 41,60 58,17 37,58 81,93 87,20
' я О «О хТ ,323 ,293 ,376 ,385 ,361 ,368 ,429
ХЧ ХЧ ХЧ хЧ ХЧ х-4 хЧ хЧ
. X в-“ ,421 мо ,295 ю см ОО СО со ,364 ,353 ,351 ,364 СО
х—< хч хЧ ХЧ хч X—< хч ХЧ Х-4 хч хч
N хТ ST ST ХТ 00 ST 00 оо хт ST хТ ST хТ
СМ 04 оо со со со ХТ со 04 со ХТ
о-< 875, 986, о см о ХЧ 1116, 1942, 2409, 1226 1220 1242
и rt со оо СО ‘х*
& 126. о 110,
с-< со о ю СО ю 00 см со со со СМ о МО о со CD см хч СО со со оо
Ч vT ХЧ ХЧ со со со 00 о хч о хЧ хч хЧ см хч О см см
с< со СМ ю хг О1 ХЧ со U5 со см ш CD Ю СП» О хЧ хТ ^т
о сп со хч со хЧ хЧ о со ХЧ 00 хЧ 00 хч со СМ хч хч 00 хч
хГ ю 00 со СО со см со ,814 о см см ю 00 хТ о хч CD СО
е !>• со Оз сп Оз СМ хч со r-t со х-ч io хч оо хч СО хч со
е
0- СО
X сн, д о 5 д « о К О еч “"п Д о К о к Д о д о о 'га' S о V <о к с о S & о >е< «о к «с о СВ S Р-о 1 »с д со о д «о о г сч о со о •о д со о о Д со о
W VIII
Рис. 1. Молекулярная структура 1-фенилсилатрана (VII) и 1-фенил-З, 4, 6, 7, 10, 11-трибензосилатрапа (VIII).
азота [103—116] (рис. 1—3, табл. 2). Этому расстоянию уделено особое внимание, так как оно позволяет судить о степени трансаннулярного взаимодействия атомов кремния и азота, гибридизации их валентных орбиталей, а также о влиянии заместителей на геометрию силатранового скелета.
В молекулах почти всех изученных силатранов межатомное расстояние Si ... N составляет 2t0—*2,4 А, что значительно меньше суммы ван-дер-ваальсовых радиусов атомов кремния и
/х
Рис. 2. Молекулярная структура 1-(хлорметил) силатрана (IX) и 1-(3'-хлорпропил)силатрана (X).
28
Рис. 3. Молекулярная структура 1-метил-2-карбасилатрана (XI) и 1-(хлорметил)-3-гомосилатрана (XII).
азота (3,5 А). Это является убедительным доказательством высказанной ранее гипотезы о существовании трансаннулярного взаимодействия между этими атомами, [5—7]. Однако природа трансаннулярного взаимодействия между атомами кремния и азота в силатранах еще окончательно не выяснена. До самого последнего времени не вызывало сомнения, что это взаимодействие обусловлено частичным переносом неподеленной электронной пары атома азота на вакантную 3dzi -орбиталь атома кремния, гибридизация атомных орбиталей которого имеет spM-характер. Однако для объяснения этого взаимодействия участие 3d-орбиталей атома кремния вовсе необязательно. Существуют мнения [117, 118], что Зс£-орбитали кремния энергетически менее выгодны (их энергия превышает энергию валентных орбиталей примерно на 10 эВ) и значительно более диффузии, чем 4s- и 4р-орбитали. Благодаря этому возможностью участия 4s- и 4р-атомных орбиталей кремния в образовании связи Si<-N не следует пренебрегать.
Наиболее адекватное описание электронного и пространственного строения силатранов дает модель «гипервалентных связей» [118а, б], позволяющая также объяснить ряд особенностей их физических и химических свойств3. В рамках такой модели атом кремния в молекулах силатранов использует для связи с тремя атомами кислорода три 5р2-гибридизованные орбитали.
3 Представления о существовании «гипервалентных связей» в молекулах элементоорганических соединений развиты Матером [119]. Надь [112] впервые использовал термин гипервалептпости для объяснения транс-влияния Si-заместителей в силатранах. Однако в его интерпретации понятие «гипервалентности» совпадает с обычными представлениями о .$р3(7-гибридизации нентакоординированного атома Si
?9
Структурные характе
Соединение Аксиальная характеристика Экваториальная ха
Si*N, О A Si—X, A N—Si— —X, град Si—О, A ^О—Si—X, град
ClSi(OCH2CH2)3N 2,02 2,15 — 1,65
ClCH2Si(OCH2CH2)3N 2,12 1,91 180 1,67 ср 96 ср
3-O2NCeH4Si(OCH2CH2)3N 2,12 1,91 180 1,66 96 ср
CeH5Si(OCH2CH2)3N (у) 2,13 1,89 179 1,65 ср 96 ср
C6H5Si(OCH2CH2)3N ф) 2,15 1,91 177 1,65 ср 97 ср
CeH6Si(OCH2CH2)3N (a) 2,19 1,88 178 1,66 ср 97 ср
Cl(CH2)3Si(OCH2CH2)3N 2,18 1,88 180 1,67 1,63 1,69 —
C2H6Si(OCH2CH2)3N 2,21 1,88 — 1,66 —
[C6H5(CH3)2P]2Pt(Cl)Si(OCH2CH2)3N 2,89 2,29 — 1,65 108
CH3OSi(OCH2CH2)2(CH2CH2GH2)N 2,22 1,67 180 1,66 Si—С 1,85 —
CH3S i(OCH2CH2)2(CH2CH2CH2)N 2,34 1,88 177 1,66 Si—С 1,90 С—Si—С 103
ClCH2Si(OCH2CH2)2(OCH2CH2CH2)N 2,25 1,89 —- 1,64
Взаимодействие же атома кремния с заместителем X и атомом азота осуществляется за счет образования его рг-электроном, валентным электроном заместителя X и неподеленной электронной парой атома азота трехцентровой трехорбитальной гипервалентной связи X—Si—N. Корреляционная диаграмма гипервалентного связывания в молекулах силатранов приведена ниже
<h
*----------»——л
30
Таблица 2
ристики силатранов
рактеристика Характеристика группировки С Смещение атома кремния из экваториальной плоскости о Д, А Литера-
_<O—Si—0, град О С—N,A С—N—С, град О С—С, А N-C-C, град тура
120 1,45 ИЗ ср 1,43 112 ср [115а]
119 ср 1,50 114 ср 1,53 106 ср 0,15 [ИЗ]
119 ср 1,46 ИЗ ср 1,51 ср 107 ср 0,17 [108]
118 ср 1,47 ИЗ ср 1,53 1,56 105 ср 0,18 [И2]
118 ср 1,46 114 ср 1,45 1,50 107 ср 0,19 [111]
119 ср 1,46 115 ср 1,50 107 ср 0,20 [106]
119 112 125 1,47 114 ср 1,50 107 ср 0,20 [114]
118 1,48 ср 114 ср 1,44 ср ИЗ ср — [115а]
110 1,43 ср 119 ср 1,50 ср 111 0,53 [116,116а]
116 0—Si—С 118 121 1,47 114 ср 1,50 108 ср. 0,23 [114а]
117 0—Si—С 117 ср 1,47 114 ср 1,50 107 0,29 109
117 118 122 1,44 1,60 —С—С—С 1,39 ИЗ 136 96 1,40 1,61 —С-С-С 1,42 104 103 122 0,17 115
где<рх0, <Pn? 3pz —АО заместителя, атома азота и кремния соответственно; — связывающая МО, ф2 — слабосвязывающая (несвязывающая) МО, ф3 — разрыхляющая МО.
Первое очевидное следствие из этой модели [118а, б] заключается в том, что влияние о-связанного заместителя может передаваться лишь через Зр2-орбиталь центрального атома. Это означает, что в молекулах силатранов прежде всего проявляется
транс-влияние.
Эффект связывания атомов кремния и азота определяется
выражением
^SiN
«Si° +
₽Si«X*
|«si—axJ
— «№
31
где а и Р— кулоновские и резонансные интегралы соответственно; индекс «О» относится к исходным атомным уровням, а отношение ₽2-. .
—— характеризует уменьшение эффекта связывания Si-и N-уровней за счет взаимодействия X—Si. Если электроотрицательность заместителя X выше, чем у атома Si, или близка к ней, то с повышением прочности связи X—Si взаимодействие Six—N в силатранах должно ослабевать. Сами же связи X—Si в силатранах менее прочны по сравнению с такими же ковалентными связями тетраэдрического атома кремния.
При наличии у атома кремния менее электроотрицательного заместителя (l<zxl Ic^Sil) ослабление связи X—Si должно приводить к понижению энергии и, следовательно, увеличению длины связи Six—N. Энергия связи Six-N существенно зависит и от электроотрицательностей атомов кремния и азота. Так, например, изменение характера связи С—С в силатрановом остове, приводящее к увеличению значения IczjvI, должно вызвать при прочих равных условиях уменьшение прочности связи Six—N. С увеличением потенциала ионизации центрального атома энергия связывающей орбитали уменьшается и гипервалентная структура становится менее устойчивой. Это объясняет трудность получения углеродного аналога силатрана («карбатрана») и позволяет предсказать увеличение эффекта X—М—N-связывания при замене атома кремния в силатранах (М = Si) на атом германия или олова.
Несмотря на ряд допущений, модель гипервалентной связи [118а, 1186] более реалистично описывает электронную и пространственную структуру силатранов, чем широко распространенная гипотеза о 5р3й-гибридпзации атома кремния. Однако окончательно понять природу трансаннулярной связи Six—N в силатранах удастся лишь в результате дальнейшего развития квантовой химии.
Величина смещения атома кремния из экваториальной плоскости тригональной бипирамиды в молекуле силатранов в сторону заместителя X (А) связана с межатомным расстоянием Si ... N простой зависимостью А — rsi_N — d, где d — расстояние от атома азота до экваториальной плоскости тригональной бипирамиды. Для изученных силатранов это расстояние примерно одинаково (d = 2,0 ± 0,05 А) [110]. Таким образом, изменение межатомного расстояния Si ... N в основном определяется смещением атома кремния из плоскости, в которой расположены три кислородных атома, т. е. изменением его гибридизации.
Наличие у атома кремния в силатранах заместителя, обладающего сильным электроноакцепторным (—/) эффектом (Cl-3-O2NC6H4, С1СН3), вызывает уменьшение межатомного расстояния Si ... N (см. табл. 2). Внедрение в силатрановый скелет группы СН2 (3-гомосилатраны) или замещение этой группой одного из кислородных атомов (2-карбасилатраны) приводит к более резкому
изменению геометрии гетероцикла и длины межатомного расстояния Si ... N, чем изменение природы заместителя у атома кремния. Так, в молекуле 1-метил-2-карбасилатрана межатомное расстояние Si ... N на 0,10—0,20 А превышает аналогичные значения для всех изученных 1-органил силатранов.
В молекуле 1-фенилсилатрана (а-форма) [106] (см. рис. 1, VII) угол С—Si—О (97,1°) меньше, чем в молекуле 1-фенилтри-бензосилатрана (100°) [107] (см. VIII). В идеальной тригональной бипирамиде они равны 90°. При замене одного из атомов кислорода в группировке SiO3 на более объемистую группу СН2 угол Сх—Si—С (103° в молекуле 1-метил-2-карбасилатрана [109]) оказывается больше двух остальных углов С—Si—О, которые сохраняют обычное для силатранов значение (98°).
Определение молекулярной структуры силатранов подтвердило сделанное ранее предположение о том, что атрановый остов их молекул образован тремя конденсированными пятичленными гетероциклами с общей трансаннулярной связью Si-ч-N. Координационный многогранник вокруг атома кремния представляет собой искаженную тригональную бипирамиду. Три пятичленных гетероцикла, составляющие силатрановый остов, имеют форму конверта, в которых атомы О, Si, N и С (3, 7, 10) лежат в одной плоскости (см. рис.1). Находящиеся в «-положении к атому азота атомы С (4, 6, 11) образуют уголок этого конверта [106—108, 110-1121.
Возможность изменения геометрии силатранового кольца (и прежде всего, изменения межатомных расстояний Si ... N и Si—X) за счет невалентного взаимодействия связанного с алкильным заместителем атома хлора и атома кремния или кислорода изучена на примере 1-хлорметил- [ИЗ, 115а] и 1-(3'-хлорпропил)си-латрана [114, 115а] (см. рис. 2, IX, X соответственно). В молекуле (IX) аксиальная связь образует с экваториальной плоскостью бипирамиды угол 90°. Плоскость Si—С(7)—Cl почти копланарна с плоскостью N—Si—О (3) (угол 5,2°).
Введение электроноакцепторного заместителя мало меняет геометрию силатранового цикла, но длины связей Si—О (1,676 А) О
и Si—С (7) (1,912 А) в 1-хлорметилсилатране увеличены по сравнению с таковыми в 1-метил-2-карбасилатране (см. табл. 2).
Внутримолекулярное расстояние Si . . . С1 (3,1 А) может указывать на взаимодействие между этими атомами (««-эффект»). Если атом хлора отделен от кремния более чем одной метиленовой группой [114, 115а], то влияние заместителя на геометрию цикла незначительно, так как индукционный эффект по углеродной цепи быстро убывает (см. рис. 2). В отличие от 1-хлорметилси-латрана межатомное расстояние Si ... N и длина связи Si—Сх в 1-(3'-хлорпропил)силатране близки к таковым в 1-этилсилатране и составляют 2,18 и 1,88 А соответственно.
2 М. Р. Воронков, В. М. Дьяков
33
В молекуле 1-хлорметил-З-гомосилатрана (см. рис 3, XII). межатомное расстояние Si ... N значительно увеличено (2,25 А), в то время как смещение атома кремния из экваториальной плоскости трех кислородных атомов (cZ) составляет лишь 0,17 А. В этом случае увеличение расстояния Si ... N осуществляется за счет уплощения группировки NC3, т. е. смещения атома азота к экваториальной плоскости, образованной атомами С(4), С(6) и С(12), на 0,11 А [115].
В молекуле 1-силатранил-транс-бис [(диметилфенил)фосфино]-хлорплатины Cl [С6Н5(СН3)2Р ]2PtSi(OCH2CH2)3N (XIII) межатом-О
ное расстояние Si ... N составляет 2,89 /X, что значительно больше, чем в обычных силатранах [116]. При этом группировка NC3 имеет практически планарную конфигурацию, а группировка PtSiO3 — тетраэдрическую. Такая конфигурация, по-видимому, обусловлена сильным -ф-/-эффектом и большим объемом заместителя у атома кремния. Длины связей и значения валентных углов в молекуле (XIII) приведены в табл. 2. Для данного соединения выведенное для силатранов соотношение [110] 1 о о
rsi..N —• А = d да 2,0 А не соблюдается (А — 0,53 A, d => О
— 2,36 А). Это вызвано отсутствием трансаннулярного взаимодействия между атомами кремния и азота. Атом азота смещен по сравнению с его обычным в силатранах положением в сторону плоскости С(4)—-С(б)—С(11) на 0,36 А и отдален от пее лишь на 0,07 А. В трех полукольцах Si—О—С—С—N из плоскости выходят не сс-углеродные атомы, как в обычных силатранах, а 0-угле-родпые. Кроме того, величины валентных углов в соединении (XIII) немного больше, чем в обычных силатранах. Это частично связано с тем, что молекула (ХШ) является системой, которая построена не из пятичленных циклов, а из восьмичленных циклов.
Таким образом, соединение (XIII) по своей структуре соответствует гидрохлориду 1-азабицикло[3, 3, 3]ундекана (XIV) [120]:
R = [СсН6(СН,)2Р!гР1С1
34
Однако аналогичная конформация простейших силатранов, изученных методом рентгеноструктурного анализа, в кристаллическом состоянии не осуществляется. В их молекулах из плоскостей пятичленных полуколец смещаются не (3-, а сс-углеродные атомы. Это, по-видимому, обусловлено коротким расстоянием между атомами кремния и азота. Действительно, при большей длине межатомного расстояния Si ... N (>> 2,3 А) в 2-карбаси-латранах (Ш) реализуется лодочно-кресельная конформация (XV), типичная для бицикл о[3, 3, 3 ]ундекановых систем XVI u XVII [120-1231:
До последнего времени многие особенности физико-химических свойств силатранов объясняли лишь наличием полярной координационной связи Si-^N [5—19, 23—34]. При этом не учитывались некоторые стереохимические факторы, в частности существование в силатрановых системах «напряжений Прелога» [127], благодаря которым бицикло[3, 3, 3 ]ундекановые системы (XVI и XVII) [119—122] имеют близкую к ним пространственную конфигурацию. Молекулы соединений этого типа обладают аксиальной С3-симметрией и могут рассматриваться как комбинации трех восьмичленных циклов, имеющих лодочно-кресельную конформацию.
Молекулярные модели Дрейдинга [128] силатранов и родственных бицикло [3, 3, 3]ундекановых систем свидетельствуют, что лодочно-лодочная конформация невыгодна из-за интраанну-лярного отталкивания кольцевых атомов водорода. Можно было полагать, что эти Н . . . Н отталкивающие взаимодействия не позволяют реализоваться молекулам силатранов в экзо-форме. Гак, введение дополнительной группы СН2 в силатрановый остов вызывает сильные прелоговские напряжения в расширенном полукольце — увеличение валентпых углов N—С—С и С—С—С до 122° и уменьшение длин связей С—N, С—С и С—О (см. табл. 2) [115].
Однако до проведения количественных расчетов [124—126, 126а] убеждение, что конформационные факторы имеют важное значение для понимания структуры и некоторых свойств силатранов [7, 12, 110, 163], носило подчас интуитивный характер. По данным расчета конформационной энергии [124, 125] эндо-и экзо-форм молекулы 1-метилсилатрана (XVIII и XIX), выпол-
35
ценного в рамках метода'Вестхеймера, изменение гибридизации атома кремния от sp3 к sp3d сопровождается выигрышем конформационной энергии в 11,4 ккал/моль [124].
Расчет проведен для фиксированного расстояния Si ... N, равного 2,19 А.
ли///
Энергетический барьер, разделяющий экзо- и эндо-формы, не превышает 1,5 ккал/моль. Без деформации валентных углов и связей эндо- и экзо-структуры существуют лишь в узком диапазоне межатомного расстояния Si ... N: 2,35—2,45 и 2,9—3,0 А соответственно. По расчетным данным экзо-форма молекулы 1-метил-силатрана абсолютно нез^стойчива и в диапазоне расстояний Si ... N 2,7—2,8 А должна самопроизвольно переходить в стабильную эндо-форму [124]. Полученные соотношения между конформационными энергиями этих форм привлечены для доказательства сделанного ранее вывода о трудности вовлечения атома азота в силатранах в реакцию межмолекулярного комплексообразования [124].
Однако отсутствие необходимых данных не позволило корректно учесть напряжения, обусловленные наличием связи Si<-N [125]. Вследствие этого вывод, что образование трансаннулярной связи между атомами азота и кремния в 1-метилсилатране сопровождается понижением конформационной энергии эндо-формы по сравнению с экзо-формой, оказался ошибочным.
Работы, выполненные с учетом взаимодействия Si<-N, показали, что конформационная энергия реальной эндо-формы на 1,4 ккал/моль превышает минимальную энергию экзо-формы. Таким образом, повышенную стабильность эндо-структуры силатранов можно объяснить лишь значительным вкладом энергии образования трансаннулярной связи Si<-N в полную энергию молекулы [125]. Вместе с тем вывод [124] о значительном выигрыше 8,5 ккал/моль) конформационной энергии при изме-
3G
Гис. 4. Потенциальная функция моделей А и Б молекулы 1-метил-2-карбасилатрана.
нении гибридизации атома кремния в >ндо-форме от тетраэдрической к триго-нально-бипирамидальной остается в силе.
Зависимость энергии напряжения от
расстояния между атомами азота и кремния изучена и для молекулы 1-метил-2-карбасилатрана [126]. Минимуму конформационной энергии ее эндо-формы соответствует расстояние Si <- N 2,31 А (19,4 ккал/моль) п 2,41 А (32,4 ккал/моль) для моделей с постулированным координационным числом атома кремния 5 (модель А) и 4 (модель Б) соответственно (рис. 4). Зкзо-форма наиболее устойчива при расстоянии между атомами Si и N,равном 3,10 А, и является наименее напряженной (1,8 ккал/моль). Поскольку молекула 1-метил-2-карбасилатраиа существует только в эндо-форме, то устойчивость последней может быть оправдана лишь при условии, что энергия трансаннулярного взаимодействия превышает 17,6 ккал/моль.
Конформационные расчеты [124—126] великолепно описывают н более тонкие детали пространственного строения силатранов. В частности, согласно данным рентгеноструктурного анализа [НО] и ПМР [163, 164], они доказывают неплоскостную структуру пя-тичленных циклов и низкий барьер их конверсии. Более того, они свидетельствуют об энергетической невыгодности процесса асинхронной конверсии трициклического остова молекулы 1-метил-2-карбасилатрана из-за ее высокого барьера и значительного (па 10 ккал/моль) повышения энергии напряжения асимметрической конфигурации.
Оптимизированные данные о пространственной структуре силатранов [124, 125] использованы для квантово-химического (ППДП/2) расчета полных энергий молекулы силатрана [126а]. Оказалось, что эндо-форма энергетически более выгодна, чем экзоформа. Энергии связей молекулы силатранов при переходе из эндо- в экзо-форму фактически не меняются. Исключение составляет энергия связи Si <- N. Ее величина для эндо-формы близка к 25 ккал/моль, а в экзо-форме — на порядок ниже. Вывод [125, 126 ] об определяющем вкладе взаимодействия Si <- N в стабилизацию эндо-форм молекул силатранов находит количественное подтверждение. Квантовохимический расчет [126а] обнаруживает также, что перенос электронной плотности с атома азота составляет для эндо-формы силатрана около 0,25 е.
Таким образом, особенности строения силатранов связаны с наличием в их молекулах трансаннулярного взаимодействия между атомами азота и кремния. На конформационные же факторы, обычно действующие в бицикло [3,3,3 ]ундекановых системах,
37
Таблица 3
1-Гидро- и 1-галогенсилатранъ1
X n ^ПЛ>° C Литература
H 3 256—258 [29, 82, 83]
253—256 (6, 12]
II 2 207—208 [29, 82, 83]
н 1 158—160 [29, 82, 83]
H 0 115—116 [29, 82, 83]
175—183 [12]
F 3 >200 субл. [12, 88]
F 0 212—214 [12]
Cl 3 >200 разл. [88,93]
Cl 0 305-306 [12]
Br 3 >200 разл. [88, 93]
Br 0 233—237 [12]
Cl* — >300 [75]
* 1-Хлор-З,4,6,7,10,11 -трибензосилатран.
в молекулах силатранов существенное влияние оказывает характер гибридизации атомов кремния и азота, определяемый их трансаннулярным взаимодействием.
2.2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Большинство известных силатранов представляют собой бесцветные высокоплавкие кристаллические вещества. Основные физические константы всех полученных силатрапов приведены в табл. 3—12. Они обычно обладают достаточно высокой термической устойчивостью, благодаря чему могут без разложения возгоняться или перегоняться в вакууме, а некоторые из них даже при обычном давлении. Практически все силатраны хорошо растворимы в хлороформе и диметилформамиде. Большинство из них трудно растворимы в воде, эфире и н-гексане.
Некоторые силатраны полиморфны. Так, 1-метилсилатран при атмосферном давлении существует в виде двух кристаллических модификаций [3, 129]. При обычной температуре стабильна р-мо-дификация с температурой плавления (tnn) 142°, которая при 115,2° обратимо превращается в «-модификацию с tnjl — 152,2°. Благодаря этому 1-метилсилатран имеет двойную температуру плавления. После кристаллизации из ксилола он плавится при 142—143°, а после быстрого охлаждения расплава — при 151,5—
152,5° [3]. При кристаллизации 1-метилсилатрана из некоторых растворителей выпадают плохо образованные кристаллы с tnn— 141,7° (Р*-модификация) [129]. Переход от [^-кристаллической формы к «-модификации сильно замедлен и по данным термографического анализа лежит в пределах 117—140°. Однако кристаллическая структура |3- и |3*-модификаций идентична по всем кристаллографическим параметрам и отличается от a-модификации 1-метилсилатрана [129].
1-Фенилсилатран может существовать в виде трех кристаллических модификаций — орторомбической («, |3) и моноклинной (у) с температурой плавления 210,3 — 211,3, 208 и 207° соответственно [106, 111, 112]. 3,7-Диметил-1-фенилсила-
38
Таблица 4 ]-Ор?аноксисилатраны ROSi(OCH2CH2)n [ОСН(СН3)СНа] 3„n N
к n / , c I пл 1 Литература
н 3 205-210 [12, 67]
СН3 3 155—156 [7, 26, 29]
СЛЦ 3 102—103 [7, 26, 29]
35—37 [5, 23]
100—102 [6]
9 1 64—65
0 81,7—82,2 [22]
СН3СН2СН2 3 79—80 ]7, 26, 29]
(СН3)2СН 3 129,5—131 [7, 26, 29]
СН3(СН2)2СН2 3 113—113,5 [7, 25, 26, 29]
(СН3)2СНСН2 3 99—100 [7, 25, 26, 29]
(СН3)3С 3 146,5—147,5 [7, 25, 26, 29]
СН3СН2(СН3)СН 1 3 131—132 [7, 25, 26, 29]
СН3(СН2)3СН2 3 102,5—103,5 [7, 25, 26, 29]
(СН3)2СНСН2СН2 3 134,5-136,0 1 [7, 25, 26, 29]
(СН3)3ССН2 1 3 178—180 [7, 25, 26, 29]
СН3(СН2)4СН2 3 82—83 [7, 25, 26, 29]
СН3(СН2)12СН2 3 j 80—81
N1/SCH2CH2O* 3 260 [12, 39]
c6Hu 3 193,5—195,5 1 [7, 25, 26, 29]
С3Н5 3 228, 229,5 [7, 27, 29]
С31> 3 263—264 [89]
2-CH3C6H4 3 218—219,5 [7, 27, 29]
3-CH3C6H4 3 162,5—163,5 [7, 27, 29]
(CeH5)3Si 3 256 [12]
CH2=CH(CH3)2Si I 3 127 [12]
4-CHsOOCCfiH4 3 178—180 [28]
4-C2H5OOCC6H4 3 162—164 [28]
4-CH3C6H4 3 188—189 [7, 27, 29]
4 -(CH3)3CC8H4 3 252-253 [7, 27, 29]
5-CH3-2-(CH3)2CHC6H3 3 217,5—218,5 [7, 27, 29]
4-ClC6H4 3 166—167 [7, 27, 29]
2,4, 6-Cl3CcH2 3 230—230,5 [7,27,29]
2-O2NC6H4 3 233—234 [7, 27, 29]
39
Окончание табл. 4
в 71 t . cc ПЛ Литература
3-O2NC6H4 3 197,5—198,5 17, 27, 29]
4-O2NC6H4 3 182,5—184 [7, 27, 29]
4-СН3ОС6Н4 3 183—184 [89]
2-С1оН7 3 184,5—185,5 [7, 27, 29]
СбН5СН2 3 190,5—192 [7, 25, 26, 29]
С10Н19 (ментокси) 3 152—154 [6]
СНаС(О) 3 173—174 [29, 91 ]
172—175
СН3СН2С(О) 3 190—192 [29, 91]
c6h4n 3 171—173 , [29,91]
а-С4Н3О 3 245—246 [29, 711
С6Н5С(О) 3 221—222,5 [29, 91 ]
240 [12]
(CH3)3Si 3 156 [12]
(CH3)2HSi 3 98 [12]
(CH3)2C6H5Si 3 83 [12]
CH3(C6H5)2Si 3 130 [12]
C6H5(CH3)HSi 3 108 [12]
HO(CH2)4 3 108—110 [68]
4-C3H7OOCC6H4 3 141—145 [28]
* N[CH2CH2OSi(OCH2CH2)3N]3.
тран также удалось выделить в виде двух модификаций — игольчатые кристаллы с £пл — 90,4—91,4° и пластинки с tnn — 94,8— 95,8° [3].
Некоторые карбофункциональные производные 1-алкилсила-транов, имеющие заместителей, содержащих атомы фтора, серы или фосфора, существуют при комнатной температуре в виде вязких жидкостей и легко перегоняются в вакууме (см. табл. 12). Среди 2-карбасилатранов XSi(OCHRCH2)2(CH2CH2CH2)N также известны соединения, являющиеся при обычных условиях жидкостями с X = С2Н5, С2Н5О при R — Н, СН3 (см. табл. 12). Все жидкие силатраны довольно легко растворяются в воде. Они хорошо растворимы даже в эфире, гептане п четыреххлористом углероде. Значения молекулярной рефракции жидких силатранов отвечают вычисленным из групповых инкрементов с точностью 0,1— 1,0 мл/моль (см.табл. 12).
Сам силатран HSi(OCH2CH2)3N и его С-метилзамещенные аналоги HSi(OCH2CH2)jOCH(CH3)CH2l3_nN (см. табл. 3) представ-
40
Таблица 5
Силатраны, содержащие у атома кремния углеводородный радикал В Si(OCH2CH2)n[OCH(CH3)CH2]s_nN
R n t , rc ПЛ Литература
1 2 3 4
СН3 (а) 3 151,5—152,5 [3, 7, 29, 80}
151—153 16, 128]
152,2
'-Из Ф) 3 123—125 [6, 128]
141,7
142—143 [3, 7, 29, 80]
139,5—142 [23]
CH3 2 95—97 16]
0 132—133 Данные авторов
‘•2H6 3 132—133,5 [3, 7, 12, 29, 80]
134—135 122]
CH3CH2CH2 0 3 52,5—53,5 84 Данные авторов 170, 71]
(CH3)2CH 3 106,5—107,5 [3, 7, 29, 80]
’'5*111 3 «кип—121—122(3мм) [22]
CH2CH2CH 3 143—144 Данные авторов
CH2—CH 3 165—166,2 [3, 7, 29, 80]
166,2—167,4 122]
163—165 [6]
0 103,3—104,5 [22]
CH=C 3 248—250 Данные М. Г. Воронкова,
0. Г. Яроша
(CH3)3SiC=C 3 240 То же
(CH3)2SiCH=CH 3 151 »
1 IC=C(CH3)2SiCH—CH 3 152 »
CH3[(CH3)2S1CH-CH]2 3 123—124 »
cfiH5 0 133—134 [7, 29]
134—135 1171]
1 86,5—89 [3, 7, 29, 80]
2 95—96 [7, 29]
3 203,6—204,2 [5]
208—209 [6]
210,3—211,3 [3, 7, 29, 80, 81 ]
209—210 [171]
3 233—235 Данные авторов
3-CICbHj 3 203—203,5 [201]
'•-fc6h4 3 195—196,5 [170]
i-CH3CeII4 3 195—195,5 [201]
TCH3c6H4 3 148,5—149,5 Данные авторов
41
Окончание табл. 5
1 2 3 4
2-СН3С6Н4 3 162—164 Данные авторов
4 СН3ОС6Н4 3 192—193 [201]
4-С1СН2С6Н4 3 191,3—192,3 Данные авторов
4 FCH2C6H4 3 181,5—182,5 >> »
4-CF3C6H4 3 172—173 » »
3-O2NCbH4 3 161—161,5 [108, 201]
С3Н6(СН3)СН 3 192—194 [6]
с6н5сн2 3 256—257 [171]
4-FC6H4CH2 3 225 [171]
3-FC6H4CH2 3 210,5—211 [171]
c6H5c-c 3 275 Данные М. Г. Воронкова, О. Г. Яроша
С6Н5СН-СН 3 238—240 То же
С6Н5СН2СН2 3 107—108 »
C6H5(CH3)2SiCH|||CH 3 119—120 »
1, З-Дпфенил * 2 165 [12]
1, 4-Дифенил ** 2 270 [12]
C1SH37 3 85-86 [6]
С2Н5*** 2 117 [286]
С6Н5**** 2 119 [286]
С6Н5***** 2 108 [286]
* CeH5Si(OCH2CH2)2[OCH(CeH5)CH2]N;
** C6H5Si(OCH2CH2)2-[OCH2CH(C.He)]N;
* * * C2HsSi(OCH2CH2)2[OCH(CH2Cl)CH2]N;
**** CeH6Si(OCH2CH2)2[OCH(CH2Cl)CH2]N;
***** CeH5Si(OCH2CH2)2[OCH(CH= CH2)CH2]N.
ляют собой белые волокнистые кристаллические вещества, напоминающие стеклянную вату. Они хорошо растворимы в полярных органических растворителях и в воде, где легко гидролизуются. 1-Галогенсилатраны (см. табл. 3) имеют весьма высокие температуры плавления и плохо растворимы даже в полярных растворителях. Некоторые из них обладают достаточно высокой сольволитической устойчивостью. Так, 1-хлор- и 1-бром-3, 7,10-триметилсилатраны можно перекристаллизовать из спиртов с незначительными потерями [12].
Среди бесцветных кристаллических 1-органоксисилатранов (см. табл. 4) лишь представители с R = O2NC6H4 имеют желтоватую окраску. 1-Алкоксисилатраны хорошо растворяются в воде и в большинстве органических растворителей (СНС13, СС14, ацетоне, диоксане, спиртах, бензоле, эти л ацетате), но не растворяются в холодном петролейном эфире. В последнем хорошо растворимы лишь 1-метоксисилатран и 1-п-тетрадецоксисилатран [26, 29]. 1-Ароксисилатраны легко растворяются лишь в хлороформе, ди-
42
43
Таблица 7
Эзо-трифторметилзамещенные силатраны XSi(OCH2CH2)n|OCH(CF3)’CHa]3_п N (данные авторов)
X п / . Г’С. 11Л X п i . °C пл
сн, 0 108-109 CHgCHCl 1 163—104
СН3 1 79—80 CH3CHC1 2 118—119
С1Г3 2 93-94 С1СН2(СН2)3* 0 137—138***(1)
С1СН3 0 119—120 CF3(CH2)2** 2 63—63,5 123***(1)
С1СН2 2 120—121 1 свн5 2 133—133,5
20 20
* nD - 1,4133; ** nD = 1,4218; *** <кип, °с (давление, мм).
метилформамиде и ацетонитриле. В других растворителях, в том числе и в воде, они значительно хуже растворимы, чем 1-алко-ксисилатраны [27, 29].
В отличие от 1-органилсилатранов 1-органоксипроизводные сравнительно быстро разлагаются на открытом воздухе. Наименьшей гидролитической устойчивостью обладают 1-ацилоксисилатра-ны [12, 29]. 1-Алкил- и 1-арилсилатраны RSi(OCHR'CH2)3N (см. табл. 5) хорошо растворимы в галогенированных углеводородах, нитробензоле, диметилформамиде и ацетонитриле. Природа углеводородного заместителя R оказывает существенное влияние на физические свойства силатранов. Так, 1-метилсилатран практически нерастворим в эфире, в то время как его ближайшие гомологи (R — С2Н5, изо-С3Н7) в эфире растворяются хорошо. Как правило, 1-арилсилатраны растворяются в большинстве растворителей хуже, чем 1-алкилсилатраны. И те и другие достаточно устойчивы к влаге и кислороду воздуха. Заметное гидролитическое разрушение 1-метилсилатрана наблюдается только через 28 сут (при хранении на открытом воздухе с влажностью 50%).
Характерным свойством некоторых 1-органилсилатранов является способность к интенсивному контактному движению при нанесении их кристаллических частиц на поверхность жидкости (воды, бензола и т. д.) [3]. Растворимость 1-галогеналкилсилатра-нов X(CH2)nSi(OCHRCH2)3N, где X = F, Cl, Вт, I; R = Н, СН3, CF3; 1, в спиртах, ароматических и хлорированных углеводородах заметно повышается с увеличением числа метиленовых групп, связанных с силатрановым скелетом. Так, 3, 7,10-триметил- и 3, 7, 10-трис-трифторметил-1-(4,-хлорбутил)силатраны легко растворимы в воде, бензоле и даже в /^-гексане, в то время как 1-хлор-метилсилатран заметно растворим лишь в хлороформе. Почти все галогенметилсилатраны имеют более высокую температуру плавле-44
Таблица 8 Экзо-карбофункиионалыШе производные 1-алкилсилатраное X(CH2)mSi (ОСН2СН2)п( [ОСН(СН 3)СН2 ]3_nN
X m n гпл> CC Литература
1 2 3 4 5
IIS 1 3 134—134,5 [60]
2 3 133—134 [60]
2 2 162—163* (1) Данные авторов
3 3 95—96 [60]
3 3 70 [61]
М’ 2 3 — [61]
2 3 190—191 135]
СП30 1 3 118—119 [54]
CH3S 1 3 134-135 Данные авторов
NCS 1 3 197—198 [94]
170—171 [35, 52]
3 3 96—97 [52]
C.,H6S 1 3 166—168 [62]
1 2 72—73 [62, 94, 210]
183—185* (1)
1 1 185—186* (1,5) Данные авторов
1 0 78-79 [62, 94, 21 0]
156-157* (1)
2 3 81—82 [62, 210]
2 2 37 Данные авторов
195—196* (1,5)
2 0 34- 35 [62]
172—173* (1,5)
3 3 68-69 [35, 94, 210]
CaH7S 1 3 149—150 [62]
2 3 73—74 Данные авторов
C4HeS 1 3 83-84 [62, 210]
3 3 48—49 Данные авторов
(CH3)2CHCH2S 1 3 126—127 [62]
(CH3)3CS 1 3 201—202 [62, 210]
CH2=CHCH2S 1 3 165—166 [62, 210]
CeH5O 1 3 167—168 [35, 54]
3 3 108—109
4-CHsCeH4O 1 3 206—207 Данные авторов
2-CHsCeH4O 1 3 159—160 » »
2 CHsOCeH4O 1 3 142—143 [35, 54]
3 3 95-96 [35, 54]
4-FCeH4O 1 3 167—168 Данные авторов
4 ClCeH4O 1 3 150—151 » »
4-BrCeH4O 1 3 171—172 » »
45
Продолжение табл. 8
1 2 3 4 5
4-1С6Н4О 1 3 197—198 Данные авторов
1-CjoH7O (1-нафтокси) 1 3 62 162]
C6H5S 1 3 245—246 [35, 62]
1 2 114—116 [94]
2 3 110—111 Данные авторов
4-CH3C6H4S 1 3 199—200 [62]
l-C10H7S 1 3 204—205 [62]
C6H6CH2S 1 3 150—151 [62]
1 2 116—117 [62]
1 1 99—100 [62]
C4H4S (5-тиенил) 0 3 221—222 [64, 65]
2-ClC4H3S 0 3 232,5—233,5 [64, 65]
2-BrC4H3S 0 3 233—234 [64, 65]
2-CH3C4H3S 0 3 190—192 [64, 65]
2-NCC4H3S 0 3 143-146 [64, 65]
HOCH2CH2S 1 3 168—169 [63]
CH3OOCCH2S 1 3 115—116 Данные авторов
2 2 50-51 » »
225*
2 0 80—81 » »
C2H6OOCCH2S 1 3 105—106 » »
CH3C(O)S 1 3 210—211 [35, 94]
2 3 125—127 Данные авторов
3 3 70—71 » »
CH3COO 2 3 150—151 » »
CH2=CHCOO 1 3 148—151 [45]
CH2=C(CH3)COO 3 3 54 [61]
C6H5COO 1 3 185—186 Данные авторов
4-CH3C6II4COO 1 3 150-151 [55]
4-CH3OCeH4COO 1 3 156—157 Данные авторов
2-CH3OC6H4COO 1 3 165—168 » »
4-FC6H4COO 1 3 190 » »
4-ClCeH4COO 1 3 193-194 [55]
4-BrCeH4COO 1 3 174—175 [55]
4-O2NC6H4COO 1 3 193 Данные авторов
2-CH3CeH4OCH2COO 1 3 147,5-149 Данные авторов
4-Cl-2-CH3CeHsOCH2COO 1 3 123-125 » »
4-FC6H4OCH2COO 1 3 140—141 » »
2,4-ClaC6H4OCH2COO 1 3 155—157 » »
3-C8HeNCH2COO 1 3 197—199 разл. » »
3 3 147—149 разл. » »
1 0 245—246 » »
(C2H5)2N 1 3 82—83 [31]
h2n 3 3 87,2—87,9 [22]
46
Окончание табл. 8
• 1 2 I 31 4 I 5
II ,|\ 84—87 [321
87,5—88,5 1351
11 .N(CH2)2NH 3 3 123—125 132]
CJIJNH 1 3 194,5—197 |45|
• .1 l2(CH2)2CH2N 1 3 128—130 134]
; .1 l2(CH2)3CH2N 1 3 156—157 [31, 34]
< .1 l.,(CH2)4CH2N 1 3 82—84 [34]
< .112(CH2)2CH2N 3 3 101 — 103 [34]
CH2(CH2)3CH2N 3 3 119-120 [34]
CH2(CH2)4CH2N 3 3 91—92 [34]
<:chsCONH 3 3 178—179 [31]
<:6h4o2cisnh 3 3 226—228 [102]
.*-CH3CeH4O2SNH 1 3 144—145 [45]
[CH3(C2H5)2N]I** 1 3 218—220 131]
3 2 215—217 [31]
|CH3)CH2(CH2)2CH2N ]!*♦ 1 3 217—218 131]
|(CH3)CH2(CH2)3CH2A]I** 1 3 227—229 [31]
3 3 242-243 [31]
(C2H5O)2P(O) 1 3 72—73 [35, 51, 95, 96]
1 2 239—240* (3) Данные авторов
1 0 200—201* (1) » »
|(CH3)2CHO]2P(O) 1 3 63—64 [51, 95]
(C2H5O)2P(O) 3 3 51—53 [35, 51, 95, 96]
3 0 184—186* (0,12) [51, 96]
|(CH8)CHO]2P(O) 3 3 10—11 165—168* (0,1) [95]
(CH3O)3SiCH2S 2 1 51—52 [94]
2 0 58—60 [94]
2-C4H3ON2S 1 3 265 [94]
l(C2H5)2P]I- 1 3 167—168 [97]
f(C3H7)3PJI- 3 3 99—100 [97]
|(C6H5)3P]I- 1 3 236—237 [97]
1 0 181—182 [97]
ch2ch2n 2 3 177 [286]
N—N
> 4
Cl—C C—NH 3 3 135 [286]
CH3CON(C4H9) 1 3 136 [286]
CH3CONH 3 3 142 [286]
* *нип» °C (давление, мм).
** Иодметилаты силатранов, содержащих атом азота в заместителе.
Таблица 9
1-Замещенные 3,4-бензо- и 3, 4, 6, 7, 10, 11-трибензосилатранов XSi(OC6H4)n(OCHRCH2)3_nN
X R п t , °C пл’ t > °C (р, мм) кип Литература
сн3 сн3 1 63-64 128—131(2) Данные авторов
С1СН2 сн3 1 71—73 178—179(1) [30]
С12СН СН3 1 — 222—223(4) [30]
СН3СНС1 СНз 1 — 163—164(1,5) [30]
С1СН2(СН2)2 сн3 1 — 192—194(3) [30]
Сбн5 н 1 145 — [12]
сн3 3 289—290 — [75]
сн3=-сн 3 273—275 — [75]
QHg 3 >300 субл. — [74, 75]
4-СН3С6Н4 3 279—280 — [160]
CI 3 >300 субл. — [75]
СН3О 3 280—283 — [75]
С6н5о 3 230—232 — [75]
СН3СОО 3 >300 субл. — [75]
пия, чем соответствующие 1-(3'-галогенпропил)силатраны (см, табл. 6).
Температура плавления галогенметилсилатранов (п — 1) с увеличением атомного номера галогена уменьшается (CJ > Вг > > I), а для 1-(3'-галогенпропил)силатранов (п = 3) в этом же порядке возрастает (F <; С1 <Г Вт <Z I). З'-Фторзамещенные 1-про-пилсилатраны легко растворимы даже в низших спиртах и эфире, в то время как 2-полифторорганил-1-иодэтилсилатраны растворимы лишь в хлороформе, ацетоне, диметилформамиде.
Введение метильных и трифторметильных группировок в силатрановый скелет заметно изменяет физические свойства силатранов [66, 180, 2091. Все С-метил- и С-трифторметилзамещенные имеют более низкие температуры плавления и лучшую растворимость в галогенированных и ароматических углеводородах, чем соответствующие незамещенные соединения (см. табл. 3—8, 12).
1-Меркаптоалкил- [571, 1-ацетилтиоалкил- [521 и 1-тиенилси-латраны [601 имеют неприятный специфический запах. Они трудно растворимы в воде, бензоле, гептане, СС14. Триорганил(си-латранилметил)фосфонийиодиды хорошо растворимы лишь в хлороформе, диметилформамиде и спирте. 1-Ароксиалкил-, 1-органилтиоалкил- и 1-ацилоксиалкилсилатраны устойчивы к влаге воздуха, имеют довольно высокие температуры плавления и
48
4 М. Г Воронков, В. М. Дьяков
Окончание табл. 10
50
Т а б л и ц а 11
Соединения, содержащие две и три силатрановых группировки
Соединение t , c ПЛ Литература
|N(CH2CH2O)3Si]2O 185-190 [74]
]N|CH2CH(CH3)O]3Si]2O гКИ1 =215° (0,1 мм) [12]
|N(CcH4O)3Si]2O 450 субл. [75]
,N(CH2CH2O)3SiOCH2]2 >350 разл. [68 ]
N(CII2CH20).tSiOCTI9 1 X(CIl2CIT,O)3SiOC H(CH3) 264—267 [6«1
| N(CH,CH2O)3SiOCIL> ]2CIL 290 [68]
|i\(CTJ2CH2O)3SiOCM2CII2]2 243—247 168]
[N(CH2CH2O)3SiOCH2CH2]2CH2 255 [68]
|N(CH2CH2O)3SiO(CH2)3]2 208—210 [68]
lN(CH2CH2O)3SiOCH2CH2 ]2O 210 [68]
[ N (CH2CH2O)3SiCH2 ]2S 284—285 разл. 169]
[N(CH2CH2O)2[CH2CH(CH3)O]SiCH2Cl I2)2S 204—205 Данные
N(CH,CII2O)2[CH2CH(CH3)O ]SiCH2CH2 x / s 208—210 авторов с М. С. Со- рокиным То же
N(CH2CH2O) [CH2CH(CH3)O ]2SiCH2CH2 / [N(CII2CH2O)3Si(CH2)8]2S 103—164 [69]
|N(CH2CH2O)3SiO]2Si(CH3)2 240 [12, 67]
[N(CH.2CH2O)3SiOSi(CH3)2 ]2O 193—194 112, 67]
|N(CH2CH2O)3SiOSi(CH3)2O]2Si(CH3)2 139—140 [12, 67]
{N f (CH2CH2O)2(CH2CHO) ]Si(OC2H5) 12 254 112]
[ iN l(CH2CH2O)2(CH2CHO) ]Si(C6H5); 2 268 112]
{N(C6H4O)2(C6H4O)SiC6H5]2 500 субл. [74, 75]
труднее растворимы в спиртах, ароматических углеводородах и /i-гептане, чем 1-арокси- и 1-ацилоксисилатраны (см. табл. 8).
3, 10-Диметил-З, 4-бензосилатраны XSi [ОСН(СН3)СН2]2 • • (OG6H4)N получены в виде прозрачных вязких масел, легко перегоняющихся в вакууме (см. табл. 9). Большинство из них превращаются при хранении в течение месяца в низкоплавкие, легко растворимые в органических растворителях (СНС13, спирты, ароматические углеводороды и т. д.) кристаллические вещества. Температуры плавления трибензосилатранов чрезвычайно высокие (> 250°), а некоторые из них (X = С6Н5, СН3СОО) не плавятся. даже при нагревании до 300°С.
4*
51
Жидкие силатраны
2 - Карбасилатраны (см. табл. 10) имеют более низкие температуры плавления, чем соответствующие силатраны. Почти все они легко растворимы в эфире, пентане, гексане и воде.
1-Замещеиные 2, 8, 9-триаза-силатраны (см. табл. 10) представляют собой низкоплавкие бесцветные кристаллические вещества, весьма чувствительные к влаге [77, 79, 130]. Они перегоняются в высоком вакууме и легко растворимы в большинстве органических растворителей [77].
3-Гомосилатраны (см. табл. 10), так же как все ранее описанные типы силатранов, мо-номерны. Они способны перегоняться или возгоняться в вакууме и хороню растворяются в галогенированных углеводородах, этаноле, ксилоле. Температуры плавления 3-гомосила-транов ниже, чем у соответствующих силатранов, и близки к температурам плавления соответствующих 1-замещенных 3, 7-диметилсилатранов.
Нарушение симметрии силатранового остова за счет карбонильной группы (силат-ран-3-оны), внедрения в него метиленовой (3-гомосилатраны) группы или замещение одного из кислородных атомов на последнюю сильнее сказывается на растворимости и агрегатном состоянии соединения, чем введение в этот остов заместителей (СН3, CF3). Для всех изученных силатранов замещение атомов водорода в атрановом цикле на СН3-группы приводит к снижению температуры плавления и улучшению растворимости.
52
Дисилатранилоксаны (см. табл. 11) термически устойчивы и перегоняются в вакууме. Бис(1-силатранилокси)алканыХ(СИ2СН2О)3-•SiOROSi(OCH2CH2)3N имеют высокие температуры плавления (см. табл. 11). Они растворимы лишь в воде и горячем диметилформамиде, из которого выкристаллизовываются при охлаждении. При этом для них, так же как и для бис(1-силатра-нилокси)полисилоксанов, характерно понижение температуры плавления и повышение растворимости в большинстве органических растворителей с увеличением расстояния между двумя силатраповыми группировками (см. табл. 11). Бис(1-фенилтри-бензосилатран) [N(C6H4O)2Si(C6lI5)OC6H4—]2 сублимируется без разложения около 500°С.
2.3. ДИПОЛЬНЫЕ МОМЕНТЫ
Первым доказательством существования донорно-акцепторной связи Si*-N в силатранах явилось измерение их дипольных моментов [7, 9, 29, 34, 130—138]. Однако за последнее время данные ранних исследований подверглись пересмотру и критическому анализу [139—141].
Первое определение дипольных моментов (р) шести силатранов XSi(OCH2CH2)3N с X = СН3, (СН3)2СН, СН2=СН, С6Н5, С2Н6О, С6Н5О осуществлено в 1965 г. (табл. 13) [132]. Дипольные моменты измерены в бензольных растворах при 25°С методом гетеродинных биений 4. При расчетах использованы тетраэдрические значения валентных углов С—N—С, Si—О—С, О—Si—О и следующие моменты связей С—Н, С—N, Si—О и С—О: 0,37; 0,45; 1,54 и 0,74 D соответственно. Опытные значения р изученных силатранов (5,3—7,1 D) заметно превышают рассчитанные по векторной схеме для их экзо-формы (I) значения (0,09—0,66 D). Это и послужило основанием отнести экзальтацию дипольных моментов за счет трансаннулярной связи Si*-N [132].
Опытное значение р силатранового остова составило 5,2+0,2 D, причем вектор его направлен от азота к кремнию. Для экзо-формы вычисленный дипольный момент оказался равным 0,93 D, а его
Общая поляризация рассчитана по методу Гедестранда.
53
Таблица 13
Дипольные .моменты Si-замещенных силатрана и С-мети.иилшпраное XSi(OCH2CH2)?l(OCH(CH3)CH2)3-„N при 25сС
X п Ц, D Др, D Растворитель Литература
эксп. 1 вект.
сн3 3 5,30 0,66 4,64 СвНв |20, 29, 132]
7,57 6,91 СНС13 120, 29, 134, 136]
5,64 5,20 СН3СООС2Н- [29, 134, 136]
5.46 4,08 1,38 С6НЧ 1139. 139а|
0 4,92 4,08 0,84 С6Н6 [139а]
С2Н5 3 7,06 СНС13 120, 134, 136]
(СН3)2СН 3 5,55 0,66 4,89 СвН« |20, 132, 133]
сн2 сн 3 5,88 0,5 5,38 С6н« |20, 29, 132]
7,38 СНС13 1134, 136]
6,04 СН3СООС,Н5
6,31 4,12 2,19 С«и6 [139а]
0 5,64 4,19 4,52 C6Hfi 1139а]
С«Н5 3 5,98 0,09 5,89 С611« [20. 29, 132]
7,52 СНС13 |20, 134, 136]
6,43 СН3СООСЛ-, 1134, 136]
1 6,03 0,09 5,94 С„Н6 [135]
С2Н5О 3 6,29 0,49 5,80 с6нй |20, 29, 132]
8,31 СИС13 [132]
СвН5О 3 7,13 — — С«нй [20, 29, 132]
9,22 СНС13 [20, 134, 136]
з-сн3с6н4о 3 6,99 9,01 — — СН3СООС,Н-CHC1.J [20, 134, 136] (20. 134, 136]
4-(СН3)3СС6Н4() 3 8,66 СНС13 [20, 134, 136]
5-СН3-2-(С11:,)2СНСвН:!<> 3 8,34 — — CIICI3 1134, 136]
4-С1СйН4 3 10,09 — CIICI3 |20, 134, 136]
З-ЦХСдП.О 3 11,45 — — С11С1;! |20. 134. 136]
9.71 — — СН3СООС2115 |20. 134. 1361
С12СН 2 7,50 5,08 2,44 С«Н(; 1139]
1 7,93 5,08 2.88 С«11(5 (139]
0 8,19 5,08 3,14 Сйн« 1139]
СН.СНС1 2 5,95 4,99 1,02 С6Н6 |139|
1 6,47 4,99 1,56 С«НЙ [139]
0 6,69 4,99 1.78 С6нб [139]
1СН2 0 6,77 4,85 1,99 СС14 [139]
С1(СН2)3 3 6,99 6,34 2,03 СС1, |140|
Вг(СН,)3 3 6,91 6,32 1.97 СС14 [140]
1(СН2)з 3 6,99 6,21 2,16 СС14 1140]
C2H5S(CH2)2 3 6,66 6,28 1,76 Свн« 1140]
0 6,31 5,75 1,94 с6нв [140|
c2h5sch2 3 5,83 5,80 1,40 Сен6 1140]
0 5,23 5,46 1,15 С«Н(. сан(! [140]
сн2(сн2)2ксн2 CH2(CH2)3CH.2NCH 2 CH2(CH2)4CH2NCH2 о 0,4 [34|
3 5,56 — с6н« 134]
3 5,62 — С6НЙ [34]
CH2(CH2)2CH2N(CH2)3 3 5,23 — с«нв 134 |
Ьн2(СН2\3СН2,Х(СН2)з 3 5,28 — сбн« 134|
Ьн2(СН2)4С112Х(СН2)з 3 5,08 сйнй 134]
вектор направленным от кремния к азоту. Значение р, вычисленное для эндо-формы (И) этой группировки без учета наличия в ней трансаннулярной связи Si*-N, составило ~1,1 D. Исходя из этого дипольный момент координационной связи Si*-N в эндо-форме можно оценить в 6,3 D.Момент истинной координационной связи Si*-N приближенно принят равным 8,6 D (перенос электрона на расстояние связи N—Si (sp3d), принятое равным 1,8 А). Благодаря этому момент самого атранового остова Si(OCH2CH2)3N при максимальном трансаннулярном донорно-акцепторном взаимодействии между атомами кремния и азота оценен в 8,6—1,1 = 7,5 D. Меньшее экспериментальное значение дипольного момента этой группировки указывает, что перенос электронов пары азота па атом кремния является неполным [132].
Весьма высокими дипольными моментами обладают также и аналоги силатранов — гомосилатраны (4.7—7.5 D), боратраны (6), гсрматраны (6—8) и титатраны (8 D) [7, 9. 130, 131, 136]. Независимость дипольных моментов силатранов от температуры привела к предположению о коордйнационной связи Si*- N большой прочности. Сравнительно высокие величины опытных дипольных моментов 1-органил-2-карбасилатранов (4,2—4,9 D, табл. 14), существенно превышающие вычисленные (0,17—0,84 D), также отнесены за счет присутствия в них устойчивой трансаннулярной связи Si<—N. Эта связь является более слабой, чем в силатранах, что и обусловливает меньшую экзальтацию дипольных моментов. Аналогичным образом объяснено расхождение между найденными (4,74—7,48) и вычисленными (1,0—2,7 D) значениями дипольных моментов гомосилатранов (см. табл. 14).
Для выяснения влияния на дипольный момент замещения атомов водорода в положении 3, 7 и 10 в силатрановом остове на метильные группы измерен момент 3, 7-диметил-1-фенилсилатра-на [135]. Сравнение найденных моментов этого соединения и 1-фенилсилатрана показало, что введение в данном случае метильных группировок практически не изменяет дипольный момент. Поэтому при векторном расчете дипольных моментов С-метил-замещенных 3-гомосилатранов моменты двух метильных групп не учитывались [135]. При расчете дипольных моментов Si- и С-замещенных 3-гомосилатранов использованы те же значения моментов связей Si—>0, С->О и C->N, что и в случае силатранов [132—134]. Рассчитанный по векторной схеме момент группировки Si(NHCH2CH2)3N в Si-замещенных 2, 8, 9-триазасилатра-нах оценен 5 в 2,0 D и направлен от атома кремния к атому азота. Однако вектор экспериментального дипольного момента направлен в противоположном направлении, что подтверждается возрас-
Прн расчете моменты связей (4->N, 11—и Si->N приняты равными 0,45, 1,3 и 1,55 L) соответственно. Величины валентных углов определены по модели Дрейдинга.
Г а б л и ц а 14
Дипольные моменты аналогов гилатранов* при 25 'С
Соединение ц, D Дц, и Литература
эксп. цент.
Cl!3Si(NHCH2CTI2)3N**
C2H5Si(NHCH2CH2)3N**
(:н2 - chs> (М ich2ch2)3n * *
C6ll5Si(NHCH2CH2)3N**
C6H5Si(SCH2CH2)3X
CfiIl5Si(OCH2CH2)2(CH2CH2CH2)N
С1 l3Si (OCH2CH2)2(OCH2CH2CH2) N
CH2 CHSi(OCH2CH2)2(OCH,CH2Cll2)X 4 BrC6H4Si(OCH2CH2)2(OCH2CI 12CII2)X’
CH ,Si [ OCH (CH3)CH 2 ]2(OCH2CH2C.H2) \
Cll2 CHSi[OCH(CH3)CH2]2(OCH2CH2CH2)N
C6H5Si[OCH(CH3)CH2]2(OCH2CH2CH2)N 3-ClC6H4Si [OCH(CH3)CH2 ]2(OCH2CH2CH2)N 4-ClC6H4Si[OCH(CH3)CH2]2(OCH2CH2CH2)N 4-RrC6H4Si [OCH(CH3)CH2 ]2(OCH2CH,CH2)N CH3OSi(OCH2CH2)2(6cH2CH2CH2)X’
СI I3OSi [OCH(CH3)CH2 ]2(OCH2C H2CH2) N C2H5OSi(OCH2CH2)3(OCH2CH2CH2)N CeH3Si(OCH2CH2)2(bcH2CH2CH2)N
3,9 1,7 4,7 11301
2,8 1,7 4.5 11301
3,3 1,6 4.9 |130|
3,2 1,1 4,3 11301
5,10 3,34 1.76 179]
4,91 0,17 4,74 187]
4,74 1,0 3.74 1131 |
5.18 1,2 3.98 1131]
7,48 2.7 5,78 I131I
4,48 1,0 3,48 179, 135|
4.85 1,2 3,65 |79, 135|
5,17 1,6 3,57 [79. 135]
6,32 2,30 4,02 [79, 135]
6,85 2.5 4,35 |79, 135|
6,70 2.7 4,00 |79, 135]
5,8 2.0 3,80 1131 |
5,43 2,0 3,43 |79, 135|
4,71 0.8 3,91 [20. 137]
5,23 1,6 3,63 1131]
* Растворитель — бензол.
** Растворитель — диоксан.
ганием дипольных моментов в XSi(NHCJI2CH2)3N при переходе от Х=СН3 к Х=СН2=СН, С6Н5. На основании этих данных момент трансаннулярной связи Si<—N принят равным 4,3—4,9 D ИЗО].
При определении дипольных моментов Si-замещенных силатранов XSi(OCH2CH,)3N (X = Н. СН3, СоН5, СНЧ-СН. С6Н5, С6Н5О, 3-СН3С6Н4О, 4-(СН3)3СС6Н4О. 5-СН3-2-(СН3)2СНС6Н3О,
4-С1С6Н4О, З-СДХСД ДО) в хлороформе и этилацетате (см. табл. 13) предпринята попытка связать полученные значения с электронным влиянием заместителей на трансаннулярное взаимодействие атомов кремния и азота.
Преобладание —/-эффекта органоксигрупп над их -|-М-эффек-том вызывает возрастание дипольных моментов 1-алкокси- и 1-ароксисилатрапов по сравнению с 1-алкилсилатранами и способствует увеличению момента связи Si<—N [134, 136]. В целом дипольные моменты силатранов изменяются симбатно электроотрицательности заместителей, находящихся у атомов кремния [134, 136, 139, 139а]. При замещении всех атомов кислорода в 1-фенил-
56
57
силатране (р —5,98 I)) на атомы серы или группы NH экспериментальный дипольный момент молекулы последовательно уменьшается до 5,1 и 3,2 D соответственно. Повышение дипольных моментов силатранов в хлороформе обусловлено образованием водородной связи с растворителем (это впоследствии подтверждено методами ЯМР и ПК-спектроскопии [142]).
Недостатком первых расчетов дипольных моментов силатранов |29, 76, 132—134, 136], выполненных до получения данных пх реитгепоструктурного анализа, явилось использование идеализированной геометрии молекулы, а также произвольный выбор некоторых параметров (моментов связей Si—О, Si—С, С—11, расстояния Si...N). Однако и при более поздних расчетах использовались значения тетраэдрических валентных углов и величины моментов связей, характерные для ациклических соединений, содержащих тетраэдрический атом кремния.
Представления о высокой полярности связи Si*-N в молекулах силатранов впервые подвергнуты ревизии в 1975 г. [139, 141 1. Дипольные моменты гетероциклического остова Si(OCH2ClL2)3N силатранов, вычисленные по аддитивной схеме с учетом данных рентгеноструктурного [106, 1081 и конформационного [124, 125] анализов, оказались заметно выше ранее опубликованных [132]. Дипольный момент (без учета значения psi<-x) составляет около 3 D, а изменения, вызванные вырьированием пространственной структуры, достигают +0,3 D. Дипольные моменты трансаннулярной связи Si ч- N для молекул 1-метил- и 1-фенилсилатрапа оценены в 2,2 D, что соответствует переносу заряда от атома азота к кремнию в 0,2 е [141 ].
Использование дипольных моментов связей Si—О (2,25 D) и Si—С (1,48 ) в 1, З-диокса-2-силациклоалкапах [143] и моментов И—>С, С->С1 и С—►!, соответственно равных 0,28, 1,36 и 1,35 D [144, 145], а также учет рентгеноструктурных данных [ИЗ] позволил с достаточной точностью рассчитать дипольные моменты 1-галогенметилсилатрапов (см. табл. 13) [139, 139а, 140].
Для этих соединений величина Дц представляет собой проекцию векторной разности экспериментальных и вычисленных дипольных моментов, отнесенную к оси симметрии силатранового остова (см. табл. 13). При наличии у атома кремния нерегулярных заместителей именно эта величина, а не скалярная разность экспериментальных и вычисленных дипольных моментов, как это ранее принималось, характеризует полярность связи Si—N. В данном случае вычисленный дипольный момент силатраиовой группировки составляет 2,88 D при направлении его вектора к атому кремния. При расчете по ранее использованному методу эта величина равна 3,95, a ire 1,06 D, как считалось прежде [132—133]. Использование экспериментально установленного межатомного расстояния Si...N в силатранах (2,1—2,2 А) приводит к величине pSi«-x в 1-метилсилатрапе 1,38 D, что соответствует переносу за
58
ряда от азота к кремнию в 0,1 е [139, 139а J. Увеличение электроотрицательности заместителя, связанного с атомом Si, приводит к возрастанию величины [Isj-n (например, до 3,14 D при X = С12СН и п — 0; см. табл. 13), а следовательно, и переносу заряда с атома азота на атом кремния (в приведенном примере он составляет 0,2 ё).
Введение метильных групп в положение 3, 7 и 10 силатранового остова приводит к последовательному увеличению дипольного момента молекулы [139, 139а 1.
Третья метильная группа вызывает меньшее увеличение дипольного момента, чем первые две. В рамках аддитивной схемы замена атома водорода на метильную группу не должна менять величины дипольного момента. Поэтому наблюдаемые повышенные значения р С-метилзамещенных силатранов можно отнести за счет конформационных искажений силатранового скелета.
Методом дипольных моментов исследована поворотная изомерия вокруг простых связей в ациклической части молекулы 1-(3'-галогеппропил)силатранов X(CH2)3Si(OCH2CH2)3N (X — С1, Вг, I) и 1-(2'-этилтиоалкил)снлатранов C2H5S(CH2)2Si(OCHRCH2)3N (R = Н, СН3) [140]. Рассмотрены пять возможных пространственных структур этих соединений (рис. 5). Моменты группировок CH2Si(OCH2CH2)3N и CH2Si|OCH(CH3)CH2]3N приняты равными экспериментальным дипольным моментам 1-метил
Рис. 5. Возможные конформации 1-(3'-галогснпро пил)силатрапов X(CH2)3Si(OCH2CIl2)3;\: (X —CI, Вг, J). Для 1-этилтиоэтилсилатранов ХСП2 заменяли на C2H5S.
59
силатрана (5,46 D) и 1,3, 7,10-тетраметилсилатрана (4,92 D). Моменты связей С — X (X = С1, Br, I) вычислены из дипольных моментов соответствующих метил галогенидов, а моменты S—СН2-и C2H5S-rpynn взяты из литературных источников [144, 145]. Приведенные в табл. 13 значения дипольных моментов 1-(3'-га-логенпропил)силатранов и 1-(2'-этилтиоэтил)силатранов соответствуют рассчитанным для gg- и gi-конформеров.
По рентгеноструктурным данным молекула 1-(3'-хлорпро-пил)силатрана существует в «'-конформации (см. рис. 5). Сопоставление экспериментальных и рассчитанных дипольных моментов подтверждает нереальность существования энергетически невыгодных gg-конформеров. Метод дипольных моментов не позволяет установить существование конформаций «, tg, gt и gg' вследствие их равной полярности. Поэтому для 1-(3'-хлорпропил)силатрана определена константа Керра (1363), которая оказалась близкой к вычисленной для gg'-копформации (1338). Сочетание этих данных свидетельствует о том, что если в кристаллическом состоянии 1-(3'-хлорпропил)силатран существует в виде «' конформера, то в растворе СС14 наиболее энергетически выгодной оказывается gg'-конформация.
Таким образом, не отвергая прежних выводов о существенном влиянии трансаннулярной связи Si-<—N в молекулах силатранов на многие их свойства (в том числе и на дипольные моменты), приведенные выше данные [139—1411 демонстрируют ошибочность первоначально сложившихся представлений об исключительно высокой ее полярности.
2/1. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ
Почти все частоты колебаний связей в ИК-спектрах поглощения силатранов [6, 7, 29, 146—1491 (некоторые из них приведены па рис. 6) мало отличаются от наблюдаемых в спектрах обычных кремнийорганических соединений [150—152]. Частота валентных колебаний связи Si—Н в ИК-спектре самого силатрана (2137 см-1 в растворе СНС13, 2117 — в метаноле) смещена из области, характеристичной для обычных кремнийорганических соединений, содержащих группировку HSi(O)3 (2190—2220 см-1) [6]. Такой низкочастотный сдвиг полосы объяснен электронодонорным влиянием трансаннулярной связи SU—N [6, 146, 149].
В низкочастотную область сдвинута и частота vSi—Св спектрах 1-алкилсилатранов [146], что указывает на пониженную электроотрицательность содержащегося в них атома кремния, а следовательно, на большую полярность связи Si—С. Полосы поглощения vSi — С (X = F, С1. Вг) в спектрах 1-галогенсилатрапов также смещены в длинноволновую область [12].
В ИК-спектрах 1-органил- и 1-органоксилатранов [7, 29, 146— 148] в области 560—590 см-1 присутствует уширенная полоса
60
средней интенсивности, ранее отнесенная [7, 29, 146, 147] к валентным колебаниям координационной связи Si<—N. При отнесении этой полосы в качестве модельных соединений были использованы метилтриэтоксисилан и триэтаноламин, в спектрах которых поглощение в данной области не наблюдается. Однако такое отнесение считалось лишь вероятным, так как в спектрах силатранов частота vs Si—О может располагаться в области не 620—675, а 560-590 см-1 [146].
Предпринята попытка количественно охарактеризовать полярность связи Si N на основании спектроскопического исследования 1-органоксисилатранов ROSi(OCH2CH2)3N (R = СН3, С2Н5, n-C4He, Z-C4H9, C5Hn, CH3S(CH2)2, С6Н5, 4-СН3С6Н4, 2-H2NC6H4 и др.) [147]. Для этого определены спектральные характеристики полосы при 570—590 см-1, связанной с vSi—N, кажущийся коэффициент молекулярной экстинкции (молекулярное поглощение е) и интегральная интенсивность А. Полученные данные привели к выводу, что природа заместителя R сильно влияет на перечисленные параметры, а следовательно, и на полярность связи Si<-N. Однако в работе [147] допущена методическая ошибка, так как при одинаковой природе этой полосы поглощения получены изменения А, обратные изменениям в.
6t
Изучение частот и интенсивностей полос поглощения в области 540—590 см-1 и ИК-спектрах Si- и С-замещенных силатранов, а также в спектрах КР показало, что эти полосы поглощения обусловлены скелетными колебаниями силатранового остова [148].
Измерение и анализ значений А полос поглощения силатранового остова в спектрах Si-замещенных силатранов XSi(OCH2CH9)3N (X = Н, СН3, (СН3)2СН, СН2=СП, С6Н5, С1СН2, С12СН, 1СН2, C21I5SCH2, C2H5S(CH2)2, С2Н5О), С-метилзамещенных 1-этилтио-метилсилатранов XSi(OCH2CH^)n [OCH(CH3)CH2)]3_nN (X — = C2H5SCH2) и 2-карбасилатранов XSi(OCH2CH2)2(CH2CH2CH2)N (X — С2Н5О, С6Н5, СН3) позволило установить спектроскопические особенности электронных эффектов заместителей X и уточнить отнесение некоторых полос поглощения связей в ИК-спектрах силатранов и их аналогов [148].
В качестве модельных соединений спектроскопически изучены не только соответствующие Si-замещенные триэтоксисиланы XSi(OC2H6)3 (X = СН'з, С1СН2, СН2=СН, С2Н5О, С6Н5), но и боратран, 3-гомоборатран B(OCH2CH2CH9)3N и фенилсилабицикло [2, 2, 2]октан C6H5Si(OCH2)3CCH3.
В спектрах изученных силатранов и 2-карбасилатранов наблюдается расщепление полос поглощения в области валентных колебаний С—О и Si — О с Av = 30 — 35 см-1 и 10 — 15 см-1
соответственно.
При переходе силатранов и 2-карбасилатранов из твердого со
Рис. 7. Фрагмент ИК-спектров силатранов в области 1050—-1150 см~1 в таблетках с КВг (сплошные линии) и в растворе бензола (штриховые).
7 - CsHtS(CHs)sSi(OCH3CH.)N; ’
2 CH,Si(OCH.CHa)2(CHsCH2CH.)N;
3 — C,HiS(Cli2)1,SilOCH(CH1)CH2J,N.
стояния в раствор в ИК-спектрах наблюдается перераспределение интенсивностей полос поглощения в области 1100 см-1 (vas С—О) (рис. 7, 1 и 2). Однако для С-метилзамещенных какие-либо изменения в указанной области спектра отсутствуют (рис. 7, 3).
Чувствительность полос в области 1100 см-1 к агрегатному состоянию молекулы позволяет предположить существование конформационных изменений в силатрановом остове незамещенного силатрана.
При переходе от кристаллического состояния к растворам интенсивности полос спектра силатранов изменяются менее чем на 30 %. Это позволяет сравнивать интеы-
62
сивностп колебаний группы Si—О—С в спектрах кристаллических силатранов и в спектрах бензольных растворов соответствующих Si-замещенных триэтоксиснлана.
Величина Ис-о 15 спектрах XSi(OCl 12С113)3 находится в линейной зависимости с величиной п* заместителя X:
^с--0 22,3 — 48,1 • о* (г - 0,978, $ --6,0).
Для силатранов типа XSi(OCI l2CI l2)3N, кроме соединений с, X = II, С113, величина /1с/2о также достаточно хороню коррелирует со значением о*:
AV2o - 160 - 22.2 • п* (г - 0,967, х - 4.0).
Однако для /l.s'ii-o такая корреляция отсутствует. /(липы связей и валентные углы, не относящиеся к атому кремния в молекулах силатранов 1106—1141, заметно не отличаются от таковых в соответствующих Si-замещенных триэтоксиснлана. В связи с
этим отсутствие корреляции, по-видимому, сопряжено с наличием замкнутой трициклической структуры силатранов.
Интенсивность полосы vC—N практически нечувствительна к варьированию заместителей у атома кремния. Это свидетельствует об относительно низком трансмиссионном эффекте связи Si<-N. При введении в положение 3, 7 и 10 силатранового остова метильных групп интенсивность полосы в области 540— 570 см 1 значительно возрастает, происходит ее раздвоение и увеличение полуширины (табл. 15).
Поглощение в этой области также наблюдается в спектрах 2-карбасилатрапов, 3-гомосилатранов [131], 2,8,9-триазасилатрапов [130]. В общем случае полоса поглощения в области 540— 600 см-1 всегда присутствует в ИК-спектрах бицикле [3, 3, 3]уп-декановых систем — боратрапа B(OCH2CII2)3N, 2, 8, 9-трикарба-боратрана В(СН2СН2СП2)3Х [153], сташтатранов XSn(OCH2CTl2)3N [154], различных металлоатран-3, 7, 10-трионов M(OCOCH2)3N (М = Al, Ga, La, Bi, Cr, Fe, Ni и др.) [155—157] и обычно отно-
сится к скелетным колебаниям атранового остова [153].
Все вышесказанное заставляет отнести обсуждаемую полосу поглощения в спектрах силатранов и их аналогов к деформационным колебаниям сплатраиового скелета [148]. Несмотря на это. в более поздних публикациях полоса поглощения при 570—600 см 1 в спектрах 3-гомосилатранов |131| и 2. 8, 9 триазасплатрапов |130| ошибочно приписывалась симмет-
Т а б л и и а 15
Д ирактериетика полосы скелетных колебании в ИИ-спектрах CH., - CHSi(OCH2Cri9)n.
. [бСН(СИ3)СН2 |3_nN
л V, см 1 л/ см2 -МОЛЬ
Q 568 700
2 544, 557 2500
1 542, 552 3200
0 543, 556 3500
63
ричным валентным колебаниям связи Si-<-N. Указанное отнесение полосы при 540—600 см"1 позволило использовать метод ИК-спектроскоппи для доказательства строения труднодоступных и весьма чувствительных к влаге воздуха (в отличие от гидрохлорида азабицикло [3, 3, 3]ундекана [123]) гидрохлоридов силатранов [158]. Так, сохранение максимума полосы при 550 см-1 в ИК-спектре аддукта 1, 3, 7, 10-тетраметилсилат-рана с хлористым водородом свидетельствует о сохранении трициклической системы. Интенсивные уширенные полосы валентных колебаний Si—О—С в спектре этого комплекса только незначительно смещаются в высокочастотную область (на 10— 20 см"1).
20-
1ОО
—I Г I I r~T~i—I—< Г!-/-- I—1-1—I—I-1-1—I—г -T
,\ '"'p"
60-
IV
20-
т i r~~i i i i i i i 1 h i i i—i—i—i—i—।——г~ J 400 3000 2600 1400 1QOO 600
Puc. 8 ИК-спектры 1, .3, 7, 10-тетраметилснлатрана (I), трипзопропаполамина (II) и их комплексов с I1C1 (111, IV). Спектры I, III сняты в таблетках с К В г; II, IV — в вазелиновом масле (область 400—1500 см-1) и во фторированном масле марки УЛИ (область 2500— 3000 см-1). Полосы поглощения вазелинового масла находятся в области 1300— 1500 см-1 (II, IV).
64
Полосы при 2500—2800 см-1, характерные для комплексов третичных аминов с НС1, проявляются как в спектре гидрохлорида триизопропаноламина (2500—2700 см-1), так и в спектре гидрохлорида 1, 3, 7, 10-тетраметилсилатрапа (2650—2800 см-1) (рис. 8). Наблюдаемый порядок расположения полос в этой области может быть связан с увеличением степени переноса заряда в системе B3N-HC1.
Спектры комбинационного рассеяния (КР) силатранов изучены лишь на примере жидкого 1-(этилтиометил)-3-метилсилатрана. В его спектре КР также наблюдается линия в области 560— 590 см-1. Это подтверждает, что данное колебание относится не к полярной связи Si-e-N, так как для такой связи колебание в спектре КР должно быть неактивно. Более того, если в ИК-спект-ре указанного соединения отношение интенсивностей Л570/Л790 = 0,1, то в спектре КР оно составляет 0,3.
Таким образом, существенного влияния трансаннулярного взаимодействия между атомами кремния и азота в силатранах на их колебательные спектры до сих пор не обнаружено.
2.5. УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ СПЕКТРЫ
6
УФ-спектры поглощения силатранов XSi(OCH2CH2)3N с X = = C2H5, С3Н7, С6Н5, С6Н5СН2, С2Н5О и (СН3)2СНО изучены в области 170—240 нм [159]. В их спектрах поглощение в области 190 — 240 нм отнесено к атому азота и его окружению, а в области 170 нм к поглощению группировки XSi ==.
Для сравнения использован УФ-спектр поглощения триэтил-амина (рис. 9). Сдвиг в коротковолновую область полосы поглощения 1-алкилсилатранов (X = С2Н5, (СН3)2СН) по отношению к полосе поглощения триэтпламина отнесен за счет трансаннулярной связи Si ч- N. В УФ-спектрах 3, 4, 6, 7, 10, 11-трибензоси-латранов XSi(OC6H4)3N наблюдаются два максимума поглощения при 284 и 277 нм (X = С1), 285 и 278 нм (X - СН3, С6Н5, 4-СН3С6Н4) [160]. УФ-спектры ряда 1-ароксисилатранов XC6H4OSi(OCH2CH2)3N (X = Н, СН3, С1, СН3О, (СН3)3С) изучены в области 195 — 400 нм (табл. 16) [161].
В спектрах свежеприготовленных водных растворов этих сое-
(водные растворы).
1 — C2H5Si(OCH2CH2)3N;
2 — C3H7(CH2)2Si(OCH2CH2)3N;
3 — C2HnOSi(OCH2CH2)3N;
4 — (CH3)2CHOSi(OCH2CH^)3N;
з — n(c2h5)3; в — si(oc2H5)4.
5 М. Г. Воронков, В. М. Дьяков
65
Таблица 16
У лътрафиолетовые спектры поглощения молекул XC6H4OZ
Полоса I Полоса II
X Z Растворитель X, им Sj -IO-3, л/мОЛЬ'CM К, нм s •10-’, л/моль• CM
Н Si(OCH2CH2)3N H2O 270 1,3 0,019 212 6,20
СН3 Si(OCH2GH2)sN H2O 270 1,4 213 8,07
С1 Si(OCH2CH2)3N H2o 280 1,71 225 11,97
сн8о S.i(OCH2CH2)3N H2O 288 2,87 223 8,52
(СН8)3С Si(OCH2CH2)3N H2o 275 1,35 220 6,07
н CH3 H2O 267 1,6 217 4,3
н Si(CH3)3 C6H12 268 1,26 0,018 211 6,94
СНз CH3 C2H5OH 277 2,10 226* 9,7*
СН3 Si(CH3)3 C2H5OH 274 1,39 — —
С1 CH3 C2H5OH 281 1,85 227* 11,70*
С] Si(CH3)3 C2H5OH 277 1,18 — —
* Растворитель СеН12.
динений наблюдается также два максимума поглощения при 212— 225 и 270—288 нм. По сравнению с соответствующими производными анизола 4-ХС6Н4ОСН3 в УФ-спектрах силатранов наблюдается уменьшение интенсивности первой полосы поглощения и гипсохромное смещение второй (см. табл. 16).
Использование метода Паризера — Парра — Попла (ППП) для анализа длинноволновых полос УФ-спектра позволило смоделировать электроноакцепторный эффект атома кремния с участием одной низшей вакантной орбитали. При этом удалось охарактеризовать возмущение, оказываемое взаимодействием данной орбитали с атомной орбиталью кислорода на электронный спектр молекул с группировкой C6H5OSi. Силатрановая группировка Si(OCH2CH2)3N сравнима с группой Si(CH3)3 по своему электроноакцепторному действию на связанный с нею атом кислорода.
Сопоставление УФ-спектров тетрафеноксисилана, триметил-ароксисиланов и 1-ароксисилатранов свидетельствует, что в спектрах последних в области 200—300 нм координационное взаимодействие атомов кремния и азота не проявляется.
66
Таблица 17
Химические сдвиги протонов в спектрах ПМР Si-замещенных силатрана XSi (OCH2CH2)3N
X 6, м.д. Растворитель Литература
осн21 CHjN X
1 1 2 1 3 1 4 5 6
и 3,86 2,88 3,94 СНС13 [7, 29, 162, 163, 164]
3,81 2,85 3,87 СНС13 [154]
СНо 3,78 2,79 —0,12 СНС13 [7, 29, 163, 164]
3,61 2,76 0,02 СНС13 [7, 29, 162, 163]
3,78 2,88 —0,12 СНС]3 [154]
3,47 1,98 0,66 С6нй [129]
3,59 2,64 —0,34 СНС13 [129]
С,Н- 3,76 2,79 0,30(a); 0,97(0) СНС13 [164]
3,56 2,72 , 0,42(a); 0,98(0) СНС13 [7, 29, 162, 163]
(СН3)2СН 3,75 2J7 0,92 СНС13 [7, 29, 164]
3,72 2,74 0,8—2,3 СНС13 [164]
сн2—сн 3,78 2,84 5,69 СНС13 [7, 29, 164]
СН3О С2НгО 3,81 2,92 3,4 СНС13 [7, 29, 164]
3,80 2,92 3,70(a); 1,13(0) СНС13 [7, 29, 163, 164]
G3H7O 3,83 2,86 3,58(a); 1,42(0); СНС13 [7, 29, 164]
0,89(у) [164]
(СН3)2СНО 3,80 2,88 1,18(0) СНС13
»-С4Н9О 3,82 2,88 3.66(a); 1,44— 1/±2(0, у); 0,88(6) GHG1S [7, 29, 164] [164]
(СН3)2СНСН2О 3,80 2,88 3,38(a); 1,45(0) 0,85(у) СНС13
[164]
(СН3)3СО 3,79 2,76 1,28 Снс13
(СН3)3ССН2О 3,81 2,84 3,30(a); 0,86(7) СНС13 [164]
/i-CeII43O 3,84 2,85 3,55(a); 1,25(0) CHCL [164]
0,84(СН3) [164]
С6НПО 3,81 2,82 - 2,5—0,8 СНС13
С6Н6СН2О 3,82 2,71 4,74(СН2О); 7,29(С6Н5) GHClg [164] [164]
л-С14Н29О 3,73 2,78 3,52(СН2О); 1,2(СН2) СНС13
[7, 29, 163, 164]
С6Н5 3,78 2,72 7,46; 7,19 СНС13
4-СН3С6Н4 3,74 2,68 7,55(Н3,5); СНС13 [164]
7,04(Н2,в); 2,25(СН3) [164]
2 С1С6Н4 3,74 2,70 7,6—7,0 СНС13
4-СН3С6Н4О 3,80 2,82 2,19(СН3); 6,89(С6Н4) СНС13 [164] [164]
3-СН8С6Н4О 3,85 2,83 2,26(СН3) СНС13
2-СН3СвН4О 3,76 2,70 2,22(СН3); 6,81(С6Н4) СНС13 [164]
67
5*
Окончание табл. 17
1 2 3 1
4-(СН3)3СС6Н4О 3,84 2,80
4-С1СвН4О 3,85 2.84
2, 4, 6-С13С6Н2О 3,82 2,89
4-O2NCeH4O 3,87 2,94
3-O2NC6H4O 3,88 2,92
2-O2NCeH4O 3,88 2,84
CH2(CH2)3NCH2 3,74 2,78
3,69 2,74
CH2(CH2)4NCH2 3,75 2,77
CH2(CH2)5NCH2 3.77 2,79
'CH2(CH2)3N(CH2)3 3,76 2,79
CH2(CH2)4N(CH2)3 3,72 2,76
CH2(CH2)5N(CH2)3 3,75 2,78
C1CH2 3,84 2,90
3,87 2,89
С1(СН2)з 3,69 2,73
C12CH 3,95 2,98
BrCH2 3,84 2,89
Вг(СН2)з 3,75 2,78
ICH2 3,88 2,92
I(CH2)3 3,88 2,83
CH2=CC1 3,89 2,91
C1CH=CH 3,82 2,87
ClCH^CCl 3,89 2,93
C12C- CH 3,85 2,88
HSCH2 3,83 2,86
HS(CH2)2 3,75 2,80
HS(CH2)3 3,75 2,79
CH3OCH2 3,85 2,87
CeH5OCH2 3,89 2,91
2-CH3OCeH4OCH2 3,82 2,82
NCS(CH2)3 3,75 2,81
4 5 6
1,23(CH3) CHC13 1164]
6,99(H2,6); 7,09(H3J CHC]3 11641
7,17 CHCJ3 11641
6,99(H2iC); 7,97(Hs>5) CHCJ3 1164]
.— CHC13 1164]
—. CHCL [164]
l,81(SiCH2) CDC13 [34]
l,65(SiCH2) CC14 [34]
l,73(SiCH2) CDC13 [34]
l,97(SiCH2) CDC13 [34]
0,38(SiCH2) CDC13 [34]
0,29(SiCH2) CDC13 [34]
0,40(SiCH2) CDC13 [34]
2,66 2,59 CHC13 [42]
CHC13 [169]
0,34(CH2Si); 1,79(CH2C) 3,4O(C1CH2) CHC13 [42]
5,16 CHC13 169
2,31 CHC13 42
0,60(CH2Si); 1,95(CH2C); 3,37(BtCH2) CHC13 [42]
1,92 [42]
0,46(CH2Si); 1,96(CH2C); 3,22(ICH2) CHC13 [41]
5,59, 5,82 CHC13 [38]
5,96(Н-гаи); 6,49(H-tyuc) CHC13 [38]
6,79 CHC13 [38]
5,96 CHCla [38]
1,54(SCH2) CHC13 [60]
0,81(CH2Si); 2,62(SCH2) CHCl3 [60]
0,48(CH2Si); l,80(CH2C); 2,54(SCH2) CHC13 [60]
3,00(CH2Si); 3,38(CH3) CHC13 [54]
3,46 CHCJ3 [54]
3,45(CH2Si); 3,80(CH3) CHC13 [54]
0,49(CH2Si); 1,88(CH2C); 2,96(SCH2) CHC13 [52]
68
2.6. СПЕКТРЫ ЯМР
Спектры ЯМР силатранов изучены весьма подробно [7, 10, 66, 71, 130, 162—184]. Впервые спектры ПМР восьми 1-органил- и 1-органоксисилатранов XSi(OCH2CH2)3N (X = СН3, С2Н5, г-С3Н7, С112 СН, С6Н5, СН3О, С2Н5О, п-С3Н7О) получены в 1965 г. в среде хлороформа на спектрометре с рабочей частотой 40 мГц [162]. Сигналы метиленовых протонов силатранового скелета проявляются в виде двух заметно уширенных триплетов, образующих систему (АА'ХХ')з- Расщепление линий в этих триплетах составляет примерно постоянную для всех соединений величину (5—6 Гц), а их интенсивности незначительно отличаются от ожидаемых для спектров первого порядка.
Для изученных соединений химические сдвиги таких протонов слабо зависят от индукционного влияния заместителей X (табл.17). Это объяснено влиянием эффекта (р — с.,7)л-взаим() действия не-поделенных пар электронов атомов кислорода с атомом кремния, компенсирующим изменение химических сдвигов протонов ОСН2, вызванное варьированием заместителя X. Различие между химическими сдвигами протонов ОСН2- и NCH2-rpynn в силатранах и модельных соединениях (органилтриэтоксисиланы, триэтаноламин и N, N-диметилэтаноламин) отнесено за счет координационной связи Si ч- N.
В дальнейшем при изучении спектров ПМР большого числа Si- и С-замещенных силатранов значения химических сдвигов некоторых ранее исследованных соединений уточнены (табл. 17, вис. 10) [163—166]. Сами по себе величины 6ch2n не могут слу-
Рис. 10. Спектры ПМР силатранов XSi(OCH2CH2)3N (растворы в CDC13). X = Н(2), СН3(2), СН3О(3), СН2 = СН(4), С6Н6(5), С6НБСН2О(6).
69
жить убедительным доказательством координационного взаимодействия Si ч- N, поскольку постоянные экранирования протонов CH2N в спектрах силатранов лишь незначительно ниже, чем у их ациклических и моноциклических аналогов, в молекулах которых координационная связь между атомами кремния и азота в растворе не проявляется [137]. Так, в спектре ПМР 1-метилсилатра-на (6nch2— 2,71 м. д.) парамагнитное смещение N-метиленовых протонов больше, чем у 1,1-диметилсила-5-метилаза-2,3-диок-сациклооктана (6nch2=2,54 м. д.) лишь на 0,18 м. д. [164].
В то же время при переходе атома азота в аммониевое состояние или при участии его неподеленной пары в координационной связи резонанс N-метиленовых протонов обычно смещается в слабое поле на 0,5—1 м. д. Следовательно, повышенные значения величин 6CH2n указывают только на неполный перенос неподеленной электронной пары азота на вакантную Зс?г* -орбиталь кремния. При этом впервые указано, что отсутствие основных свойств у азота в силатранах связано не столько с понижением электронной плотности на нем, сколько со стерической недоступностью его неподеленной электронной пары, ориентированной «внутрь» силатранового скелета [164].
Анализ спектров ПМР большого числа силатранов показал, что величина электронного экранирования кольцевых протонов зависит от природы заместителя у атома кремния. В спектрах ПМР различие между химическими сдвигами протонов ОСН2 и NCH2 почти постоянно и в среднем составляет ~ 1 м. д. (см. табл. 17). Неизменность этой величины свидетельствует, что электронное влияние заместителя, находящегося у атома кремния, передается на атом азота не только через систему сг-связей атрановых полуколец Si—О—С—С—N, но и через трансаннулярную связь Si ч— N.
Для молекул ряда XSi(OCH2CH2)3N с X — Н, СН3, С2Н5, (СН3)2СН и СН2=СН химические сдвиги кольцевых протонов линейно связаны с индукционными константами Тафта заместителей X:
6ch2n = 2,79 - 0,177 oj (г = 0,97);
бсн2о - 3,77 - 0,180 • <4 (г - 0,98).
Параметры этих уравнений впоследствии уточнены с учетом значений химических сдвигов иодметилата 1-диэтиламинометил-силатрана [166]:
6ch2n = 2,79 - 0,161 • огх (г - 0,99);
бсн2о = 3,76 - 0,064 • ох (г = 0,97).
Силатраны, содержащие в положении 1 арильную или орга-нокси-группу, не подчиняются этой зависимости, по-видимому,
70
из-за наложения эффекта их (р — d)n- взаимодействия с атомом кремния. В ряде случаев пространственная структура заместителя у атома кремния в силатранах сильнее влияет на распределение электронной плотности в молекуле, чем его индукционный эффект [164]. Более объемистые заместители понижают степень взаимодействия между атомами азота и кремния за счет искажения конфигурации группировки SiO3 (уменьшение ее планарности).
На основании результатов рентгеноструктурного анализа ,-----------------------------------(
[106] установлено, что фрагменты SiOCCN Si-замещенных силатранов имеют форму конверта. Как правило, из плоскости остальных атомов силатрановых полуколец выходят ос-углеродные атомы. По данным ПМР, скорость конверсий этих пятичленных гетероциклов чрезвычайно велика.
Так, например, понижение температуры раствора 1-этоксисилатра-на в СН2С12 до —80° эти конформационные переходы «не замораживает» [164].
В спектрах ПМР 3-метилзамещенных силатранов протоны замещенного атранового полукольца характеризуются мультиплетом АВМХ3-типа с нулевой константой ССВ между протонами, разделенными четырьмя связями [165]. Подобный вид спектров свидетельствует, что введение группы СН3 «замораживает» конформационные переходы замещенного [165] и незамещенных полуколец [178]. Спектр протонов последних относится к типу (АВХУ)2. З-Заместитель ориентирован псевдоэкваториально [165, 178].
Величины констант геминального взаимодействия протонов замещенного атранового кольца в спектрах ПМР 1, 3-диметил-силатрана и 1-фенил-З-метилсилатрана использованы как доказательство существования их молекул в зндо-форме и наличия в них связи Si ч- N.
Характерная особенность спектров- ПМР 3-метилзамещенных металлоатранов — симбатное изменение величин ССВ (VAB) и внутреннего химического сдвига (АбАВ) геминальных протонов при замене атома кремния на атом бора, германия или ванадия [163, 165]. Понижение величин 2/АВ и А6ав свидетельствует об уменьшении отклонений рассматриваемых фрагментов от плоскостной структуры в следующем порядке: В >> RSi >> V = 0. Судя по величинам химических сдвигов СН2Х-протонов незамещенных полуколец, введение группы СН3 в силатрановый остов практи
71
чески не меняет степень трансаннулярного взаимодействия между атомами азота и кремния.
В отличие от спектров ПМР атранового остова Si-замещенных силатранов (тип АА'ХХ') спектры G-метилзамещенных типа XSi(OCH2CH2)3_n (OCHRGH2)n N (X = СН3, С1СН2, СН3СНС1; R = СН3, CF3; п — 1—3) чрезвычайно сложны. В простейшем случае (п = 1) они представляют собой наложение спектров трех групп спиновых систем АВХМ3, А'В'Х'У' и А"В"Х"У" Ц73, 180, 181]. В спектрах ПМР 3, 7, 10-триметилзамещенных силатранов сигналы кольцевых протонов представлены четырьмя спиновыми мультиплетами типа АВХМ3 равной интенсивности (А и В соответствуют протонам CILN, X — ОСН и М3 — протонам метильных групп ([178].
Молекулы С-метилзамещенных силатранов XSi(OCH2CH2)n• • [OCH(CH3)CH2]3_nN представляют собой смесь диастереомеров с различной ориентацией групп —СН3 относительно аксиальной оси Si ч- N:
При статистическом распределении соотношение изомеров должно быть следующим I : II : III = 2 : 1 : 1 и IV : V = 1 : 3.
В спектре ПМР 1-иодметил-З, 7, 10-трпметилсилатрана (и = — 3) соотношение изомеров соответствует статистическому, в то же время для 1-иодметил-З, 7-диметилсилатрана (п = 2) наблюдается значительное отклонение в сторону увеличения менее напряженной формы [178, 1811. В диастероизомерах I и IV все эзо-заместители находятся в псевдоэкваториальных положениях в циклах, а в V — два в псевдоэкваториальных, а один — в псевдо-аксиальном [178]. Конформационная жесткость молекул I, IV и V обусловлена значительным выигрышем энергии циклов при е-ориентации ^пс-С-заместителей. Эквивалентность 3, 7-замещен-ных колец в каждом диастереомере II и III, а также значения констант ССВ между протонами А, В и X свидетельствуют о высокой конформационной подвижности их молекул. При этом метильные группы диастереомеров II и III испытывают быстрые еа ае конформационные переходы. Изменение температуры растворов 3, 7-диметил- и 3, 7, 10-триметилсилатранов от —80 до 4-200° не меняет взаимного расположения линий в их спектрах ПМР. Эква
72
ториально-акспальная, а не экваториально-экваториальная ориентация 3, 7-заместителей в изомерах II и III доказывает, что несогласованная конверсия трех пятичленных колец типа
запрещена в силу больших энергий напряжения (трансаннулярные Н...Н отталкивающие взаимодействия) в структуре II [178]. Это справедливо также для конформаций незамещенных силатрановых полуколец и находится в соответствии с литературными данными для родственных бицикло [3, 3, 3]ундекановых систем (структуры манксана XVI и манксина XVII, см. 2.1) [120—123].
Таким образом, конформационные переходы в молекулах силатранов являются коллективными и протекают с сохранением симметрии С3 [178].
Спектры ПМР кольцевых протонов аналогов силатранов лишь незначительно отличаются от вышеописанных спектров Si- и С-замещенных силатранов. Так, различие между химическими сдвигами протонов групп NCH2 и ОСН2 в 3-гомосилатранах (независимо от характера заместителя X) почти постоянно и в среднем составляет около 1 м. д. [34, 131]. Спектры ПМР 2, 8, 9-триазасилатранов (кроме протонов XSi) содержат два мультиплета — составные части АА'ВВ' системы и синглет NH-протонов.
В спектре 1-метил-2, 8, 9-триазасилатрана отмечено увеличение экранирования протонов метильной группы и уменьшение величин константы ССВ 1/сл по сравнению с метил-трис(диметил-амино)силаном [130, 184].
Химические сдвиги кольцевых протонов аналогов силатранов сведены в табл. 18. В спектрах силатран-3-онов сигналы протонов групп ОСН2 представлены триплетами, a NCH2 — сложным мультиплетом [71]. Как видно из приведенных в табл. 17 и 18 данных, природа растворителя оказывает существенное влияние на величины химических сдвигов протонов.
Спектры ПМР 2-карбасилатранов по сравнению со спектрами соответствующих силатранов характеризуются заметно большими величинами постоянных экранирования протонов заместителей и протонов фрагмента OCH2CH2N. Как и в случае силатранов, характер расщепления резонансных линий в спектрах ПМР 2-карбасилатранов указывает на их высокую конформационную подвижность [164].
Сопоставление спектров силатранов и соответствующих 2-карбасилатранов показывает, что резонанс N-метиленовых протонов
73
Химитие сдвиги кольцевых протонов S i-замещенных аналогов силатрана Т а б л и ц а 18
X Химические сдвиги 6, м. д. Литература 1
1 ОСН2(п*) | NCHz(n*) | CH2(n*) 1 х ! £ I 4 I 5 Растворитель 6
XSi(OCH2CH2)2(CH2CH2CH2)N
3,70 | 2,74 0,55 (2) 1,60 (3) —0,14 СНС13
сия 3,60 2,67 2,60 (4) 0,45 (2) —0,29 СС14 1164]
1,58 (3) 2,54 (4)
3,72 2,74 0,58 (2) 0,35 СНС13
1,63 (3) 0,95 [164]
С2НВ 3,61 2,63 2,59 (4) 0,44 (2) 0,20 СС14
1,57 (3) 2,53 (4) 0,82
3,85 2,70 0,82 (2) 7,2—7,5 СНС13
Свн6 1,70 (3) 2,64 (4) [164]
3,70 2,66 0,64 (2) 7,1-7,4 CClj
1,62 (3) 2,52 (4)
С2н5о 3,81 2,77 0,67 (2) 1,67 (3) 2,63 (4) 1,16 (СН3) 3,69 (СН2) СНС13 [164]
3,60 2,24 0,86 (2) 1,34 (СН3)
| 1,98 (4) 4,19 (СН2) СС14
XSi(OCH2CHa).2(OCH2CH2CH2)N
CH, С1СН2 3,95 (3) 3,76 (8,11) 4,02 (3) 3,90 (8,11) 2,93 (5) 1 2,86 (7,12j 3,01 (5) 2,73 (7,12) 1,67 (4) 1,74(4) —0,22 2,35 СС14 СС14 [131] [131]
сн2=сн 3,95 (3) 3,82 (8,11) 2,96 (5) 2,70 (7,12) 1,67 (4) 5,67 СС14 [131]
CeH6 4,08 (3) 3,89 (8,11) 2,98 (5) 2,72 (7,12; 1,73 (4) 7,56 (а) 7,18 (Р, Т) СС14 [1311
4-BrC6H4 4,08 (3) 3,90 (8,11) 2,98 (5) 2,72 (7,12) 1,72 (4) 7,4 (а) 7,32 (Р, у) СС14 [131]
4-С1С6Н4 4,09 (3) 3,90 (8,11) 3,00 (5) 2,74 (7,12) 1,70 (4) 7,1 (а) 7,45 (Р, у) СС14 [131 ]
3-С1С6Н4 4,06 (3) 3,89 (8,11) 2,94 (5) 2,70 (7,12) 1,70 (4) 7,0—7,4 СС14 [131]
СН3О 3,99 (3) 3,82 (8,11) 2,97 (5) 2,63 (7,12) 1,68 (4) 3,27 СС14 [131]
н сн5 С2Н5 м сн2=сн СИ СбН5 XSi(NB 2,95 2,88 2,92 2,97 3,07 [CH2CH2)3N 2,69 (3, 7, 10) 2,57 (3, 7, 10) 2,59 (3, 7, 10) 2,62 (3, 7, 10) 2,68 (3, 7, 10) 3,77 —0,54 —0,01; 0,82 5,55 7,47(а), 7,08(Р, у) СС14 СС14 СС14 СС14 СС14 [130] [130] [130] ИЗО] [130]
о
о
К
О о
XSi(OCH2CH2)2(OCOCH2)N
1.0
оо
СО
Число обозначает положение метиленовой группы в гетероциклическом остове, центры мультиплетов диастереотропных МСНа-протонов.
76
в последних менее чувствителен к изменению природы заместителя X. Так, если при переходе от 1-метил- к 1-этокси силатрану химический сдвиг этих протонов уменьшается на 0,13 м. д. (в СНС13), то при аналогичном изменении заместителей в ряду Si-замещенных 2-карбасилатрана смещение резонанса составляет 0,03 м. д. [164]. Это, по-видимому, связано с тем, что замена одного из атомов кислорода в молекуле силатрана метиленовой группой, обладающей меньшей электроотрицательностью и иным пространственным строением, обусловливает уменьшение электроноакцепторных свойств атома кремния в 2-карбасилатранах, а следовательно, и ослабление трансаннулярного взаимодействия атомов кремния и азота.
Недавно измерены парамагнитные сдвиги сигналов кольцевых протонов в спектрах ПМР 1-мети л силатран a (S) (СНС13 и смесь СНС13 и CS2)|175] и 1-метил-З-гомосилатрана (СС14) [131 ], вызванных добавками трис(дипивалоилметаната)европия Ен(ДПМ)3(Ь). Понижение температуры до —80° вызывает появление в спектре 1-метилсилатрана широкого сигнала при 0 м. д., соответствующего положению сигнала группы СН3 в спектре (S) в отсутствие (L) (рис. 11). Это указывает на выключение части молекулы S из обмена (А).
LS2 LS 4 S; к, LST7L + S,
(А)
(Б)
вследствие чего сигналы S смещаются в сторону некоординированного L.
Рис. 11. Спектры ПМР 1-метилсилатрана без (I) и с добавкой Еи(ДПМ)3, измеренные при разных температурах (П-V).
77
Для интерпретации парамагнитных сдвигов 6, индуцированных Еи(ДПМ)3 в спектре ПМР 1-метилсилатрана,значения сопоставлены [179] с парамагнитными сдвигами 6т, рассчитанными по ис-„ - у е 3 COS2 0 — 1
пользуемой в подобных случаях формуле от = К --------,
где 0—угол между главной магнитной осью парамагнитного комплекса и направлением на данное ядро, г — расстояние от координирующего иона до резонирующего ядра, К — постоянная для 1-метилсилатрана при данной температуре.
Значения 6 и &т сопоставлены с учетом следующих условий: 1) молекула S имеет четыре электронодонорных гетероатома, которые могут рассматриваться как возможные центры координации, причем три из них (атомы кислорода) — эквивалентны; 2) в соответствии с молекулярной геометрией силатранов и координацией ЛСР к эфирному кислороду атом европия должен находиться в плоскости, образованной кремнием, кислородом, азотом и одним из углеродных атомов силатранового цикла; 3) критерием сопоставимости является фактор соответствия R.
При условии комплексообразования только по атомам кислорода полного соответствия между значениями 6 и достичь не удалось. Дальнейшее объяснение наблюдавшихся парамагнитных сдвигов проводилось на основании предположения о координации 1-метилсилатрана с Еп(ДПМ)3 по атому азота. Поводом для такого предположения являются данные о получении комплекса НС1 с 1,3, 7, 10-тетраметилсилатраном за счет атома азота последнего [158], несмотря на существующее представление о его не-активности из-за стерической недоступности неподеленной пары и ее участия в трансаннулярном взаимодействии с атомом кремния [164]. При расчете значений для случая координации атома азота молекулы S с Еи(ДПМ)3 принималось, что главная магнитная ось совпадает с направлением кремний — азот. Расстояние Ен. . . N варьировалось от 2 до 3 А.
Проведенный анализ показал, что значение R, отвечающее точности эксперимента, достигается, если принять, что 90% молекул S координируются за счет атомов кислорода, для остальных 10% центром координации является азот (табл. 19). При этом расстояние Ен ... N равняется 2,69 А. Полученным результатам можно дать два объяснения.
1. Координация с атомом азота осуществляется в экзо-конформации силатрана,, которая находится в равновесии с эндо-конформером.
2. Координация с атомом азота осуществляется без инверсии эк^о-формы (или с формой, приближающейся к последней). В этом случае ассоциация идет за счет особенности гибридизации неподеленной электронной пары атома азота, обусловленной уплощением группировки N(CH2)3. Проведенные расчеты свидетельствуют в пользу второй гипотезы. Действительног при координации без
78
Таблица 19
Сопоставление относительных значений 6 и Ьт в спектре ПМР молекулы 1-метилсилатрана
Относительные парамагнитные сдвиги Резонирующие ядра R, %
СНв ОСН2 N—СН2
6 координация по кислороду . . . 1,00 1,00 0,37 0,36 0,25 0,35 23
координация по кислороду и азоту 1,00 0,38 0,26 3
перехода эндо-конформера в экзо-форму расстояние Ей . . . N О
равно 2,15 Л. В случае экзо-конформации для получения соответствия между значениями 6 и 6т расстояние Ей . . . N должно
О о
составлять 1,5 А, что значительно меньше обычного (2,65 А) [185].
Нарушение эр3-гибридизации атомных орбиталей азота в молекуле силатрана можно объяснить особенностями конформации бицикло [3, 3, 3 ]ундекановых систем, которые наблюдались, в частности, для 5-азабицикло[3, 3, 3]ундекана (XVII) и его производных [120, 122, 123].
Спектры ЯМР 13С силатранов детально не изучались. Экранирование ядер 13С циклического остова молекул силатранов выше, чем в молекулах модельных ациклических Si-замещенных трис-(2-аминоэтокси)силана [178а]. Это обусловлено эффектом циклизации и, вероятно, интраннулярной компрессией во фрагменте N(CH2)3 молекул силатранов.
В результате повышения электронной плотности за счет ее переноса по связям X — Si ч- N в молекулах силатранов резонанс 13С углеродных атомов заместителя у кремния, находящихся в |3- или более удаленном положениях от атома кремния, наблюдается в более сильном поле, чем в спектрах соответствующих Si-за
мещенных триэтоксисилана.
Используя химические сдвиги 13С 1-фенилсилатрана и фенилтриэтоксисилана, а также рассчитанные методом наименьших квад-
ратов корреляционные уравнения, связывающие индукционные и
резонансные константы заместителя в ароматическом ядре моно-замещенных бензолов С6Н5Х с постоянными экранирования мета- и пара-атомов углерода — а0 4- а6Со + «2^сп), удалось
рассчитать соответствующие константы триэтоксисилильных групп [173а].
| ....——। Oj Од Gjj
Si(OCH2CH2)sN —0,40 0,02 0,02
Si(OCH2CH3)s —0,08 0,10 0,08
для силатранильных и
gr
—0,09 0,21
° в 0,17 0,17
о
—0,89
—0,19
79
Анализ их значений свидетельствует, что расширение атомом кремния своего координационного числа в молекулах силатранов существенно усиливает его электронодонорные свойства.
С регибридизацией атома кремния силатранов связаны и изменения ряда иных спектральных характеристик [172а], в частности более низкие значения KGGB 1Л«сн (115,6 Гц) и более высокие Vssgic (106,9 Гц) для метильной группы 1-метилсилатрана по сравнению с наблюдаемыми для метилтриэтоксисилана (Vssch=118,9 Гц, Vssgic = 97,0 Гц). Эти результаты аналогичны результатам, полученным для производных пентакоординиро-ванного олова, и, вероятно, отражают общие закономерности, связанные с расширением атомов элементов IV Б группы своего координационного числа.
Метод ЯМР на ядрах фтора использован для исследования электронного влияния атома фтора и ароматического кольца на атом кремния и силатрановую группировку в молекулах 1-(4'~ фторфенил) силатрана [170], 1-(4'-фторбензил)- и 1-(3'-фторбензил)~ силатранов [171] (табл. 20). Для сравнения изучены спектры ЯМР 19F соответствующих Si-замещенных триалкил- и триалкоксисиланов.
Корреляционные уравнения для соединений ряда 3- и 4-XCeH4F позволили определить значения индукционной (ог — — —0,36) и резонансной (од = — 0,21) констант групировки CH2Si(OCH2CH2)3N (см. табл. 20). Более высокое значение в 4-фторфенилсилатране по сравнению с 4-фторфенилтриэтокси-силаном отнесено за счет координационного взаимодействия атомов кремния и азота.
Используя метод ЯМР 19F, впервые удалось обнаружить дальнее ССВ через пространство между атомами фтора, которые разделяют восемь связей в молекулах 1-метил-3,7-бис(трифторметил)-силатрана и 1-метил-З, 7, 10-трис(трифторметил)силатрана [176].
Определены константы ССВ между ядрами фтора магнитнонеэквивалентных групп 3-12CFs- и 7-13СБ3-изомера II и групп 3-
Ю 7
V
и 7-CF3 изомера V этих молекул (8JFF = 1,6 Гц) [176, 180]. Такому значению константы ССВ соответствует межатомное расстояние F . . . F около 4,2 А.
Малая чувствительность изотопа 14N (0,001 чувствительности протонов при постоянной напряженности поля) и влияние квадру-польного уширения линий (спиновое число г = 1) чрезвычайно затрудняют исследования методом ЯМР на ядрах азота. Изотоп
80
Таблица 20 Химические сдвиги 1SF соединений FC6H4X *
X бр.М.Д. <Я 1г Растворитель Литература
4-Si(OCH2CH2)3N 2,43 СС14, c6h5f [170]
4-CH2Si(OCH2CH2)sN 9,32 -0,21 CDC13 [171]
3-CH2Si(OCH2CH2)3N 3,15 —0,36 CDClg [171]
4-CH2Si(CH3)3 7,06 —0,20 СС14 [171]
3-CH2Si(CH3)3 1,14 —0,08 cell [171]
* Относительно фторбензола.
1ON имеет спин I — И2, однако его естественное содержание является весьма низким. По этой причине спектрам ЯМР 14N силатранов посвящена единственная работа [174].
Резонанс 14N силатрана и 1-метилсилатрана находится в более сильном поле относительно триэтил амина (табл. 21). Значительное отличие времен релаксаций ядер 14N в изученных силатранах указывает на существенное влияние заместителя у атома кремния на электронное окружение атома азота. Все это свидетельствует о взаимодействии неподеленной электронной пары азота с атомом кремния, не исключая влияния стереохимических факторов — отклонения валентных углов группировки N(GH2)3 от тетраэдрических. Смещение сигнала 14N в спектре 1-метилсилатрана в слабое поле по сравнению с 1-гидросилатраном на 9 м. д. соответствует наблюдаемому в спектрах аминосиланов при замещении атома водорода группировки Н—С—N на группу СН3 [186 ].
Лишь недавно изучены спектры ЯМР 29Si (табл. 22) Si-замещенных силатрана и триэтоксисилана [182]. Производные триэтоксисилана изучены в растворах СС14(20%), а силатраны в среде хлороформа (15%). Известно, что величина 6gi в спектрах ЯМР производных силана определяется сложной совокупностью разнообразных факторов, включающих индукционный, резонансный и стерический эффекты заместителей [183]. Характер зависимости 6
Таблица 21
Химические сдвиги ЯМР 14N силатранов и модельных соединений (растворитель CH2C12J
Соединение (>N, М.Д.* Av1/2, Гц
HSi(OCH2CH2)3N —354,7+44 638+68
CH3Si(OCH2CH2)aN —346,2+3,6 2211+103
B(OCH2CH2)3N -325,0+4,9 543+71
(C2h5)3n —327+2 320+10
* Отрицательные значения бл- указывают на смещение резонанса в сильное поле по сравнению со стандартом СН,ЬтОг.
6 М. Г, Воронков, В. М. Дьяков
81
Таблица 22
Химические сдвиги 2®Si в спектрах ЯМР Si-аамеъценных силатрана XSi(OCH2CH2)3N
X Oiosi’ м. д. X O29Si, м. д.
(СН3)2СН —65,0 (СН3)2СНСН2О —95,2
СН3(СН2)4 —65,4 (СН3)3СО —94,9
С6Ни —65,4 СН3(СН2)4О —95,1
С1(СН2)3 —68,2 С6н5о —99,3
Вг(СН2)3 —68,5 4-(СН3)3СС6Н4О —98,9
1(СН2)3 —69,5 2-СН3С6Н4О —99,1
[(C2H5)2CH2N+CH2]I- —84,7 з-сн3с6н4о —99,5
CH2(CH2)4NCH2 —84,1 4-СН3С6НЛО —99,1
СН3О —95,4 4-С1С6Н4О —99,7
(СН3)2СНО —95,0 3-O2NC6H4O —99,5
СН3(СН2)3О —95,0 4-O2NC6H4O —99,6
6si от природы заместителя X для Si-замещенных триэтоксисилана и силатрана практически одинаков. С увеличением электроотрицательности заместителя X резонанс 29Si этих соединений смещается в сильное поле. Это, в принципе, согласуется с теорией экранирования 29Si. При изменении заместителя X в молекулах типа XSi(OCH2CH2)3N и XSi(OCH2CH3)3 выполняются линейные зависимости между величинами 6si и индукционными алифатическими константами Тафта (ох) заместителя X (уравнения 1) и 2) соответственно)
6si =—67,1 (0,6)—11,3(1,1) • ох (г = 0,992; s = 0,768) 1)
6si = —45,3(1,7) — 11,3(1,8) • Ох (г - 0,998; s-1,28) 2)
Судя по этим уравнениям, чувствительность индикаторного центра к эффекту заместителей в этих двух рядах соединений практически одинакова. Значения 6Si для соответствующих Si-замещенных силатрана и триэтоксисилана с Х==Н, CnH2n+1O, RC6H4O, RCeH4, СН2=СН существенно больше по абсолютной величине значений, вычисленных по 1) и 2). Эти расхождения обусловлены нелинейным характером зависимости dSi от электроотрицательности заместителей у атома Si [183], а также влиянием конъю-гационных эффектов.
При изменении заместителей X в обоих классах изученных соединений выполняется одинаковая последовательность отклонений величин 6si от рассчитанных по уравнениям 1) и 2): СпН2п+1О СбН5С=С > СН2=СН Н > С6Н5. В случае Si-замещенных силатрана отклонения меньше, чем для соответству-
82
ющих производных триэтоксисилана. Близкий характер зависимости 6si от природы заместителя X в рассмотренных рядах свидетельствует, что в экранировании ядра 29Si силатранов определяющая роль принадлежит суммарному заряду атома кремния.
Характерная особенность Si-замещенных силатрана — значительное (14—25 м. д.) смещение в сильное поле резонанса 29Si в пх спектрах ЯМР по сравнению с наблюдаемым для соответствующих производных триэтоксисилана. Это не связано с «эффектом циклизации» [183], вызывающим смещение сигналов в слабое поле. Влиянием атома азота также можно пренебречь, поскольку в метилтрис(2-аминоэтокси)силане экранирование 29Si на 3 м. д. меньше, чем в метилтриэтоксисилане. Наблюдаемое различие в величинах 6si Для соответствующих замещенных триэтоксисилана и силатрана обусловлено изменением гибридизации атома кремния в молекулах последних. При этом предполагается, что увеличение координационного числа атома кремния в молекулах силатранов и, следовательно, его регибридизация сопровождаются появлением некоторого дополнительного положительного вклада (бкоорд) в постоянную экранирования ядра 29Si. Чем больше степень взаимодействия между атомами кремния и азота в силатранах, тем больше и величина вклада бКОорд- Таким образом, наблюдаемое различие между химическими сдвигами 29Si соответствующих Si-замещенных силатрана и триэтоксисилана A6Si — 6sl — 6si 0ТРа~ жает совокупное изменение как суммарного заряда (A6g = 6g — бд), так и координационного числа (бкоорд) атома кремния. Величины А6д и бкоорд противоположны по знаку и в разной степени зависят от электроотрицательности заместителя X. Их абсолютные значения должны возрастать с увеличением электроотрицательности X. Судя по экспериментальным данным, абсолютная величина Абд несколько меньше, чем бкоорд. При этом диапазон изменения Абд в ряду изученных соединений больше, чем для бкоорд.
Значения Абд для силатрана и триэтоксисилана оценены в +22 м. д. (знак плюс означает смещение резонанса в слабое поле). Поскольку экспериментально наблюдаемая разность в экранировании 29Si этих соединений (—17,6 м. д.) равна A6Si = 6si — __ 6si — Абд + бкоорд, бКоорд — — 39 м. д. Если предположить, что различие зарядов на атоме кремния в 1-этоксисилатране и тетраэтоксисилане составляет 0,12 е, то величина Абд уже достигает + 34 м. д. При этом допущении наблюдаемое в спектрах ЯМР различие 6si указанных соединений соответствует значению бкоорд ~ М. Д.
В силатранах с низкой степенью взаимодействия между атомами азота и кремния вклад бКООрд в экранирование 29Si существенно меньше. Так, большее значение A6si при X — С6Н5С=С по сравнению с X = С2НбО (табл. 23) указывает на более сильное трансаннулярное взаимодействие Si ч- N в молекуле 1-фенилэти-нилсилатрана.
6*
83
Таблица 23
Химические сдвиги 29Si в спектрах ЯМР Si-замещенных силатрана и триэтоксисилана
X 62«gj, м. д. A6sj м.д
X Si(OCH2- •CH2)3N XSi(OC2H6)2
Н —83,6 —66,0 17,6
СН3 —65,7 —44,0 21,7
сн3сн2 —67,1 —45,9 21,2
СбНБОСН2 ( —75,9 —53,9 22,0
CH2(CH2)4NCH2 —72,8 —50,2 22,6
С1СН2 —77,2 —56,1 21,1
ВгСНа —77,7 —56,2 21,5
1СН2 —77,0 —54,7 22,3
С12СН —83,2 —68,4 14,8
С6НБ —80,5 —59,4 21,1
сн2=сн —83,5 —60,3 23,2
СеНБО=С —94,7 —69,5 25,2
СаН5О —94,7 —82,6 12,3
Химические сдвиги кремния-29 Si-замещенных силатранов определяются как суммарным зарядом атома кремния, который, в частности, зависит от степени трансаннулярного взаимодействия Si ч- N, так и характером его регибридизации. Однако взаимосвязь этих двух факторов, а также их зависимость от природы заместителя у атома кремния достаточно сложны. Поэтому получение соответствующей количественной информации из спектров ЯМР 29Si невозможно без более строгого анализа теории экранирования ядра кремния-29 и проведения квантовохимических расчетов.
Недавно изучены спектры ЯМР ЧН, 13С и 29Si 1-метил-2,8,9-три~ азасилатрана 1294]. Трансаннулярное взаимодействие атомов азота и кремния в его молекуле обусловливает заметно большее, чем для CH3Si[N(CH3)2]3, экранирование ядер водорода и кремния-29 фрагмента СН3—Si. Различие химических сдвигов 2 9 Si в этих соединениях вызвано также и парамагнитным вкладом (+16 м. д.) еще трех «лишних» метильных групп у атома азота в модельном ациклическом соединении. Таким образом, вклад трансаннулярной связи Si—N в экранирование 29Si в 1-метил-2, 8, 9-триазасилатране составляет около 34 м. д. Поскольку различие химических сдвигов 29Si 1-метилсилатрапа и метилтриэтоксисилана составляет 22 м. д., можно полагать, что трансаннулярное связывание атомов Si и N в 2, 8, 9-триазасилатранах проявляется сильнее, чем в силатранах 1184].
84
2.7. СПЕКТРЫ ЯКР
Спектрам ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) силатранов посвящена лишь одна публикация [169]. В ней обсуждаются частоты ЯКР 35С1 некоторых 1-хлоралкил- и 1-хлорвинилсилатра-нов (табл. 24). Значения этих частот использованы для оценки величины констант о* силатрановой группировки Si(OCH2CH2)3N.
Спектры 1-хлорметил-, 1-(3'-хлорпропил)-, 1-(а-хлорвинил)-, 1-(а, р-дихлорвинил)силатрапов и С-метилзамещенных в цикле 1-хлорметил- и 1-дихлорметилсилатранов содержат один сигнал с Av « 0,1 МГц. Спектры 1-дихлорметил- и 1-дихлорметил-З-метилсилатрана дублетны. Интенсивность и ширина (Av « 0,06 и 0,4 МГц соответственно) обеих линий в них практически одинаковы. Сигналы ЯКР 1-хлорсилатрана, 1-(Г-хлорэтил)силатрана и некоторых С-метилзамещенных 1-хлоралкилсилатранов обнаружить не удалось. Понижение частот ЯКР 1-хлоралкилсилатранов по сравнению с соответствующими хлоралкилтриэтоксисилана-ми согласуется с существованием трансаннулярной связи Si N и донорным эффектом силатраповой группировки в целом.
В соединениях ряда Х(СН2)ПС] влияние заместителя X на атом хлора при п 3 обычно уже не передается.
Таблица 24
Частоты ЯКР 35С1 при 77К 1-хлоралкил-, 1-хлорвинилсилатранов и соответствующих Si-аамещенных гприэтоксисилана
№ п/п Соединение v”, МГц
1 ClCH2Si(OCH2CH2)3N 32,702
2 Cl2CHSi(OCH2CH2)3N 34,649 34,394
3 C](CH2)3Si(OCH2CH2)3N 31,552
4 CH2=CClSi(OCH2CH2)3N 31,545
5 ClCH=CClSi(OCH2CH2)3N 33,487
6 ClCH2Si(OCH2CH2)2[OCH(CH3)CH2]N 33,380
7 Cl2CHSi(OCH2CH2)2[OCH(CH3)CH2]N 34,55 35,17
8 Cl2CHSi(OCH2CH2) [OCH(CH3)CH2 ]2N 35,01
9 ClCH2Si(OC2H5)3 35,122
10 Cl2CHSi(OC2H5)3 36,231 36,114 35,784
11 CH2=CClSi(OC2H3)3 33,074
85
Величина v77 соединений ряда Х(СН2)ПС1 при п 3 обычно приближается к 0,33 МГц. Так, частота ЯКР35С1 Cl (CH2)3SiCl3 равна 33,090 МГц, Cl(CH2)3SiCH3Cl2 - 33,19, Cl(CH2)3Si(CH3)3 -32,958 МГц и т. д.
Понижение частоты ЯКР 35С1 в 1-(3'-хлорпропил)силатране до значений менее 33 МГц первоначально отнесено за счет координационного взаимодействия между атомами хлора и кремния или кислорода.
Однако это предположение не подтвердилось, так как данные рентгеноструктурного анализа [114], определение ДМ и константы Керра [140] молекулы 1-(3'-хлорпропил)силатрана показали, что в кристаллическом состоянии фрагмент Si(CH2)3C] представляет собой плоскую зигзагообразную цепочку (см. рис. 2), и атом хлора значительно (на 5А) удален от планарной группировки Si(O)3. Поэтому надо полагать, что столь низкое значение частоты v77 (35С1) 1-(3'-хлорпропил)силатрана все же обусловлено мощным 4 /-эффектом силатрановой группировки. Более высокое значение частоты ЯКР 35С1 1-хлорметилсилатрана, по-видимому, связано с проявлением геминального взаимодействия атома кремния со связью С—С1 (a-эффект). Как и следовало ожидать, частоты ЯКР 1-хлорметил- и 1-х л орметил-3-метил силатранов ниже, чем соответствующих дихлорметилсилатрачов (см. табл. 24). Это согласуется с индукционным эффектом атомов хлора и водорода.
Частоты ЯКР 35С1 соединений ряда CH2=CClSiR3 подчиняются линейной корреляции между частотами ЯКР 35С1 соединений ряда Н2С — СС1Х и индукционными константами о* заместителей
v77 = 33,001 4- 1,235-п* (г 0,989)
Определенное по данному уравнению из частоты ЯКР 35С1 1-(а-хлорвинил)силатрана значение константы о* для группировки Si(OCH2CH2)3N равно — 1,18. Оно близко к величине QsuocHaCmbN (—1,21), рассчитанной из частоты ЯКР 35С1 1-дихлорметплсила-трана по уравнению
v77 - 35,215 4- 0,959 2 о* (г = 0,932)
для соединений ряда XZYCC1. Повышение частот ЯКР в С-метилзамещенных 1-хлорметил- и 1-дихлорметилсилатранах по сравнению с незамещенными связано с искажением геометрии этих молекул. Это подтверждается также заметным понижением значений боснг и ^nch2b спектрах ПМР С-метилзамещенных силатранов [165, 1811 и 2-карбасилатранов по сравнению с незамещенными силатранами (см. табл. 17, 18). В спектре гидрохлори
86
да 1, 3, 7, 10-тетраметил си латрана сигнал ЯКР 35CI (v77=17,93 МГц) смещен в область низких частот ио сравнению с сигналом гидрохлорида триизопропаноламина (г77 = 22,16 МГц) [158].
2.8. МАСС-СПЕКТРЫ
Масс-спектрометрическое исследование силатранов впервые осуществлено па примере 1-метил- и 1-фенилсилатранов [187]. Впоследствии изучены масс-спектры широкого ряда Si- и С-за-мещенных силатранов с целью определения их структуры, молекулярного веса и механизма распада при электронном ударе [131, 154, 180, 188-190].
Общим для масс-спектров силатрана HSi(OCH2CH2)3N и его производных является наличие в спектре максимального пика ионов с массой т/е — 174 (рис. 12). Эти ионы силатранового остова [Si(OCH2CH2)3N] образуются при диссоциативной ионизации связей Н—Si= или С—Sis. Общее их количество составляет (для 1-алкилсилатранов) от 5 до 12% полного ионного тока. Наряду с таким основным направлением распада 1-алкилсилатранов в незначительной степени происходит распад по связям СП, приводящий к образованию ионов с массой на одну или две единицы меньше, чем масса силатранового ядра. Это, по-видимому, позволяет наблюдать в спектре нейтральную молекулу Н2 [188].
Последующий распад силатранового скелета протекает ступенчато с отрывом группировок (ОСН2СН2)+ и образованием следующего набора осколочных ионов: т/е = 130 для[81(ОСН2СН2)2П]+, интенсивность 19—26%, т/е — 86 [Si(OCH2CH2)N]+ (2,3—3,7%) и т/е = 72 [SiOC2H4]+ (5—19%), которые типичны только для 1-алкилсилатрапов [187, 188]. Указанные ионы образуются, вероятно, при простом разрыве связей С—С, С—Н, Si—О. Однако в каждом из масс-спектров присутствуют перегруппировочные ионы, возникновение которых связано с миграцией водорода {т/е — = 176 в количестве от 5 до 12% максимального иона). Интенсивные ионы, наблюдаемые в масс-спектрах 1-алкилсилатранов: т/е — 89 [SiC2H5O2]+ с интенсивностью от 6 до 25%, т/е — 102 [SiC2H4O2N]+(5—24%) и m/e=132 [SiC4H10O2N]+ (3-88%)образованы за счет последовательного и частичного распада группировки [ОСН2СН2]+, входящей в силатрановое ядро, что подтверждается метастабильпыми переходами.
87
I,% л 100-
60-
60-
4Q-
20-
200 m/e>
Рис. 12. Масс-спектры 1-гидросилатрана (1), 1-фторсилатрана
(II) и 1-(хлорметил)силатраиа (III).
Механизм диссоциативной ионизации 1-алкилсилатранов можно представить следующей упрощенной схемой (1) (энергия 50 эВ):
Схема 1
HSi(OCH.CH2)3N+' CH8Si (OCH2CH2)3N4 C2H5Si(OCH2CH2)3N+’ 175 I—H —CH3; 189 —C2HB| 203
I [Si(OCH2CH2)8Nj+ 174 1 -OC2H„ 44
[Si(OCH2CH2)2N]+ 130 I —oc2h4
у
[Si (OCH2CHo) N]+ [SiOCH2N]+ 86 72
По мере увеличения молекулярного веса силатранов стабильность к электронному удару снижается от 7,1% (1-гидросилатран) до 0,7% (1-этилсилатран) [188]. В масс-спектрах 1-арил-, 1-алке-нил- и 1-алкоксисилатранов (70 эВ; 20—80°С; прямой ввод) наряду с молекулярными ионами обнаружены осколочные (свыше 92%), перегруппировочные и метастабильные [189]. При этом вторая стадия процесса диссоциативной ионизации всех изученных силатранов является общей.
Масс-спектры 1-хлорметилсилатранов общей формулы ClCH2Si • • (OCH2CH2)n[OCH(CH3)CH2]3_nN позволили не только изучить механизм распада при электронном ударе, но и проследить влияние на устойчивость молекулы трансаннулярной связи Six—N и групп СН3 в положении 3, 7 и 10 [190]. В масс-спектре 1-хлор-метилсилатрана также наблюдается максимальный по интенсивности пик, отвечающий ионам группировки [Si(OCH2CH2)3N]+ с массовым числом 174 (схема 2, см. рис. 12). Относительная интенсивность (/) пика иона составляет 48,5% от полного ионного тока. Наличие метастабильного перехода иона с массой 174 к иону с массой 130 (кажущаяся масса 97,1) свидетельствует, что последний образуется за счет отрыва группировки ОСН2СН2 с массовым числом 44. Дальнейший распад иона 130 протекает с отщеплением метиленовых групп и образованием характерных осколочных ионов с массовыми числами 116, 102 и 89.
Второе направление распада 1-хлорметилсилатрана обусловлено первоначальным вырыванием группы — ОСН2СН из силатранового цикла с миграцией атома водорода к атому азота. Относительная интенсивность пика иона [ClCH2Si(OCH2CH2)2NH ]+ составляет 4,5% от полного ионного тока. При последующем распаде образуются ионы с массовыми числами 150, 136, 88. Присутствие в масс-спектре двухзарядных ионов с массовыми числами [179]++, [175]++, [173]++и [145]++подтверждает предполагаемую схему (2) диссоциативной ионизации.
89
Схема 2
C1CH2 |
CICHoSi (OCH,CH2)3N6 ' 223(0,3) — 0CH2CH
[Si (OCH2CH2)3N]+ 174(100)
j —OCH2CH2
|.Si(OCH2CH2)oN]+ 130(8,9)
I —CH2
'SiOCH2CH2N
LO---------CH2
116(5,3) |-CH2 [0-Si0CH2CHoN]+ 102(4,0) I—CH
[CH8N0,Si]+
89 (3,6)
[ClCH2Si (OCH2CH2)nNH]+ 180(4,5)
| —0CH2
rClCH2SiOCH2CH2Nj+
I X'CH2Z
150(1,6) ch2
[ClCH2SiOCH2CH2NH]+ 136(1,2)
-CH2C1
[G2H6NOSi]+
88 (3,6)
Нахождение двух метильных заместителей в положении 3 и 7 силатранового цикла (3,7-диметил-1-хлорметилсилатрап) изменяет не только массу большинства образующихся ионов, по и уменьшает селективность распада. Максимальный пик иона [М— —СН2С1]+ (М — молекулярный вес) составляет 34,9% полного ионного тока. Метастабильный переход иона с массой 202 -> 158 (кажущаяся масса 123,6) свидетельствует о вырывании, прежде всего, группы — OCHRCH2 из силатранового цикла. Это указывает, что группа —ОСН(СН3)СН2 связана в силатрановом остове слабей, чем группа —ОСН2СН2.
Аналогично распадается и 1-хлорметил-З, 7, 10-триметилсилат-ран. Максимальный пик иона [М—СН2С1]+ составляет 33,9% полного ионного тока. Высокая интенсивность ионов с массовым числом [М—СН2С1]+ (от 48,5 до. 33,9%), образующихся из всех исследованных силатранов, указывает на устойчивость силатранового цикла при электронном ударе. Это, по-видимому, обусловлено тем, что слабая трансаннулярная связь между атомами азота и кремния Si N при отрыве заместителя (— СН2С1) переходит в прочную ковалентную связь Si—N и стабилизирует силатрановый бицикл.
Повышение электронной плотности в силатрановом цикле при введении в него метильных групп практически не изменя
6 Цифры иод формулой обозначают массу осколочного иона, цифры в скобках—интенсивность пика иона в процентах от максимального, принятого за 100%.
90
ет стабильности молекулярных ионов (отношение молекулярного пика к полному ионному току для всех 1-хлорметилсилатрапов составляет 0,4; 0,3; 0,5; 0,3% соответственно). Возможно, это вызвано локализацией положительного заряда в молекулярном ионе. Однако метильные заместители в силатрановом цикле сильно влияют на относительную интенсивность иона [М—СН2С1]+. С увеличением числа метильных групп в силатрановом кольце интенсивность линейно (р = —4,98; z — 0,96; s0 — 0,22) падает (I — = 48,5; 40,9; 34,9; 33,9% соответственно), что указывает на соответствующее повышение прочности связи Si—С за счет возрастания электронной плотности на атоме кремния.
Уменьшение селективности диссоциативной ионизации изученных 1-хлорметплсилатранов проявляется в относительной интенсивности суммарных пиков характеристических осколочных ионов (У -- 205,8; 244,3; 286,9; 294,7 соответственно).
Распад молекулы с первоначальным вырыванием группы —OCHRCH2 (R — Н, СН3) из силатрапового кольца молекулярного иона выражен гораздо слабее (I — 2,2; 3,0; 2,4; 1,3% соответственно). Интенсивность ионов [М — 44]+ для 1-хлорме-тил-, З-метил-1-хлорметил-, 3, 7-диметил-1-хлорметилсилатранов и 1М—58]+ для 3, 7, 10-триметил-1-хлорметилсилатрана можно связать со скоростью гидролитического распада этих соединений. Большей константой скорости кислотного гидролиза обладают силатраны, в масс-спектрах которых относительная интенсивность вышеуказанных ионов более высока [191]. Однако правомернее связать константы скорости гидролиза этих силатранов с относительной интенсивностью ионов \М — СН2С1]+, так как между этими величинами наблюдается хорошая линейная зависимость, отражаемая уравнением I = 61,84Л^5 — 5,44; г = 0,99; s0 — 0,13. Относительную интенсивность этих характеристичных ионов, несомненно, можно использовать для оценки реакционной способности силатранов.
В масс-спектрах эзо-трифторметилзамещенных 1-хлоралкилси-латранов пик молекулярного иона имеет слабую интенсивность (< 1% от максимального пика). Основное направление их распада — отщепление хлоралкильного заместителя, что приводит к образованию самого устойчивого и интенсивного пика силатранового остова \М — R]+ [180]. Преобладание в масс-спектрах С-трифтормети л замещенных 1-органилсилатранов иона силатранового остова, с одной стороны, и отсутствие осколочных ионов его распада—с другой, свидетельствуют о повышенной стабильности силатранового остова этих соединений по сравнению с соответствующими С-метилзамещенными силатранами [180].
По данным термогравиметрического анализа, начальная температура разложения всех исследованных силатранов (на воздухе) превышает 250°. Это исключает возможность термического разложения указанных соединений при их масс-спектрометрическом исследовании. Таким образом, при введении групп СН3 и CF3
91
в силатраповое ядро практически не меняется стабильность молекулярных ионов, в то же время эти заместители сильно влияют на относительную интенсивность иона [М—СН2С1]+, что, вероятно, связано с изменением геометрии бицикла и стереохимическими факторами, стабилизирующими молекулы мостиковых бициклических систем.
2.9. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ДРУГИМИ ФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
При исследовании рентгеновских спектров флуоресценции силатранов типа XSi(OCH2CH2)3N с X = Н, СН3, С2Н5, СН2-СН, С6Н5 и др. определены структура и химические сдвиги 81/Гос1я2-линий [192—195]. Во всех случаях, когда локальная симметрия атомов кремния в молекуле ниже Td(C3p, С2„), вклады атомных орбиталей кремния в молекулярные орбитали о- и л-типа сравнимы по величине. Следовательно, стереохимические особенности молекул обусловлены преимущественно наличием рл — cln -взаимодействия атома кремния с атомами ближайшего окружения [195]. Высказано предположение, что роль (р—^„-связывания в силатранах чрезвычайно мала. В то же время, по мере приближения угла X—Si—О к 90°,усиливаетсяPn(Si)—7?„(О)-взаимодействие[194,195]. Результаты измерений характеристик /Г-спектра флуоресценции кремния в исследованных силатранах приведены в табл. 25. /Гр-спектры кремния в силатранах состоят из трех компонент: линий /Гр', /Гр и /Гр„.
Спектры /Гр кремния в силатранах и группах [SiO4]4- близки но форме и энергетическому положению, что свидетельствует
Таблица 25
Характеристики К-спектра в 1-органилсилатранах XSi(OCH2CH2)3N
X ДЕ адд. эВ ЛЕэкс, эВ q, а. с. EKp,. эВ AEK₽t-Kp', эВ 1К Р' 1кр, 1КРл IKpt
Н 0,47 0,375 0,65 1832,2 13,9 0,18 0,32
НСл 0,50 0,307 0,53 1832,2 14,3 0,20 0.32
<%I1| । 0,50 0,270 0,46 1832,0 13,8 0,20 0,35
с2н5 0,50 0,370 0,64 1832,3 14,2 0,20 0,38
(СН3)2СН 0,50 0,346 0,60 1832,3 13,8 0,20 0,48
СП2=СН 0,50 0,354 0,61 1832,2 14,1 0,21 0,50
С6Н5 0,50 0,372 0,65 1832,0 14,0 0,20 0,50
о преимущественной локализации Зр-электропов кремния на <т-свя-зях Si—О. Наличие /Ср'-линий указывает на существование взаимодействия Зр (Si) —- 2s(O). Анализ К[3-спектров флуоресценции силатранов свидетельствует о возможности существования взаимодействия 2р (N) — 3t£(Si). Изучены рентгеноэлектронные спектры силатранов (2р-электроны кремния и ls-электропы азота). Корреляция энергий связывания Nls- и 812р-электронов в молекулах Si-замещенных силатрана является следствием взаимодействия атомов кремния и азота. Характер изменения этих величин (при X =/= арил) можно объяснить вкладом резонансной формы X~[Si—N]+, в которой положительный заряд распределяется поровну между атомами Si и N [195а].
Изучены фотоэлектронные спектры (ФЭС) боратрана и трех силатранов XSi(OCH2CH2)3N с X = Н, СН3 и С2Н5О. В качестве модельных соединений использованы триэтаноламин, триэтоксисилан и соответствующие его производные [196]. В спектрах силатранов наблюдаются две полосы при 10,4 и 11,2 эВ (X = Н) и 10,0 и 11,0 (X == С2Н5О). В ФЭС триэтаноламина полоса, обуслов ленная неподеленной парой электронов азота, проявляется при 8,7 эВ. В спектрах 1-этоксисилатрана и боратрана полосы ниже 9,5 эВ не наблюдаются. Это указывает на то, что неподелепная пара электронов атома азота в этих соединениях связана. В спектре 1-метилсилатрана присутствует широкая полоса при 8,7 эВ, наличие которой, по-видимому, обусловлено индуктивным эффектом метильной группы, понижающим эффективный положительный заряд на атоме кремния и тем самым препятствующим его трансаннулярному взаимодействию с атомом азота. Однако наличие этой полосы скорее всего вызвано примесью триэтаноламина.
В спектрах триэтоксисилапа и его производных проявляется относительно резкая и сильная полоса с центром ~10,8 эВ. Вероятно, опа вызвана излучением 2р-электронов атомов кислорода. Сравнение химических сдвигов неподеленной пары атомов кислорода в ФЭС XSi(OCH2CH3)3 и XSi(OCH2CH2)3N свидетельствует, что включение связей Si—О в гетероциклическую силатрановую систему препятствует их наиболее выгодной взаимной ориентации, которая реализуется в триэтоксисилане и его Si-пр оизводных.
Использование эффекта Керра (в сочетании с методом дипольных моментов) позволило определить конформацию фрагмента Cl(CH2)3Si в молекуле 1-(3-'хлорпропил)силатрана в растворе СС14 (gg', см. рис. 5). Для этого экспериментальная константа Керра (Кт = 1363) сопоставлена с вычисленными КК для конформаций tt (1208), tg (1136), gt (839), gg (524) и gg’ (1338) [140]. Предпринята попытка определения мольной константы Керра, полной поляризации и молекулярной анизотропии молекулы 1-метилсилатрана [198]. Анизотропия поляризуемости кислородсодержащих кремнийорганических соединений раньше не исследовалась^
93
поэтому прежде всего были определены параметры связей Si—О и Si—С. В качестве модельных соединений использованы гексаметилдисилоксан и триметилметоксисилап. Возможность использования аддитивной схемы обусловлена принятием изотропности связей С—Н (у (С—Н) — 0) и идеализированной структуры силатранов. Значительное нарушение тетраэдрического расположения связей и значений валентных углов в силатранах создает добавочные отклонения от аддитивности.
При определении анизотропии поляризуемости 1-метилсилат-рана возможность использования аддитивной схемы обусловлена также выбором для одной из связей Si—С или Si—О произвольной анизотропии (y(Si—С) = 0). Тем не менее, принятая в 1198] новая аддитивная схема поляризуемости связей позволила определить вклад, вносимый в эллипсоид поляризуемости 1-метилсилатрапа трансаннулярным взаимодействием Si-ч—N: bL = О о
= 2,78 А3, Ът = bv = 0,11 А3. Это говорит о значительной анизотропии поляризуемости электронной пары азота.
Глава 3
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
3.1. ПРЕВРАЩЕНИЯ С РАСЩЕПЛЕНИЕМ СИЛАТРАНОВОГО ЯДРА
3.1.1. Реакции гидролиза
Способность кремнийорганических соединений со связью Si—О легко гидролизоваться хорошо известна и широко используется на практике [20]. Уже давно указывалось, что силатраны относительно устойчивы к влаге воздуха и гидролизуются значительно труднее, чем соответствующие производные триэтоксиснлана XSi(OC2H5)3 и трис(2-ампноэтокси)силана XSi(0CH2CH2NHo)3 [3, 6, 7].
Процесс гидролиза 1-органил- и 1-органоксисилатранов впервые количественно охарактеризован в 1967 г. [29]. Тогда же изучена зависимость скорости XSi(OCH2CH2)3N от природы СН3, С2Н5, С3Н7, СеН5, СН3О, С2Н5О, С6Н5О и др.). Исследована кинетика гидролиза в 0,01 М водных растворах при 20°С. Степень гидролиза определена по количеству НС1, израсходованной на титрование (индикатор—метилоранж). Процесс гидролиза, являющийся сочетанием ряда параллельно-последовательных реакций, отвечает реакции первого порядка (рис. 13) [29, 199].
Порядок реакции установлен графически, а константа скорости гидролиза рассчитана по формуле
реакции нейтрального гидролиза вместите ля X (X — Н, СН2 = СН,;
Рис. 13. Зависимость между логарифмом константы скорости гидролиза (1g к) силатранов и индукционной константой заместителя X = Н (7),
СН=СН(2), СН3 (5), С3Н7 (4), С2Н5 (5), (СН3)2СН (6), С6Н5 (7), СН3О (5), С2НбО (Р), С3Н7О (10), С4Н8О (11), (СН3)2СНО (12), СН3СН2СН(СН3)О (13), (СН3)2.
-СНСН2О (14), (СН3)3СО (15), 4-
СН3С6Н4О (16), С6Н5О (17), 4-О2.\СйП4О (Ж
где t — время от начала реакции до момента отбора
95
пробы, ч; vt— количество НС1, пошедшей на титрование пробы, мл; иж —количество НС1, пошедшей на титрование полностью гидролизованной пробы. Сопоставление полученных констант скорости показывает, что скорость гидролиза силатранов падает в следующем порядке изменения заместителя X:
I Н » СН2-СН > СН3 > тг-С3Н7=СбН5 > С2Н5 > (СН3)2СН
II СН3О > С2Н5О > 7?-С4Н9О > и-С3Н7О > i-C3H7O»(CH3)3CO
Таким образом, исследованные силатраны подразделяются на две реакционные серии: I с X — R (алкил) nIIcX = RO (ал-коксил), в которых наблюдается хорошая линейная корреляция между величинами 1g к и Ох* В серии I увеличение индукционной константы радикала R ускоряет процесс гидролиза (р* >> 0). Это указывает, что суммарную скорость многостадийной реакции гидролиза алкилсилатранов определяет нуклеофильная атака реакционного центра молекулы силатрана молекулой воды (или гидратированным ионом НО-), являющаяся наиболее медленной стадией процесса
Г---------1 Л
N(CH2CH2O)3Si-
медленно ; | /X тт быстро
^=^N(CH2CH2O)3Si.^ Z
И
HOCH2CH2N (CH2CH2O)2Si
/х
\он
Высокое абсолютное значение реакционной константы р* (+4,76) свидетельствует о большой степени полярности переходного состояния в кинетической стадии процесса, в котором реакционный центр (атом кремния) приобретает значительный отрицательный заряд.
Пространственное влияние заместителя на скорость гидролиза I-алкилсилатранов, по-видимому, не оказывает существенного влияния. К реакционной серии I отнесен и 1-гидросилатран (X =Н). Некоторое отклонение величины 1g к от корреляционной прямой можно отнести за счет конкурирующего согидролиза связи Si—Н помимо расщепления группировки Si—О—С. Значения 1g к 1-винил- и 1-фенилсилатранов значительно отклоняются от корреляционной прямой I (см. рис. 13) и скорость их гидролиза оказывается намного ниже ожидаемой. Это, по-видимому, обусловлено (р — с?)л-взаимодействием указанных заместителей с атомом кремния, в результате которого их электроноакцепторный эффект (ох = 0,40 и 0,60 соответственно) значительно понижается (до о3ф~ 0,1 и —0,05 соответственно) [29, 1991.
9G
Скорость гидролиза 1-алкоксисилатранов (серия II) значительно ниже, чем можно было ожидать, исходя из полученной корреляционной прямой I. Столь высокая гидролитическая устойчивость 1-алкоксисилатранов может быть объяснена двумя основными причинами. Во-первых, наличием трансаннулярного взаимодействия Si N, которое понижает эффективный положительный заряд атома кремния, что затрудняет его нуклеофильную атаку молекулой воды или ионом НО-. Во-вторых, за счет (р — d)n-взаимодействия атомов кислорода и кремния [199].
Из четырех связей Si—О в их молекулах сначала гидролизуются силоксановые связи силатранового остова. Это, вероятно, обусловлено большей стерической доступностью эндо-цикличе-
О
ских Si—О связей и их большей длиной (1,65—1,70 А) по сравне нию с экзо-циклической силоксановой связью Si—OR (1,63— 1,64 А) [20].
В отличие от 1-алкоксисилатранов скорость реакции гидролиза нара-замещенпых 1-ароксисилатрапов падает с увеличением электроноакцепторных свойств заместителя в ароматическом ядре [29]. Величины 1g к этих соединений линейно коррелируются со значениями ср или лучше с ароматической группы. Реакционная константа в этой серии имеет отрицательный знак, что заставляет говорить об электрофильном механизме реакции гидролиза 1-ароксисилатранов. Ее небольшая величина (р* = —0,40) указывает на малое влияние заместителя в ароматическом ядре на скорость реакции.
В отличие от гидролитического расщепления в нейтральной среде [199] реакция кислотного гидролиза 1-органоксисилатранов описывается кинетическим уравнением второго порядка (рис. 14) [200]. Гидролиз изучен в разбавленных водных растворах при 25°С в присутствии НС1 и КС1. Солевой эффект при концентрации КС1 от 0,05 до 0,25 мол/л не проявляется. Полученные константы скорости гидролиза (к), их среднеквадратичные отклонения, значения (Тон и средние летальные дозы (ЛД50) 1-ароксисилатранов приведены в табл. 26. Количественная оценка величины к от природы заместителя выполнена аналогично [199] по уравнению Тафта. Порядок реакции установлен графически (см. рис. 14), а константы скорости к рассчитаны па ЭВМ БЭСМ-4 по уравнению
(СА. - Св.) kt = In - In , СВ0 cBf
где САо, Св0 — исходные концентрации исследуемого вещества и НС1. Титрование проведено на потенциометре Л П-58 с каломельным (насыщенный метанольным раствором КС!) и стеклянным электродами. Титрант — 0,lN NaOH.
.7 М. Г. Воронков, В. М. Дьяков
97
Таблица 26
Константы скорости реакции гидролиза силатранов ROSi(OCH2CH2)sN
R к25, моль/л-с * °он ЛДБв> мг/кг*
С2Н5 0,37+0,01 1,37 —
л-С3Н7 0,40+0,01 1,34 —
t-C3H7 0,51 + 0,01 1,26 —
i-C4HB 0,12+0,02 1,15 —•
г-С4НвСН2 0,47+0,01 1,28 —
с6н5 0,33+0,01 2,38 200
2-СН3С6Н4 0,38+0,01 2,19 1200
з-сн3с6н4 0,35+0,01 2,31 708
4-СН3С6Н4 0,36+0,01 2,23 710
4-СН3ОС6Н4 0,37+0,01 2,22 345
4-С1С6Н4 0,39+0,02 2,11 565
С6Н5СН2 0,57+0,02 1,37 2250
* Для белых мышей веса 18—20 г. Силатраны вводились внутрибрюшинно в эмульсиях на водной основе.
Все исследованные соединения также разделяются на две реакционные серии. К первой относятся 1-алкоксисилатраны, ко второй — 1-ароксисилатраны и 1-бензилоксисйлатран. В серии I, где р* = -1,26 (R = С2Н5О, С3Н7О, (СН3)2СНО, (СН3)3СО, (СН3)3ССН2О), и серии II (R = С6Н5О, 2-СН3С6Н4О, 3-СН3С6Н4О, 4-СН3С6Н40, 4-СН3ОС6Н40, 4-С1С6Н4О, С6Н5СН2О), где р* = 0,23, скорость реакции гидролиза падает с увеличением индукционной константы Оон заместите ля. Отрицательные значения реакционной константы р* говорят об образовании в переходном состоянии положительного заряда у реакционного центра. Значение 1g k 1-треиг-бутоксисилатрана сильно отклоняется от корреляционной прямой (скорость его гидролиза оказывается намного ниже ожидаемой), что обусловлено стерическим эффектом заместителя. Линейная зависимость между скоростью гидролиза и величиной pH среды показала, что для обеих реакционных серий лимитирующей стадией является электрофильная атака реакционного центра ионом гидроксония. Последующие стадии разрыва эндо-цикли-ческих связей Si—О протекают очень быстро с образованием в качестве конечного продукта реакции гидролиза гидрохлорида триэтаноламина. Об этом свидетельствуют кривые потенциометрического титрования (рис. 15).
Понижение гидролитической устойчивости 1-ароксисилатранов приводит к уменьшению их токсичности (см. табл. 26). Наличие метильных или трифторметильных групп в положениях
98
Рис. 14. Зависимость величии С-1 от времени для реакции гидролиза ROSi(OCH2CH2)sN.
1 — R = (СНа)8С, г = 0,997, s0 = 0,005; 2 — R = СвН6, г= = 0,998, so=0,002.
Рис. 15. Кривые потенциометрического титрования 0,005 М НС1 и 0,005 М раствора 1-этоксисилатраиа.
1 — сразу после смешения; 2 — через 7 мин; 3 — через 7 мин с добавкой 0,005 М триэтаноламина; 4—искусственная смесь 0,005 М НС1 и 0,005 М триэтаноламина.
3, 7, 10-силатранового остова заметно понижает скорость реакции гидролиза [191]. Это, вероятно, является результатом понижения стерической доступности атомов кислорода. С увеличением электроотрицательности заместителя у атома кремния константы скорости гидролиза 1-хлоралкилсилатрапов также значительно понижаются (табл. 27).
Скорость реакции гидролиза 1-(хлорметил)силатрана в кислой среде значительно выше, чем в нейтральной, и находится в хорошей линейной зависимости от pH среды (при [НО] = 1-10~3, 1,5-10-3 и 2,5-10-3 мол/л-с, 7<=0,44 ± 0,01, 0,66 ± 0,01 и 0,87 ± ± 0,02 моль/л-с соответственно) [191]. Такое большое изменение скорости в присутствии НС1 также свидетельствует, что лимитирующей стадией процесса является электрофильная атака реак-
Таблица 27
Константы скорости гидролиза 1-хлоралкилсилатраное при 25'С в кислой водной среде *
№ п/п Соединение k2, моль/л-с
1 ClCH2Si(OCH2CH2)3N 0,87
2 Cl2CHSi(OCH2CH2)3N 0,20
3 CH3CHClSi(OCH2CH2)3N 1,10
4 ClCH2Si(OCH2CH2)2 [OCH(CH3)CH2 ]N 0,74
5 ClCH2Si(OCH2CH2)[OCH(CH3)CH2]2N 0,68
6 ClCH2Si [OCH(CH3)CHa ]3N 0,62
* Кинетика гидролиза изучена методом полярографии на приборе Ьр-7. Точность установления потенциала ±3,5 мВ в полном диапазоне от ±2 до —4 В.
7
99
ционного центра ионом гидроксония с одновременной передачей гидратной оболочки атому кремния:
N(CH2CH2Q)iJSiX+H30f0l20;^~z~^«- NCCH2CH20)2/Si * ° • • • сн2сн2о..
**н • • • • • •
быстро нет
СО*н2)
H0CH2CH2NHCCH2CH2Q)5 Si
4 он
(HOCH2CH2)2NHC2H4OSi.
сг
|^HNCCH2CH2OH).
сг СнО)г Six
Гидролиз 1-(хлорметил)силатрана с использованием Н2В * * * * * * * * * 18О показывает, что этот процесс протекает с разрывом связи Si—О, а не О—С [191]. При кислотном гидролизе в водно-диоксановой среде (27QG) 1-органилтрибензосилатранов XSi(OC6H4)3N (X = СН3, С6Н5, 4-СН3С6Н4) и [N(G6H4O)3Si]2O определяющей стадией также является протонирование одного из кислородных атомов и последующее расщепление связи Si—О [160]:
''(С6Н40)з Six + Н+ 7^=7
В случае X — С1 протекает реакция с участием ионной
пары, стабилизированной (р — ^-связыванием в силениевом
ионе (160].
Изучение кинетики кислотного гидролиза 1-бензилсилатрана,
а также 4- и 3-замещенпых 1-фенилсилатранов привело к заключе-
нию, что на первой стадии процесса происходит медленное прото-
нирование атома азота с разрывом связи Si ч- N [201]. Скорости
расщепления 1-арилсилатранов в смеси СН3ОН и водной НС1
(10 : 1) определены по изменению в УФ-спектрах полос поглоще-
ния ароматического кольца в области 260—280 нм (табл. 28).
Использование в качестве растворителя D2O позволило доказать, что в начальной стадии процесса гидролиза происходит про-
100
Таблица 28
Константы скорости гидролиза 1-органилсилатранов при 30°С в среде метанол — 0,1 М НС1 {10 : 1)
Соединение Концентрация, M X,hm fe-103, c о
C6H5Si(OCH2CH2)3N 2.IO-3 271 1,33 1,0
3-ClC6H4Si(OCH2CH2)3N 2.10-3 273 0,91 0,68
3-O2NC6H4Si(OCH2CH2)3N 2.10~4 285 0,81 0,61
4-CH3OCeH4Si(OCH2CH2)3N 1.10-3 247 2,02 1,52
4-CH3C6H4Si(OCH2CH2)3N 1.10-3 262 1,69 1,27
CeH6CH2Si(OCH2CH2)3N MO-3 271 0,90 0,68
C6H5Si[OCH(CH3)CH2]3 2.10-3 268 2,48 1,86
* Относительная скорость гидролиза по сравнению с 1-фенилсилатраном.
тонирование атома азота с синхронным разрывом связи Si ч- N, а не расщепление эндо-циклических связей Si—О, как это предполагалось ранее [160].
3.1.2. Прочие реакции
Расщепление 1-органилсилатранов водными растворами солей тяжелых металлов, содержащими ион фтора, приводит к образованию соответствующих металлоорганических соединений [187, 202-204]:
RSi(OCH2CH2)3N + HgCl2 4- NH4F — RHgCl 4- SiO2 4-
4- (HOCH2CH2)3N • HF 4- NH4C1 (48)
RSi(OCH2CH2)3N 4- Hg2F2 4- 2H2O -> RHgF 4~ Hg 4~ SiO2 4~
4- (HOCH2CH2)3N.HF (49)
R = CH3, CH2 = CH, C6H5
3RSi(OCH2CH2)3N + Pb(OCOCH3)4 4~ NH4F 4- 6H2O -> RsPbF 4-
4- 3SiO2 4- 3(HOCH2CH2)3N.HOOCCH3 4- NH4OCOCH3 (50)
2RSi(OCH2CH2)3N 4- Pb(OCOCH3)4 4- NH4F 4~ 4H2O ->
->R2PbF24-2SiO24-2(HOCH2CH2)3N.HOOCCH34-NH4OCOCHS (51)
R = CH3, CH2=CH, C6H5
2RSi(OCH2CH2)3N 4- SbF3 4- 8HF 4- 4NH4F R2SbF 4-
4- 2(NH4)2SiF6 + 2(HOCH2CH2)3N-HF (52)
3RSi(OCH2CH2)3N 4- Bi(OH)3 + 6NH4F 4- 12HF -> RiR3 4-
4- (HOCH2CH2)3N-HF 4- 3(NH4)2SiF6 4- 3H2O (53)
R = CeH5
101
Приведенные превращения основаны на первоначальном гидролитическом расщеплении связей Si—О силатранового остова по схеме:
CH3Si (OCH2CH2)3N + ЗН2О -> CH3Si (ОН)3 + N (СН2СН2ОН)3 (54 )
CH3Si (ОН)3 4- 5NH4F -> (NH4)2 [CH3SiF5] + 3NH4OH
(NH4)2 [CH3SiFJ +HgCl2-> CH8HgCl + (NH4)2 SiF5Cl
4 nh4f (NH4)2SiF6
При взаимодействии 1-органилсилатранов с водным раствором трехфтористой сурьмы преимущественно образуются диорганил-фторстибины по схеме (52), в то время как в отсутствие воды — стибатран и соответствующий органилтрифторсилан [204]:
XSi(OCH2CH2)3N 4- SbF3->XSiF3 + Sb(OGH2CH2)3N (55)
X == GH3, CH2=CH
Первичным продуктом реакции 1-этоксисилатрана с AgF, невидимому, является 1-фторсилатран [187]:
2N(CH2CH2O)3 SiOC2H5+2AgF->[2AgO G2H5]4-2[N (CH2GH2O)3SiF] |H2O
Ag2O + 2C2H5OH (56)
2Ag + l/2O2
В присутствии хлористого водорода 1-органилсилатраны рас щепляются спиртами с образованием соответствующих органил-триалкоксисиланов [205]:
N (CH2CH2O)3SiX 4- ROH-4xSi(OR)3 -h НС] • N(CH2CH2OH)3
(57)
R = CH3, C2H5; X = СН3, СсН5, СН2=СН, СН3СООСН2
Реакции проводились в растворе бензола.
3.2. ПРЕВРАЩЕНИЯ С СОХРАНЕНИЕМ СИЛАТРАНОВОГО ЯДРА
3.2.1. Реакции комплексообразования
Своеобразие молекулярной структуры силатранов обусловливает отсутствие у них заметно выраженных основных свойств. Это объясняется стерической недоступностью неподеленной электронной пары атома азотаж вовлеченной к тому же в трансан-
102
Рис. 16. Кривые потенциометрического титрования в ацетонитриле. а — титрование 1-хлорметил-З, 7, 10-гриметилсилатрана хлорной кислотой; б — обратное титрование раствора (а) гидроокисью тетрабутиламмония; в — титрование раствора (б) хлорной кислотой; г — титрование триизопропанол амина хлорной кислотой; д — обратное титрование раствора (г) гидроокисью тетрабутиламмония.
нулярное взаимодействие с атомом кремния. Действительно, силатраны сразу же не нейтрализуются хлорной кислотой в безводной уксусной кислоте и лишь медленно титруются ею при 100QC в той же среде [6, 12, 149]. Стереохимические факторы в молекуле силатрана настолько велики, что несмотря на меньшую, чем в бор-атранах, о-отдачу электронов азота, силатраны не образуют комплексов с иодистым метилом [3, 137] в отличие от боратранов [197], станнатранов [154] и 5-азабицикло[3, 3, 3]ундекана (манк-сина) [122, 123].
Тем не менее в последнее время установлена способность атома азота в силатранах к образованию аммониевых солей, что, очевидно, сопряжено с изомеризацией э/^о-формы силатранового остова в экзо-форму с примерно планарной группировкой N(CH2)3 [158]. Такая изомеризация подтверждается результатами неводного потенциометрического титрования некоторых 1-органил-силатранов в ацетонитриле и диметилсульфоксиде [158] (рис. 16). Поскольку продолжительность процесса гидролиза изученных силатранов значительно больше времени, затраченного на титрование (при обратном титровании выделяется эквивалентное количество воды), можно полагать, что силатраны взаимодействуют с протонными кислотами с образованием комплексов по азоту [158]. Близость потенциалов полунейтрализации аддуктов силатранов с НСЮ4 и аналогичных солей трис(2-оксиалкил)аминов указывает на слабое влияние атома кремния на кислотно-основные свойства азота в экзо-форме, а отсутствие скачка на кривой титрования силатранов хлорной кислотой свидетельствует, что лимитирующей стадией образования соли является стадия превращения силатрана из эндо- в экзо-форму. Аддукт силатрана с НСЮ4 в растворе отвечает составу 1:1.
Сопоставление дипольных моментов силатранов, определенных в бензоле, хлороформе и этилацетате, указывает, что они образуют водородные связи с хлороформом [132—136]. Это подтверждается данными ИК- и ПМР-спектроскопии [142, 164], а также методом диэлектрических потерь [206].
Изотермы диэлектрических систем бензол — хлороформ — силатран XSi(OCH2CH2)3N (X = С2НБ, С6Н5, С2Н5О) свидетель-
103
ствуют, что хлороформ образует с силатранами межмолекулярную водородную связь с участием кислородных атомов [206]. Силатраны XSi(OCH2CH2)3N (X = С2Н5, С2Н5О, С6Н5, 3-СН3С6Н4О) j образуют также комплексы с кислотами Льюиса состава 1:1 (с А1Вг3 и TiClJ и 1 : 2 (TiCl4) [207]. '
Предполагается, что донорными центрами в рассматриваемых \ комплексах являются атомы кислорода. Атомы галогена, располагаясь в плоскости трех кислородных атомов, дополняют конфигурацию тригональной пирамиды силатрана до октаэдра
Комплексообразование приводит к смещению полосы vas -• (Si—О) в силатранах в высокочастотную область на ~10 см-1. Сохранение полосы при 568—590 см-1 позволило предположить, что атом азота не участвует в донорно-акцепторном взаимодействии с кислотами Льюиса [207 ]. Однако на этом основании сделать однозначный вывод о строении комплексов нельзя (см. 4.3). Недавно удалось выделить гидрохлориды 1-органил-3,7,10-триметилси-латрапов типа XSi [ОСН(СН3)СН2 ]3N• НС1 (X = СН3, СН2=СН, С1СН2), образующиеся при пропускании сухого хлористого водорода в хлороформенные растворы соответствующих силатранов при обычной или пониженной температуре [158]. Они представляют собой нерастворимые в неполярных и малополярных органических растворителях белые порошкообразные вещества. Все гидрохлориды растворимы в ацетонитриле и воде, в которой быстро гидролизуются. При гидролизе образуются гидрохлорид трис(2-оксипропил)амина и полиорганилсилсесквиоксан RSiOi>e. Эти гидрохлориды плавятся с разложением (выделение HG1), а при нагревании в вакууме сублимируются, разлагаясь на исходные компоненты.
По данным ЯМР, 1-метилсилатран способен к координации с трис(дипивалоплметанатом) европия Еп(ДПМ)3 [175, 179]. 1-Фе-нил- и 1-бензилсилатраны образуют комплексы с переносом заряда с тетрацианэтиленом [171]. Координация в этих комплексах осуществляется за счет бензольного кольца ароматического заместителя.
104
Изучение УФ-спектров дихлорэтановых растворов силатранов (1-метил-, 1-(хлорметил)силатран и их 3, 7, 10-триметилзамещеи-ные), содержащих тетрацианэтилен, привело к заключению о комплексообразовании между компонентами [158]. При этом донорным центром в силатранах был признан атом азота, неподелепная электронная пара которого может стать доступной для комплексообразования с тетрацианэтиленом за счет легкого эндо-эизо-пере-хода силатранового остова молекулы.
Однако в дальнейшем установлено [158а], что полосы УФ-поглощения в области от 20 000 до 25 000 см-1 принадлежат не комплексу силатран — тетрацианэтилен, а апион-радикалу последнего, спектры ЭПР и УФ которого совпадают с описанными в литературе. Образование анион-радикала обусловлено переносом электрона с атома азота молекулы триэтаноламина и продуктов его неполного силилированпя, содержащихся в исследуемых силатранах в виде незначительных примесей. Атом же азота в силатране с тетрацианэтиленом не взаимодействует, что подтверждается отсутствием сигнала ЭПР и характерного окрашивания насыщенных растворов тщательно очищенных (путем многократной перекристаллизации из бензола и последующей вакуумной сублимации) вышеназванных силатранов и тетрацианэтилена. Полученные результаты согласуются с химическими данными об инертности атома азота в силатране [7], а также с квантовохимической оценкой энергии связи Si ч- N[126a].
3.2.2. Прочие реакции
Большинство химических превращений силатранов, протекающих с сохранением силатранового остова, уже описаны в 1.2.1 — 1.2.5. Поэтому здесь кратко рассматриваются лишь неупомянутые выше реакции этих соединений.
Кремнийфункциопальные силатраны легко вступают в различные реакции нуклеофильного замещения у атома кремния, хотя к ним неприменим классический механизм SN2 из-за невозможности атаки атома кремния нуклеофилом с тыла. Так, 1 -алкоксисилатраны переэтерифицируются высшими спиртами, гликолями или глицерином по схеме (25) [22,68], фенолами [73, 79], триэтаноламином [12 ], трифенилсиланолом (27) [12 ] и некоторыми карбоновыми кислотами по схеме (26) [12]. Алкрксильная группа в 1-алкоксисилатрапах и атом водорода в 1-гидросилатранах легко замещаются на атомы галогена при их взаимодействии с галогенводородными кислотами НХ с Х = F, С1, Вг[12] (схемы 28 и 37), галогенидами фосфора и серы М(О)Х2, где М = Р, S, СН3Р; X = —Вт, G1,F(29) [88], свободными галогенами (35, 36) [12, 93] п гало-генсукцинимидами (схема 38) [12]. Легко протекают реакции дегидроконденсации силатрана и его С-метилзамещенных со спиртами, фенолами [29, 89], алкандиолами [68, 90] и кислотами [29, 91] согласно (33 и 34).
105
Высокая реакционная способность связи Si—Н в силатране позволила использовать его для восстановления бромистого бензила, хлористого бензоила, ацетона, некоторых альдегидов, азо-и нитросоединений ароматического ряда [208]. 1-Оксисилатран вступает в характерные для обычных силанолов реакции [12, 67 ] (схемы 30 и 31). 1-Аминоалкилсилатраны легко образуют иодме-тилаты [31 ]. Аминогруппа в 1-(3'-аминопропил)силатране легко ацилируется и алкилируется [31, 102]. 1-Винилсилатрап вступает в реакцию гидросилилирования, катализируемую платинохлористоводородной кислотой [99—101]. С-метилзамещенные 1-винилсил атрапы обладают более высокой реакционной способностью в реакциях с перфторорганилиодидами по схеме (43) [98, 209, 211 ], различными меркаптанами (45) [56, 57, 210, 212, 213], тиоук-сусной и тиобензойпой кислотами [212 ] по сравнению с производными триэтаноламина.
1-Гал огеналки л си латраны достаточно легко вступают в обменные реакции с тиолятами щелочных металлов согласно (40) [57, 94, 210] и иодистым натрием. Они также образуют фосфониевые соли при взаимодействии с триорганилфосфинами [97 ] (схема 42) и вступают в реакцию Арбузова с триалкилфосфитами [51, 95,96] (41). Наиболее реакционноспособными в этих реакциях оказываются иодпроизводные. Химические превращения 1-галогенсилатрапов изучены недостаточно. Описана лишь реакция 1-хлортрибен-зосилатрана с фенолом [75].
Глава 4
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
4.1. токсичность
Разностороннее изучение биологического действия силатранов началось в 1963 г. после того, как одним из авторов данной монографии обнаружена высокая токсичность 1-арилеилатранов для теплокровных животных [1—3]. Открытие специфической физиологической активности силатранов послужило мощным толчком к широким изысканиям новых типов биологически активных кремнийорганических соединений и поставило вопрос о создании новой отрасли химии кремния — биокремнийорганической химии [1 ]. В настоящее время токсический эффект силатранов широко и подробно изучен в Советском Союзе и за рубежом [1—3, 8—11, 28, 29, 36—43, 79, 214-233].
Токсичность силатранов изменяется в широких пределах и в основном определяется природой заместителя у атома кремния. Наиболее токсичными из всех известных силатранов являются 1-арилсилатраны 4-XC6H4Si(OCH2CH2)3N с Х=СН8,С1, Н (табл.29). Эти соединения превосходят по токсическому действию (почти в 2 раза) такие известные яды, как стрихнин и синильная кислота. В дозах ниже летальной (для белых мышей ЛД50 = 0,15— 0,40. мг/кг) они вызывают интенсивные процессы возбуждения двигательного и дыхательного центров [1—3, 219—223, 233]. В малых дозах 1-арилсилатраны оказывают локальное анестезирующее действие [225, 226]. 1-(4'-Хлорфенил)силатран обладает избирательной видовой токсичностью. Он наиболее токсичен для воробьев и мышей и почти в 100 раз менее ядовит для обезьян [219—221 ]. Полученные данные приведены ниже:
Вид млекопитающего ЛДМ,мг/кг*
0,2—0,4 0,9—2,0 1—4 5—10 5—10 14,0
Воробьи.....................
Мыши белые...................
Крысы норвежские (Rattus norve-gicus) .....................
Утки нырковые...............
Шилохвость..................
Обезьяны ...................
* При оральном введении.
107
Таблица 29
Токсичность 1-арилсилатранов и их аналогов
Соединение ЛД50, мг/кг Литература
4-CH3C6H4Si(OCH2CH2)3N 0,15—0,20 [1, 214, 224, 232]
4-ClC6H4Si(OCH2CH2)3N 0.22 [233]
0,9 [220]
C6H5Si(OCH2CH2)3N 0,3—0,5 1,4* [1—3, 214. 222-226]
C6H5Si(OCH2CH2)2 [ОСН(СН3)СН2 ]N 0.5**
5-CHsC4H2SSi(OCH2CH2)3N 0,42 [64, 65]
5-BrC4H2SSi(OCH2CH2)3N 0,42 [64. 65]
5- C1C4H2SSI(OCH2CH2)3N 0,50 [64, 65]
C4H3SSi(OCH2CH2)3N 1,70 [64, 65]
4-FCH2C6H4Si(OCH2CH2)3N 3,5**
3-ClC6H4Si(OCH2CH2)3N 4.4 [1, 214, 222—224]
C6H5Si(OCH2CH2)2(CH2CH2CH2)N 8,1 fl, 214, 222-224]
2-ClC6H4Si(OCH2CH2)3N 11,3**
C6H5Si [OCII(CH3)CH2 ]2(OCH2CH2)N 8.1 |1, 2, 214, 222—224]
2-CH3C6H4Si(OCH2CH2)3N 34**
3-CH3CeH4Si(OCH2CH2)3N r 1 CH2(CH2)4CHSi(OCH2CH2)3N 73**
150 1, 2
C6H5CH2Si(OCH2CH2)3N 1115 1
* Перорально [2231; ** Данные А. Т. Платоновой, В. В. Бублис, С. Т. Епишиной совместно с авторами. Силатраны вводились внутрибрюшинно в водном твине.
Токсические свойства 1-фенилсилатрапа изучены на белых мышах при внутрибрюшинном введении [2]. Уже в дозах порядка 0,20—0,25 мг/кг данное соединение вызывает выраженное двигательное возбуждение животного, нередко сопровождающееся изменением положения хвоста, типичным для действия морфина (проба Штрауба). Одновременно у мышей наблюдается выраженная одышка. В несколько больших дозах (0,35 мг/кг) 1-фепилсилатран после описанных явлений вызывает приступы клопико-топических судорог. Под влиянием доз около 0,4 мг/кг такой судорожный эффект часто завершается смертью животного. Средняя смертельная доза 1-фенилсилатрана, определенная по методу Литчфильда и Уилкоксона, составляет 0,43 (0,36—0,50) мг/кг (Р = 0,05). Токсическое действие 1-фенилсилатрапа на ненаркотизированпых кош-
108
ках близко к описанному. В дозе 0,30 мг/кг это соединение, введенное внутрибрюшинно, после короткого периода изолированных подергиваний мускулатуры ушей и век вызывает бурный приступ судорог. Животное погибает через 8 мин после инъекции. Однако на кошках, наркотизированных уретаном (1 г/кг), а также хлоралозой (80 мг/кг), токсическое действие 1-фепилсилатрана проявляется значительно слабее. Даже внутривенное введение десятикратной летальной дозы не приводит к смертельному исходу. В дозах порядка 0,30—0,40 мг/кг 1-фенилсилатран вызывает лишь судорожные подергивания скелетных мышц, сопровождаю щиеся возбуждением дыхания.
Токсичность 1-арилсилатранов понижается также и под влиянием барбитуратов [222—226, 233]. Внутривенное введение непар-котизированным кроликам 1-фенилсилатрана в дозе 0,20 мг/кг вызывает двигательное возбуждение и судорожные подергивания скелетной мускулатуры. Доза в 0,30 мг/кг приводит к выраженным клонико-тоническим судорогам, которые продолжаются в течение нескольких минут. Летальных исходов эти дозы не вызывают. Лягушки исключительно устойчивы к действию 1-фенилсилатрана. Даже дозы в 30—40 мг/кг совершенно не изменяют поведения животного.
Механизм возникновения мышечных подергиваний и судорог под влиянием 1-фенилсилатрана изучался на изолированной прямой мышце живота лягушки. Это соединение в концентрациях 10~5М сокращения мышцы не вызывает. Погружение изолированных икроножных мышц лягушки в 0,01 % -ный раствор 1-фепилсилатрана в жидкости Рингера, а также перфузия этим раствором задних конечностей лягушки (по методу Тренделенбурга) к мышечным подергиваниям не приводит. Приведенные данные исключают возможность возникновения судорог вследствие прямого влияния 1-фенилсилатрапа па периферический нервно-мышечный аппарат.
У децеребрированных кошек выраженные судороги и возбуждение дыхания наблюдаются уже после внутривенного введения 1-фенилсилатрана в дозах 0,10—0,20 мг/кг. При этом предварительная фармакологическая денервация (5 мл 0,5 %-него раствора новокаина) синокаротидных областей заметно не влияет на возбуждение дыхания. В опытах на спинальных кошках судорожное подергивание мышц под влиянием 1-фенилсилатрана вызывается более высокими дозами.
При внутривенном введении кошкам с полностью разрушенной центральной нервной системой (ЦНС) данное соединение даже в дозах 1,5 мг/кг мышечных подергиваний не вызывает. Указанный факт может свидетельствовать о прямом действии соединения на центральную нервную систему и прежде всего на спинной мозг. Однако в отличие от всех других известных веществ, вызывающих возбуждение спинного мозга, 1-фенилсилатран не оказывает такого действия на лягушек. Предполагается, что 1-фенилсилатран
109
действует на какую-то ферментативную систему теплокровных животных, отсутствующую или не имеющую решающего значения для деятельности ЦНС лягушек, так как холинэстераза и ацетил-холинэстераза им ие угнетаются [1, 2]. По мнению американских исследователей [225, 226], прямым действием 1-фенилсилатрана, вызывающим конвульсивные припадки и смерть крыс, является кардиальная депрессия. У погибших животных значительно поврежден желудочек сердца, что и приводит к кардиоваскулярному коллапсу. Коагуляционная способность крови при этом повышается, что вызывает дополнительно интраваскулярные тромбозы. Эти факторы и являются ответственными за гибель животных. В настоящее время преобладает точка зрения, что 1-арилсилатраны нарушают нервные функции, действуя на рецепторы спинного и головного мозга, что и вызывает интенсивное возбуждение двигательной активности [1, 2, 233], в том числе и сердечной мышцы.
В 1971 г. в США фирма «М and Т Chemicals Ins.» выпустила на рынок новый родентецид — 1-(4'-хлорфенил)силатраи под маркой RS-150 [219, 220]. Этот первый кремнийорганический пестицид обладает рядом достоинств по сравнению с другими ядохимикатами. Данное высокотоксичное соединение быстро инактивируется в организме животных и не опасно для хищников, поедающих трупы грызунов. Кроме того, RS-150, так же как 1-фенилси-латран, обладает очень малой проницаемостью через кожу (накожная токсичность составляет 3000 мг/кг для крыс), и поэтому препарат не опасен в производстве и при использовании его сельскохозяйственными рабочими [2201. Наконец, крысы не привыкают к 1-(4'-хлорфенил)силатрану в отличие от других 1-арилсилатра-нов. Важное достоинство препарата и других 1-арилсилатрапов — практическое отсутствие запаха. Его концентрация в приманках составляет лишь 5%. Все испытанные составы эффективно действовали как па белых лабораторных мышей и крыс, так и па серых крыс (Rattus norvegicus и rattus rattus). 1-(4'-Хлорфенил)силатран нарушает нервные функции, влияя на центральную нервную систему (головной и спинной мозг), действует аналогично близким по структуре полиэдрическим соединениям: фосфатриоксабицикло [2, 2, 2 ]октанам и гетероадамантанам [233]. Фенобарбитал ослабляет конвульсии мышей, вызываемые соединениями этого типа.
Токсичность 1-арилсилатранов существенно зависит не только от природы, но и от положения заместителя в ароматическом ядре. Так, в отличие от высокотоксичных пара-метил- и пара-хлор-замещенных 1-фенилсилатрана, их мета- и орто-изомеры сравнительно малотоксичны (см. табл. 29). Введение в метильную группу 1-(4'-метилфенил)силатрана атома фтора понижает токсичность на целый порядок.
Гидрирование бензольного кольца 1-фенилсилатрана приводит к резкому понижению токсичности (у 1-циклогексилсилатрана ЛДБ0 =150 мг/кг). Еще больше падает токсичность при отделении
110
ароматического кольца от атома кремния в 1-арилсилатранах метиленовой группой — для 1-бепзилсилатрана ЛД50 = 1115 мг/кг (см. табл. 29). Введение метильных групп в силатрановый остов 1-арилсилатранов также приводит к значительному понижению токсичности (у 3,7-диметил-1-фенилсилатрана ЛД50 на два порядка ниже, чем у 1-фенилсилатрана (см. табл. 29).
По частному сообщению Д. Беннета (США), введение метильных групп в силатрановый скелет 1-фенилсилатрана существенно понижает его токсичность:
C6H6Si(OCH2CH2)3N
C6H6Si(OCH2CH2)2 [OCH2C(CH3)2]N
CeH6(OCH2CH2)2[OCH(CH3)CH2]N
Случаи конвульсий, %
100
100
60
Смертность* о/ /О
100
20
0
* При внутрибрюшинном введении в дозе 1 мг/кг (суспензия в ме-тацслле) самцам мышей Бадберга весом 25—30 г.
Действие всех вышеуказанных соединений начинает проявляться через 1—5 мин. В случае смертельного исхода все животные погибают через 15 мин. По мнению этого автора, токсическое действие 1-фенилсилатрана и его производных обусловлено центральной холинергической стимуляцией.
Аналогичным с арилсилатранами токсическим действием обладают 1-(2'-тиенил)силатрапы (см. табл. 29). При введении в положение 5 тиофенового цикла атомов хлора, брома или метильной группы токсичность почти не изменяется. На кровяное давление наркотизированных уретаном кошек эти соединения даже в дозе 2 мг/кг существенного влияния не оказывают.
1-Алкоксисилатраны малотоксичпы, а большинство из них практически не ядовиты (табл. 30). Так, 1-этоксисилатрап при внутрибрюшинном введении не проявляет каких-либо токсических свойств даже в дозах выше 1500 мг/кг (ЛД50>> 3 г/кг). Устойчивый к гидролизу l-mpem-бутоксисилатран оказывается наиболее токсичным (ЛД50 — 230 мг/кг) из всех изученных 1-алкоксисила-транов. Легко гидролизующийся 1-метоксисилатран значительно менее токсичен, чем 1-тпрет-бутоксисилатран, но более токсичен, чем 1-этоксисилатран и его ближайшие гомологи (см. табл. 30) [232]. По-видимому, несколько повышенное токсическое действие 1-метоксисилатрана обусловлено влиянием метилового спирта, образующегося при его гидролизе. С-метилзамещенные 1-этокси~ силатраны более токсичны, чем сам 1-этоксисилатран.
Более высокой токсичностью, чем 1-алкоксисилатраны, обладают 1-ароксисилатрапы, у которых величина ЛД50 находится в пределах 1400—100 мг/кг (см. табл. 30). Заместители, введенные в пара-положение бензольного кольца 1-феноксисилатрана, вызывают повышение токсичности в следующем порядке (в скобках приведены значения ЛД50): (СН3)3С(1400) <; СН3(710) < N02(700)<c < Cl(565) <Z. СН3О(345). Токсичность 1-ароксисилатранов имеет оп-
111
Таблица 30
Токсичность 1-органоксисилатраное ROSi(OCH2CH2)3N и константы скорости реакции их гидролиза * [200, 232]
н ЛД50, мг/кг fe2-10—6, МОЛЬ/Л-С R ЛД50, мг/кг Ь2-10~6, моль/л-с
С2Н5 2800** 2-СН3С6Н4 1200 1,52
3000 1,48 С10Н7 850
С3н7 3000 1,60 4-СН3С6Н4 710 1,44
(СН8)2СН 3000 2,04 з-сн3с6н4 708 1,40
С6н6сн2 2250 2,28 4-O2NCeH4 700
сн3 2100 | 2-С1С2Н4 600
с2нБ*** 2000 4-С1С6Н4 565 1,56
(СН3)3ССН2 1700 1,88 4-СН3ОС6Н4 345 1,48
4-(СН3)3СС6Н4 1400 (СН3)3С 230 0,48
! сснБ0 200 1,32
* Точность определения значения h2 = ±0,01—0,02 моль/л-с; ** Перорально [223]; *** 1-этокси-З-мстилсилатран.
ределенную связь сих стабильностью в организме животного. Данные, приведенные в табл. 30, показывают, что увеличение скорости гидролиза приводит к уменьшению их токсичности [200]. Это указывает, что токсическое действие проявляют прежде всего сами 1-ароксисилатраны, а не продукты их гидролитического распада. Об этом также свидетельствует удовлетворительная линейная зависимость между средней летальной дозой (ЛД50) и величиной lg^2:lg^2 = 0,50 — 1,05 •10~4ЛД5о (г — 0,91, $0 — 0,02) (рис. 17). Отделение ароматического заместителя в 1-арок-сисилатранах от атома кислорода метиленовой группой приводит к существенному понижению токсичности (у 1-бензи-локсисилатрана ЛД50 — = 2250 мг/кг). Если 1-фенокси-
Рис. 17. Зависимость между величинами к2 и ЛД50 силатранов.
I — 1-(хлоралкил)силатраны: 1 — С12СН, 2 — С1(СН2)„ 3 — С1СН2; k2 = 153?2 -•10-»+ 1,2-10~3-ЛД5о (г = 0,999, s0 = =0,4-10-°).
II — 1-ароксисилатраны: 4 — СвН6О, 5 — 4-СН8ОСвН4О, 6 — 4-С1СеН4О, 7— 4-CHsCeH4O, 8 — 2-СН8С„Н4О, .9 —
CeH£CH2O; kt = 1206-Ю-3 + 0,43-10~3-
•ЛД80 (г = 0,918, s0 = 0,1-10-°).
силатран в дозе 150 мг/кг вызывает тонические судороги у белых мышей, то введение больших доз 1-бензилоксиси-латрана приводит лишь к легкой гиперемии.
1-Алкил-, 1-винил- и 1-эти-нилсилатраны практически нетоксичны и имеют ЯД 50 больше 3 г/кг (табл. 31). При введении этих веществ мышам в дозе
112
Таблиц а .'И
Средние летальные дозы [-замещенных силатранов XSi(OCH2CH2)3N
J\« соединения X | ЛД,01 мг/кг
1 2 1 ’
1 СПз 3000
2 СН3СН2 3000
3 (СН3)2СП 3000
4 СН2=СТ1 3000
5 сн=с 3000
(5 с6н5с=с 3000
7 СН2 CHCOOCIL 3000
8 CH2-=C(CHS)COOCH2 СН2СН2 3000
9 О 1ХСН2 \ / СН2СН2 3000
10 (С2Н5О),Р(О)СП2 3000
11 СИ3СНС1 3000
12 С6Н5СН сн 3000
13 С«Н5СН2СН2 зооо
14 4-С1С6Н4СООСН2 3000
15 4-ВгС6Н4СООСЫ2 3000
16 4-СН3С6Н4СООСН2 2900
17 2-СН3С6Н4ОСН2С()()С112 2800
18 С1СН2 2800
19 С1СН2СН2СН2 2240
20 СН3ОСН2 2100
21 4-С1С6Н4ОСН2СООСП2 2100
22 CII3CH2CH2SCH2 2000
23 CH2(CH2)4NCH2 1800
24 3, 5-(CH3)2C3HN2CH2 («) 1500
25 nggh2ch2 1340
26 с6н5сн2 1115
27 C4H3OSi(CH3)2CH2CH2 (б) 1000
28 BrCH, 916
29 ICH2J 890
30 C10H15CH2CH2 («) 850
31 C1,CH 600
32 [CH3(C2H5)2NCH2]+I~ 530
33 lCH2(CH2)3N(CTT3)Cn2M- 240
34 fch2ch2ch2 223
35 CGlf5(CH3)CTI 200
36 ILNCJLGILGJI., 190
8 М. Г. Воронков, В. М. Дьяков
113
Окончание табл. 31
1 | 2 3
37 CeHftN(Cns)CHs 170
38 С112(С11,)4СН 150
39 п 100
40 CflH5CH2SCII2 95
41 С7НП (г) 80
42 HSCII2CIT2 55
43 HSCH2 53
44 IC[I2CIT2CH, 29
45 4-CII3OCeIT4 17
46 C2H5SCH2 16
47 4-(CaH5)2NCeTT4 10
48 BrCH2CH2CIT2 5,0
49 3C1C6H4 4,4
50 ncsch2 2,0
51 4-C1CeH4 1,7
52 2-C4H3S (Й) 0,76
53 5-ClC4H2S 0,50
54 5-BrC4H2S 0,42
55 5-CH3C4H2S 0,42
56 2, 4-Cl2C6H:, 0,42
57 C6H5 0,33
58 NCS(CH2)3 0,20
59 4-CH3C6H4 0,15
Примечание.
д — 2 - тиенил
3 г/кг летальные исходы не наблюдаются, поведение животных не изменяется, и все рефлексы сохраняются. Только при инъекции 1-этинилсилатрапа у подопытных животных отмечается небольшое возбуждение. При замещении в 1-этинилсилатране ацетиленового атома водорода на фенильную группу токсичность незначительно возрастает. Наличие у атома кремния бициклического
114
углеводородного радикала приводит к еще большему повышению токсичности (для соединений 30 и 41 ЛД50 составляет 850 и 80 мг/кг соответственно).
Введение в углеводородный радикал 1-органилсилатранов функциональных групп меняет их токсичность в широких пределах. Так, при наличии в метильной группе 1-метилсилатрана акрило-кси- (7)7, метакрилокси- (8), ароилокси- (14—16) и ароксиацетокси-групп (17 и 21) токсичность не изменяется или возрастает лишь незначительно. Азотсодержащие производные 1-алкилсилатрапов (9, 23, 24, 25) малотоксичны (ЛД50 = 1,3—3,0 г/кг). Однако ква-тернизация атома азота в 1-аминоалкилсилатранах (32, 33) приводит к резкому возрастанию токсичности. Еще более токсичен 1-(3'-аминопропил)силатран (36). Сернистые производные 1-алкилси-латранов большей частью ядовиты [53, 60]. Так, 1-меркаптоалкил-силатраны [42, 43] почти на два порядка токсичнее исходных меркаптоалкилтриалкоксисиланов [234 ].
Значительной токсичностью обладают также 1-(бепзилтиоме-тил)силатран (40) и 1-этилтпометилсилатран (46). В то же время 1-н-пропилтиометилсилатран (22) (ЛД50 = 2 г/кг) и бис(силатра-пилметил)сульфид [N(CH2CH2O)3SiCH2]2S (ЛД50 = 4 г/кг) при внутрибрюшинном введении в виде водной эмульсии с твином оказываются нетоксичными. Высокотоксичными являются 1-(тиоци-анатоалкил)силатраны (50 и 58) NCS(CH2)nSi(OCH2CH2)3N [52].
Введение в молекулу 1-алкилсилатранов группировки (С2Н5О)2Р(О) практически не изменяет токсичности последних, в то время как триорганил(силатранилметил)фосфонийиодиды высокотоксичны для белых мышей (например, для трифенил(силатра-нилметил)фосфопийиодида ЛД50 == 2,2 мг/кг). Сразу после введения этого соединения наблюдается повышенная возбудимость животных, дыхание замедляется, появляются медленные судороги и втягивание мышц живота, а через 7—10 мин наступает кома. Введение в 1-или 3-положение алкильного радикала в алкилси-латранах атома хлора (18, 19) хотя и понижает несколько значение средней летальной дозы последних, однако почти все 1-хлорал-килсилатраны оказываются малотоксичными. Замещение в метильном радикале 1-метилсилатрапа водорода па атом брома или иода (28, 29), а также введение двух атомов галогена (31) уже заметно повышает токсичность 1-галогеналкилсилатранов. При этом у животных наблюдается общее угнетение, учащение дыхания, гиперемия, тремор.
Токсичность 1-(3'-галогенпропил)силатранов (34, 44, 48) сильно зависит от природы атома галогена и возрастает в следующем порядке (в скобках приведены значения ЛД50 в мг/кг): С1(2250) < F(220) < 1(29) <С Вг(5). Введение в боковую цепь 1-алкилсилатранов группировок FCH2 и F3C сильнее повышает токсичность, чем введение трифторметильной группы всилатрановыйскелет(табл.32).
7 В скобках даны номера соединений из табл. 31.
8*
115
Таблиц а 32
Токсичность фторсодержащих силатранов
М п/п Соединение ЛД50, мг/кг
1 CeF13CII2CHlSi(OCH2CH2)3N 3000
2 ClCH2Si(OCH2CI 12)2|(OCH(CF3)CH2 in 893
3 ClCH2Si [OCH(CF3)CH2 ]3N 268
4 CF3(CH2)2Si(OCH2CH2)2[OCH(CTT3)CII2]N 260
5 CF3(CH2)2Si(OCH2CH2) [OCH(CH3)CH2 ]2N 250
6 CF3(CH2)2Si | OCH(CH3)CH2 ]3N 240
7 FCH2(CH2)2Si (OCH2CH2)3N 220
8 FCH2(CH2)2Si [OCH(CH3)CH2 ]3N 90
9 CF3(CH2)2Si(OCH2CH2)2[OCH(CF3)CIT2]N 54
10 CF3(CH2)2Si (OCH2CH2)3N 5
Клиническая картина при введении всех изученных фторсодержащих силатранов примерно одинакова. Наступление смерти ускоряется с увеличением токсичности вещества. Так, введение 1-(3', 3', 3'-трифторпропил)силатрана и 3, 7,10-триметил-1-(3'-фтор-пропил)силатрана в высшей дозе вызывает мгновенную смерть, а 3, 7, 10 - триметил-1 - (3', 3', 3'-трифторпропил)силатрана — смерть в течение 10—15 мин [66, 231]. Это является, по-видимому, результатом парализующего действия на ЦНС, в частности на дыхательный центр. Характерные признаки отравления при инъекции фторсодержащих силатранов — сильное возбуждение, беспокойство, мышечное подергивание, спазмы мышц живота, тремор, саливация. При введении 3, 7, 10-триметил-1-(3', 3', З'-трифтор-пропил)силатрана у отдельных животных наблюдаются носовые кровотечения.
Полифторорганилсилатраны, содержащие в ос-положении к атому кремния атом иода, менее токсичны, чем l-(3‘z, 3', З'-три-фторпропил)силатран (см. табл.32,10). У CF3CH2CHISi(OCH2CH2)3N ЛД50 = 120 мг/кг, а у C3F7CH2CHISi(OCH2CH2)3N ЛД50 = = 180 мг/кг. В то же время 1-(2'-перфторгексил-1/-иодэтил)силат-ран (см. табл. 32,1) практически не токсичен.
Механизм токсического действия силатранов до сих пор полностью не ясен. Приведенные в табл. 29—32 данные свидетельствуют, что токсичность силатранов зависит прежде всего от заместителя у атома кремния. Токсичность отдельных типов карбо-функциональных замещенных 1-органилсилатрапов в известной мере связана со скоростью их гидролиза. Так, токсическое действие 1-хлоралкилсилатранов, как и в случае 1-ароксисилатранов, линейно связано с константой скорости их гидролиза (см. рис. 17). Предпринимались попытки связать высокую токсичность 1-арилсилатрапов с наличием в их молекуле трансаннулярной связи Si ч—N и пентакоординированного кремния [1,2,223]. Токсичность силатранов заметно зависит от природы растворителя, использованного для введения их в организм.
116
1-Арилсилатраны в растворе ДМСО обладают весьма высокой токсичностью и при накожной аппликации, в то время как в твер дом состоянии или в водном растворе токсического действия они не проявляют.
Установленная в последнее время высокая токсичность ряда сходных с силатранами бициклических систем [233, 235], таких как фосфатраны, азаадамантаны и триоксабицикло [2, 2, 2 ]октапы, а также стрихнин, указывает, что высокая токсичность8 некоторых силатранов в значительной мере обусловлена стереохимическими факторами и связана прежде всего с шарообразной формой силатранового остова и наличием «мостикового» атома азота:
Соединение
CH3Si(OCH2CH2)3N ClCH2Si(OCH2CH2)3N BrCH2Si(OCH2CH2)3N CfilI5Si(OCH2CH2)3N (S)P(OCH2CH2)3n' (O)P(OCH2)3P(O) |(C6H5)3CP(OCH2CJ12)3N | BP, (O)P(OCH2)3CC6H5 (О)Р(ОСН2)3С3Н7-л (S)P(OCH2)3CC3H7-/ P(OCH2)3CC3H7-?
(O)P(OCH2)3CC3II7-/ CICII2C(OCH2)3CC113 CII3C(OCH2)3CCH3 ClI3C(OCIl2)3CCH2Br I1C(OCH2)3CC3H7-Z
ЛД50, мг/кг 3000
1500
916 0,3
260
189
28
1,5 0,39 0,26
0,22
0,18
526
>500
390
30
Strychnin *
0,24
Смертельная доза для человека (236 I.
Однако природа заместителя у атома кремния в силатранах оказывает на их токсичность значительно большее влияние, чем в других полиэдрических структурах. Например, для 1-оксофосфа-2, 6, 7-триокса-4-органилбицикло [2, 2, 2 ]октанов Р(О)(ОСН.2)3СН соединения с R = алкил даже более токсичны, чем их аналоги с R = арил [233]. R то же время 1-алкилеилатраны в отличие от 1-арилсилатранов практически нетоксичны.
8 Это справедливо для многих других биологических свойств. (Прим, авторов).
117
Таким образом, токсическое действие многих силатранов, равно как и их другие биологические свойства, связано с рядом особенностей их строения и определяется в первую очередь, по мнению авторов, следующими факторами: 1) полиэдрической структурой сплатранового остова и аномальным валентным состоянием содержащихся в нем атомов кремния и азота; 2) высоким дипольным моментом молекулы; 3) природой заместителя, связанного с силатрановым остовом; 4) скоростью расщепления наиболее реакционноспособных связей в молекуле как внутри силатранового остова, так и вне его.
4.2. ВЛИЯНИЕ НА РАСТЕНИЯ
В практике растениеводства в качестве рострегулирующих средств широко используются гетероауксин (3-индолилуксуспая кислота) и синтетические фитогормоны — арилоксиалканкарбопо-вые кислоты 237, 238]. Чтобы изучить влияние присутствия си-латраповой группировки в молекуле фитогормонов на активность последних, синтезированы силатранилалкиловые эфиры арокси-уксусных 135, 56—58, 239] и 3-индолилуксусной кислот и исследовано их действие на культуры тканей растений (табак, картофель, соя) [58, 59, 239, 240]. Эталонами служили соответствующие эзо-замещенные ароксиуксусные кислоты и их эфиры типа 2-Y-4XC6H3OCH2COOR, где Y = Н, СН3, CI; X = II, Cl, F; R = II, С2Н5. Результаты определения ауксиновой активности названных фитогормонов и их силатранилметиловых эфиров представлены в табл. 33—35.
Силатрапилметиловый эфир 2-метилфеноксиуксусной кислоты обладает более высокой ауксиновой активностью по отношению к культуре ткани сои,'чем свободная кислота. В то же время он малоактивен к культурам тканей табака и картофеля. Это показывает, что при широком наборе культур можно обнаружить селективность действия ряда силатрановых производных фитогормопов и целенаправленно использовать их в растениеводстве. Особенно высокой ауксиновой активностью обладают 1-силатранилметило-вые эфиры 4-хлорфеноксиуксуспой кислоты (см. табл. 34) и 3-индолилуксусной кислоты (гетероауксина) (см. табл. 35).
Силатрапилметиловый эфир гетероауксина (НАС) значительно эффективнее стимулирует рост тканей табака и сои, чем свободная 3-индолилуксусная кислота (ИУК) и ее этиловый эфир (ЭИУК). В то же время при действии на отрезки колеоптилей пшеницы эти соединения обладают приблизительно одинаковой активностью. В растениях ИУК инактивируется под действием ИУК-оксидазы. Сравнительное изучение устойчивости ИУК и ИА С к действию кристаллической пероксидазы хрена (20 мкг/мл) показало, что ИУК разрушается в изученных условиях за 10 мин, тогда как
118
119
Таблица 35
Влияние З-индолилуксуснои кислоты (1) и се силатра-нилметилового эфира (II) на рост культур тканей растений и отрезков колеоптилей пшеницы
Концентрация, моль/л Вес сырой культуры ткани, мг на ст. объем Прирост отрезкев колеоптилей, мм
Соя Табак
' / II I 11 1 н
0 96 96 86 86 5,3 5,3
МО-7 — — — — 5,9 5,7
1-10-6 86 341 113 156 7,6 7,4
3-10-6 130 327 118 234 —
МО'5 104 174 106 212 8,5 7,7
3.10"5 192 113 32 190 — —
ПАС не разрушается па протяжении всего опыта, т. е. в течение 90 мин (рис. 18).
Эти данные свидетельствуют, что более высокая ростстимули-рующая активность ИАС в культурах тканей обусловлена тем, что входящий в его состав фрагмент ИУК защищен от быстрого разрушения ИУК-окспдазой и может действовать на рост более продолжительно, чем свободная 3-индолилуксусная кислота [59].
Подтверждением этому может служить тот факт, что сплатра-иовые производные синтетических ауксинов, не разрушающихся ИУК-оксидазой, проявляют практически одинаковую активность по сравнению с самими ауксинами (табл. 36).
Таким образом, наличие в молекуле фитогормона силатраповой группировки либо пролонгирует его действие, либо облегчает транспорт ауксина через биомембраны. Исследование влияния
широкого ассортимента производных силатрана различного строения на культуры тканей растений позволило выявить некоторые из наиболее активных соединений. В дальнейшем изучено их влия-
ние на семена, проростки растений и различные виды сельскохозяйственных культур (томаты, огурцы, виноград, лен, хлопчатник и др.).
Изучение влияния сплатрапилме-тилового эфира 2-метилфеноксиук-сусной кислоты, силатрапилхолин-иодида и 1-хлорметилсилатрана (мивала) на рост и развитие то-
Рис. J8. Динамика окислительного разрушения З-индолилуксусной кислоты (7) и ее си-атранилметилового эфира (2) кристаллической пероксидазой хрена.
120
Рис. 19. Куст томатов, обработанный 0,005%-ным водным раствором С-сп-латраннлхолиниодида в период цветения (количество плодов 78 против 36 в контроле).
матов проведено в условиях тепличного хозяйства Восточной Сибири (опытные делянки 2—10 м2) и в открытом грунте на Украине (опытные участки Ю—30 м2)9. Обработка томатов (районированный сорт Сибирский скороспелый) в теплице в период цветения водными растворами указанных соединений привела к значительному увеличению количества плодов (в 2—4 раза) и заметному сокращению сроков их созревания (табл. 37). При обработке томатов указанными препаратами, несмотря на некоторое уменьшение размера плодов на опытных кустах, общее их количество и вес увеличиваются в 1,5—3 раза (рис. 19).
Эти данные хорошо подтвердились в полевых условиях па Украине. Рассада помидоров сорта Заказной и Де-Баррао с 3—5 листьями высаживалась в почву в начале третьей декады мая. Посадка и уход за растениями па протяжении вегетации осуществлялись согласно принятым требо-
ваниям агротехники. В первой серии опытов растения однократно обрабатывались водными растворами мивала и силатранилметило-вого эфира З-индолилуксусной кислоты (0,2 мг/л) и водой (контроль). Несмотря на неблагоприятные погодные условия 1976 г., наблюдалось достоверное увеличение плодов на опытных кустах (216 шт. по сравнению с 209 в контроле). Во второй серии опытов с томатами сорта Заказной при посадке под корни внесли 200 мл (10 мг/л) водного раствора мивала. Густота посадки—4 растения на 1 м2. Через месяц, во время цветения и бутонизации, произведено вторичное опрыскивание этим же раствором. Контрольные растения обрабатывались водой. Результаты опытов сведены в табл. 38.
Стимулирующее действие указанных препаратов проявляется в довольно широком диапазоне концентраций. При изучении влияния силатранов на рост и развитие льна использовались препара-
0 Совместно с В. Н. Мелкоступовой и Л. В. Оргильяновой.
121
Таблица 36
Влияние 2-мети.л~4хлорфеноксиуксусной кислоты. (7) и се силит ранил метилового эфира (П) на рост культур тканей растении
Концентрация, моль/л Вес сырой культуры ткани, мг на ст. объем
Табак Соя Картофель
I И I И I II
0 26 26 18 18 84 84
1(Г- 51 61 97 87 119 —
1(Г« 192 230 140 141 262 265
КГ5 94 121 107 73 735 841
Т а б л и ц а 37
Влияние водных растворов сил.ат ран ил холин иод и да (/) и силатранилметилового эфира 2-метилфено-ксиуксуснои кислоты (14) на томаты *
Соединение Концентрация, % Колич. пл од ок, шт. Вес плодов, кг
Вода (контроль) 0 66 1,75
Стандарт ** 0.001 117 2,75
0,005 90 2,92
1 0,001 351 5,61
0,005 303 ! 4,41
0,001 245 5,06
0,005 187 5,74
* Трехкратное опрыскивание в период цветении. Данные за период с 12/XII 1975 г. по 9/П 1976 г.; ** 2,4-ди-хлорфеноксиуксусная кислота.
ты мивал,мнгуген (1-этоксисилатран) и изомивал (3,7,10-триметил— 1-(хлорметил)силатран) 1241 |. Обработка растений водными растворами указанных препаратов проводилась в период быстрого роста льна (через 10—15 дней после его начала), когда интенсивно формируется волокно в стеблях. Метеорологические условия в годы проведения опытов были различные, поэтому к моменту опрыскивания растений растворами препаратов средняя высота льна в теплое и дождливое лето 1974 г. составляла 49 см, в сильно засушливом 1975 г. — 31 см., а в прохладное и дождливое лето 1976 г. — 41 см.
Испытания препаратов проводились в мел кодел ян очных полевых опытах. В 1974 и 1975 гг. размер опытной делянки — 6м2, учетной — 2 м2, повторность шестикратная; в 1976 г. соответственно ,— 18 и 10 м2, повторность — четырехкратная. Почва дерпово-средне-
122
Т а 6 л и ц а 38
Влияние мивала на динамику созревания и урожай томатов с одной делянки
Вариант Урожай* зрелых плодов с делянки по срокам уборки** Общий урожай* с делянки за 5 сроков Вес одного плода,
17/VIII 25/VIII 30/VIII 2/IX 8/IX
Вода 0,5 4 51 56 223,5 335 58.1
(контроль) 0,016 0,190 2,681 3,440 13,15 19.477
Мивал 2,5 18 59 84 326,5 490 51,3
0,127 0,861 1,854 3,684 19,20 25,726
* 27 кустов, среднее из двух повторностей; ** чиститель — количество плодов, шт; знаменатель — вес, кг.
подзолистая легкосуглинистая и среднесуглинистая со следующей агрохимической характеристикой:
Год pH солевой Содержание па 100 г почвы, мг
р2о5 КгО
1974 4,6—4,8 10,0 2,5
1975 4,2 25,0 26,0
1976 6,6—6,7 12,2 9,0
Предшественник льна — ячмень. Сорт льна — ВНИИЛ-11. Норма посева семян — 24 млн. всхожих семян на гектар. Доза удобрений — N20P60K90 (аммиачная селитра, суперфосфат гранулированный и хлористый калий). После полных всходов средняя густота стеблестоя льна в 1974, 1975 и 1976 гг. составляла соответственно 1852, 1623 и 1763 растения на 1 м2. Агротехника выращивания льна общепринятая. Опрыскивание льна 0,05—2%-ными водными растворами препаратов проводилось при их расходе из расчета 500 л/га ручными пульверизаторами.
В 1974 г. наилучшие результаты получены при опрыскивании растений 1%-ным раствором мигугена (по инструментальной оценке прочность чесаного волокна составляла 13 кге против 11 кге в контроле). Номер длинного волокна также был выше (13,1 по сравнению с 11,5 в контроле). В 1975 г. препараты мигуген, мивал и изомивал испытывались в виде 0,5-, 1-и 2%-иых водных растворов. В условиях засухи все препараты способствовали повышению выхода всего волокна на 0,2—2,2%, длинного—на 0,4—2,8%. Наилучший эффект наблюдался при концентрации растворов мигугена и изомивала — 2%, а мивала — 0,5%. В том же году крем-нийорганические препараты не оказали заметного положительного влияния на качество волокна, за исключением мивала, раствор которого в минимальной концентрации 0,5% повысил прочность чесаного волокна с 12,4 (в контроле) до 14,1 кге и качество трепаного волокна на 0,5 номера. В условиях прохладной и дождливой погоды 1976 г. наблюдалось формирование растений льна с тонкой фоликулой и с пониженным восковым налетом. Табл. 39 иллю-
123
Таблица 39
Влияние мивала по годам на выход и номер длинного волокна-долгунца
Концентрация раствора, % Выход, % Номер Процентономер
1974 1975 1976 1974 1675 1976 1974 1975 1976
0 (контроль) i 12,5 9,4 20,3 11,5 9,3 12,6 170 107 269
0,05 — — 21,3 — — 13,9 — — 306
0,5 12,0 12,5 21,2 12,2 9,8 13,3 174 137 293.
стрирует влияние на качество льнопродукции препарата мивал,, положительное действие которого было максимальным в течение всех трех лет испытания.
Во все годы испытания изученные силатраны независимо от дозы не изменяли урожая соломы и семян по отношению к контролю. Во влажные 1974 и 1976 гг. опрыскивание льна силатранами не повышало устойчивости льна к полеганию. Последнее оценивалось в 3,0—3,5 баллов (при балле 5,0 лен не полегает).
Чесаное волокно льна из растений, обработанных водными растворами силатранов, содержит несколько больше кремния (0,025—0,065% от сухого веса волокна), чем необработанное (0,018 —0,037%). В засушливом 1975 г. содержание кремния в волокне льна оказалось ниже, чем в соответствующих экспериментах влажного 1974 г. Качество длинного волокна в первом случае было хуже (см. табл. 39).
Таким образом, при обработке льна после начала быстрого роста водными растворами силатранов XSi(OCHRCH2)3N с X = С1СН2, С2Н5О; R = Н, СН3 увеличивается номер длинного волокна и его выход. Уменьшая концентрацию раствора мивала с 0,5 до 0,05%, можно наблюдать дальнейшее улучшение качества длинного волокна (см. табл. 39). Высота и вес растений не изменяются. На потребность льна в воде обработка их силатранами также не влияет.
Рекогносцировочные опыты 10 на базе Всесоюзного научно-исследовательского института виноделия и виноградарства «Мага-рач» показали, что опрыскивание листьев винограда растворами мивала, мигугена и некоторых других силатранов приводит к повышению морозоустойчивости виноградной лозы. В декабре пробы лозы с обработанных летом кустов были проморожены в политермостатах. В некоторых сериях при температуре —21° сохранность центральных почек составила от 20 до 50 % против 0 в контроле. Запасные почки сохранились на 80—95% (контроль—55).
Исследование влияния силатранов на всхожесть семян, рост, развитие и урожайность хлопчатника (сорт Ташкент-1 и 108-Ф) в условиях вегетационных и полевых опытов проведено
10 Совместно с В. II. Бондаревым.
124
Рис. 20. Влияние мивала, внесенного в почву вместе с азотом, фосфором и калием (по 7 г каждого) на рост хлопчатника.
Содержание мивала в сосуде, г: 1 — 0 (контроль); 2 — 1,5; 3 — 3,0; 4 — 15 и 5 — 20.
Рис. 21. Влияние мивала на рост хлопчатника.
В почву внесено, г: 1 — 7 N, 7 Р и 7 К (контроль); 2 — 7 N, 7 Р и 1 мивала; 3 — 7 N, 7 К, 1 мивала; 4 — 7 N, 7 Р, 1 мивала; 5 — 7 N, 7 Р, 7 К и 1 мивала.
в Узбекистане на базе Всесоюзного научно-исследовательского института хлопководства.
Лабораторные исследования 11 (вегетационные сосуды Вагнера, повторность четырехкратная) показали, что внесение препарата мивал в почву вместе с удобрениями (рис. 20) или в отсутствие одного из обычно используемых питательных элементов — азота, (фосфора или калия (рис. 21, 22) оказывает значительный ростре-гулирующий эффект. Так, высота опытных растений увеличивается на 3—20 см, количество симподий возрастает на 1,3—1,7, а пло-
11 Данные У. 11. Мадраимова совместно с авторами.
125
Однако число коробочек не только
Рис. 22. Влияние мивала на хлопчатник в период бутонизации.
Слева — контроль; справа— опытное растение, выращенное в почве, не содержащей фосфорного удобрения, по с добавкой I г мивала на сосуд.
до элементе в па 3—6 шт. Замочка семян хлопчатника в водных растворах мивала и мигугева (5— 500 мг/л) также стимулирует ростовые процессы (рис. 23) и приводит к ускорению цветения и развития растений в опытных сосудах. Результаты вегетационных опытов сведены в табл. 40. При опрыскивании хлопчатника во время плодообразования 0,1%-ным водным раствором мивала его рост задерживается на 40—6О?6. не уменьшается, а в боль-
шинстве случаев увеличивается па 2—5 шт.
Таблиц а 40
Влияние мивала на рост и развитие хлопчатника
Доза* мивала, г на 1 сосуд Высота* * растения, см Количест симподий во**, шт. плодоэле-ментов Сухая масса одного растения, г Урожай с одного растения,г
0 (контроль) 1,5 3,9 5,0 10.0 0 (контроль) 3.0 5.0 * В почву в> элементов (по 7 г Т 94,0 101,5 98,3 94,0 86,0 90,0 99,7 92,5 юсилась дс N, Р и К а ш к е н 13 14 13 12 И 1 0 8-U 11 12 11 полнительг на сосуд); т-1 66 83 69 56 49 > 78 103 81 о годовая ** на 20/Х 121 132 119 115 108 110 120 110 норма нита 1 1975 г 116 124 121 112 84 146 153 133 тельных
126
Таблиц а 41
Влияние мивала на технологические качества волокна хлопка
Доза мивала, г на 1 сосуд Промы• тленный сорт Крепость волокна Метрический помер Зрелость волокна Разрывное удлинение, мм Выход волокна, % Вес 100 семян, г
Т а ш к е н т-1
0 (контроль)* 1 2 1 1 4’3 1 5530 I 1 1’9 I 23,8 1 ! 35,1 I I 100,5
1,5 1 1 1 1 4,6 1 5170 | 2,0 1 23,8 1 37.,5 | 108,5
1 0 8-Ф
0 (контроль) 1 1 2 1 I 4,3 1 5510 1 1’9 1 23’7 1 I 35,1 1 I 109,5
з 1 ; 1 1 1 4,6' 1 5190 1 2,0 1 23,9 1 ' 35,1 | | 112,5
* В почву вносилась также годовая норма (по 7 г N, Р и К на сосуд) питательных элементов.
Несмотря на то, что вегетационные опыты в ноябре 1975 г. проводились в неблагоприятных погодных условиях (частые дожди и даже снег), в результате обработки мивалом сортность и качество хлопка-сырца улучшились (табл. 41). В 1976 г. вновь изучено влияние на рост и развитие хлопчатника обработки его водными растворами мивала, а также мигу гена. Полученные результаты сведены в табл.42.В почву вносилась также годовая норма питательных элементов P,K(I),N,K(II), N, Р(П1) и N, Р, K(IV,V). При исключении фосфора и калия из питательной среды и добавлении указанных препаратов в дозе 1—2 г на сосуд значительно сократились (па 3—5 дней) сроки цветения и наблюдалось более интенсивное развитие коробочек. При отсутствии калия и добавлении мивала или мигугена значительно увеличилась всхожесть семян (на Збабс. %). Изучая действие водных растворов указанных препаратов на рост и развитие хлопчатника путем замачивания и проращивания семян или опрыскивания растений во время плодообразования, уста-
Влияние мивала и мигугена на рост и
Препарат Доза препарата, г на сосуд Всхожесть семян, % Высота растения,см Коли-
симподий
S 27/VI 28/VI 29/VI 30/VI । IIA/I 7/VIII 22/VIII И t—1 7/VIII £ oq И .
Контроль 0 2 10 33 43 50 57 53,7 79,5 94,0 8,4 11,3 13,6
Мивал(I) . . 2 23 47 67 80 83 87 34,2 42,2 45,8 5,3 5,2 6,6
Мивал(II). . 2 17 33 43 63 67 73 59,9 84,2 100,0 9,2 12,2 15,4
Мивал(Ш) . 2 30 77 80 90 90 93 57,2 84,6 98,8 9,0 12,2 14,6
Мивал (IV) . 2 6,6 6,6 66 73 73 76 55,0 84,2 101,4 9,1 12,4 13,6
Мигуген(У) 0,4 4 26 26 43 43 60 57,1 86,5 108,5 .9,0 11,8 14,0
* Посев проведен 23/VI 1976 г., количество семян в каждой группе 30 шт.
128
новили, что при концентрации водных растворов 5—50 мг/л мивал оказывает на семена стимулирующее влияние, в то время как при дозировке 125—800 мг/л сроки прорастания семян задерживаются. Почти во всех случаях наблюдалось увеличение длины корня опытных растений. При опрыскивании хлопчатника наибольшее число плодоэлементов наблюдалось при обработке 0,025%-ным раствором мивала (см. табл. 42). Эффективность действия мивала и мигугена при разовом внесении в почву значительно ниже по сравнению с дробным внесением в течение вегетации.
Полевые испытания мивала и мигугена проводились по методике Всесоюзного научно-исследовательского института хлопководства. Первая подкормка проводилась при образовании 2—4 настоящих листочков, вторая — при бутонизации, третья — при цветении хлопчатника. Основная пахота осуществлялась на глубину 20—30 см. Хлопчатник сорта Ташкент-1 высевался частогнездовым способом. Поливы производились через междурядья по внешним признакам растений. Всего за вегетационный период проведено 6 поливов. Для учета развития и роста хлопчатника выделялось по 50 этикетированных растений, расположенных в четырех точках по диагонали через каждые 14—15 м.
Вес сухой массы растений (перед прореживанием) определялся по 100 проросткам с каждой делянки всех вариантов; в период бутонизации по 25 растениям, в последующие сроки по 10 растениям с делянки второго и четвертого повторений. Уборка урожая начиналась при раскрытии на каждом кусте 5—6 коробочек.
В климатических условиях хлопкового пояса СССР почти повсеместно, в зависимости от погодных условий, семена хлопчатника загнивают в большей или меньшей степени, а всходы поражаются гоммозом и корневой гнилью. Такое явление происходит при понижении температуры на длительное время, а также на сильно увлажненных участках поля (период дождей). В резуль-
Таблица 42
развитие хлопчатника * (сорт Ташкент-1)
чество, шт. Начало цветения Начало раскрытия коробочек % У рожай хлопка-сырца, г на одно растение Прирост урожая, %
бутонов 1 цветов | завязей (коробочек
7/VIH 22/VIII И НН ю тЧ 22/VIII 15/IX 22/VIII 15/IX 22/VIII И х*ч дни со с срока по-ева
7,2 26,0 21,4 1,7 2,0 2,3 3,0 8,2 57 119 55,0
2,9 3,4 0,6 1,3 — 0,2 1,2 — 2,2 — 126 8,3 —85,0
9,6 33,4 22,0 0,2 3,4 2,4 2,6 2,7 8,6 52 111 56,6 3,0
7,5 21,8 25,8 0,6 2,4 2,0 3,4 3,0 9,0 54 117 59,0 7,3
8,6 27,6 •29,0 0,6 3,2 2,2 3,2 2,6 10,2 54 111 66,1 20,0
9,2 33,0 23,0 2,3 3,0 1,0 3,5 3,0 11,8 55 112 56,4 2,5
9 М. Г. Воронков, В. М. Дьяков
129
тате этого ежегодно на больших площадях, где имеются пустые гнезда, делают подсев, а во многих случаях пересев. На проведение подсева и пересева затрачивается большое количество труда, технических средств, хлопковых семян. Полученные растения запаздывают в развитии и не дают высоких урожаев. Указанные недостатки удалось в значительной степени предотвратить путем обработки посевных семян водными растворами мивала или мигу гена. Полевой опыт проводился на участках площадью 1,1 га. Повторность опыта трехкратная, размер делянок 180 м2. В каждой делянке имелось 4 рядка, из них 2 рядка являлись учетными. Посев проводился 7/IV, расход препаратов составлял 400 мг на 5 кг семян хлопчатника. При этом использовались растворы, содержащие 50, 100, 200, 460 и 800 мг/л мивала или мигугена. При опрыскивании семян хлопчатника растворами мивала и мигугена (в дозах 50—100 мг/л), несмотря на ухудшенные погодные условия, на опытном поле всходы появились раньше, чем в контроле на 30—40 ч. При этом всхожесть семян оказалась более высокой (на 15-20%).
Хлопчатник, подвергнутый воздействию обоих стимуляторов, в отличие от контроля имел белые, почти прозрачные корни. Растения, обработанные растворами минимальной концентрации (50— 100 мг/л), отстают в развитии с фазы бутонизации. Начиная с бутонизации и до конца вегетации наилучшие результаты дала обработка семян растворами мивала и мигугена с концентрацией 200 мг/л (табл. 43). Указанная концентрация наиболее эффективна и на последующих этапах развития хлопчатника. При использовании растворов этой концентрации урожай хлопка-сырца оказался максимальным — прибавка 7—9 ц/га (табл. 44). Использование растворов мивала и мигугена с концентрацией свыше 200 мг/л положительно повлияло лишь на технологические показатели качества волокна, значительно улучшив его сортность и крепость. По аналогичной схеме проведен полевой опыт с поздним посевом (26/IV 1976 г.) семян, обработанных растворами препаратов мивал и мигуген. При этом также наблюдался стимулирующий эффект. Урожай здесь повысился на 2,5—4,6 ц/га после третьего сбора. Как при раннем, так и при позднем посеве качество и сортность хлопка-сырца повысились (табл. 46).
Не менее интересные и перспективные результаты получены в полевых опытах, где хлопчатник опрыскивался водными растворами мивала или мигугена в период цветения и бутонизации. Общая площадь опытного участка — 2,2 га. Повторность опыта четырехкратная, размер делянки 380 м2. Расход растворов 800 л/га. В данном случае важную роль играет не только концентрация раствора стимулятора, но и период обработки. Наилучшие результаты получены при применении растворов мивала в дозе 1 г/л. Прирост урожая составил 8,8 ц/га (табл. 45), повысились полезный вес одной коробочки и общее их количество на опытных растениях, а также сортность и крепость волокна. Рассмотренные
130
9*
Влияние предпосевной обработки семян хлопчатника водными растворами
Концентрация, мг/л Первый сбор, ц/га Средний урожай, ц/га Прибавка Урожая, % Второй сбор, ц/га Средний урожай, ц/га
I | II | III I | II | III
Вода
/0 (контроль) 9,3 13,2 14,9 12,7 ° 8,4 13,2 15,7 12,4 । М п в а л
50 10,3 13,3 17,9 13,8 8 *12,5 14,0 15,9 14,1
100 14,5 15,6 17,9 16,0 20 14,6 15,2 16,4 15,4
200 14,5 16,2 21,3 17,3 22 14,6 15,2 15.1 15,0
400 10,3 13,3 22,0 15,2 19 12,9 12,7 14,0 13,2
800 15,9 13,6 27,1 18,9 24 12,7 13,1 14,0 13,3
М в г у г е н
50 15,7 13,3 16,9 15,3 19 14,4 15,2 14,8 14,8
100 13,3 16,9 17,3 15,8 20 12,3 14,6 17,6 14,8
200 17,2 15,3 20,1 17,5 22 12,5 14,6 17,1 14,7
400 14,7 20,8 21,2 18,9 24 14,3 13,0 14,4 13,9
800 16,1 16,6 21,0 17,9 22 12,5 15,9 14,3 14,2
* Опыты проводились на трех
участках (I, II,
III).
Влияние на урожайность хлопчатника послевсходовой обработки
Период обработки Нон-цент-ра- ЦИЯ, г/л Первый сбор, ц/га Средний урожай, ц/га Второй сбор, ц/га
I | II | III | IV I | II | III | IV
Вода
о 20,0 | 22,7 19,6 21,8 21,0 7,6 1 17,6 | 13,8 | 12,2 М и в а л
Бутонизация 0,50 17,8 22,6 23,5 20,4 21,1 7,7 15,2 9,6 17,2
Цветение 1,0 19,4 21,2 21,0 23,2 21,2 12,6 18,4 14,9 13,4
» 1,0 16,3 23,7 31,6 24,6 24,1 17,2 16,4 10,7 11,4
2,0 17,5 25,3 21,1 21,8 21,4 16,6 13,3 12,7 13,7
Плодоношение 0,25 17,0 20,3 21,8 25,3 21,1 18,7 17,5 12,5 9.9
» 0,5 19,9 21,8 29,2 19,0 22,5 16,5 15,8 12,0 8,6
Миг; г е н
Плодоношение 1,0 25,6 31,0 24,8 23,7 26,3 12,4 8,9 12,1 15,4
Бутонизация 2,0 19,7 20,7 34,3 29,0 25,9 15,7 14,3 8,8 12,3
Цветение 0,5 22,6 31,2 21,4 21,2 24,1 15,0 12,5 12,7 14,9
* Опыты проводились на четырех участках (I, II, III, IV).
Таблица 44
мивала и мигугена на урожай хлопка-сырца при раннем его посеве *
Прибавка урожая, % Третий сбор, ц/га Средний Урожай, ц/га Прибавка урожая, % Четвертый сбор, ц/га Средний урожай, ц/га Прибавка урожая, % Общий средний урожай, ц/га Общая прибавка, %
I | 11 | III I | II | III
0 2,3 3,6 4,3 3,4 0 | 3,3 3,2 2,8 Г 1 ° 31,6 0
17 3,9 3,2 2,2 3,1 —10 4,8 5,0 3, 1 4,3 13 35,3 11
19 4,0 2,8 3,7 3,5 11 5,2 2,5 2,3 3,3 10 38,2 12
19 2,6 2,4 2,9 2,6 —8 5,3 3,6 2,2 3,7 11 38,6 12
16 3,9 4,1 1,9 3,3 —11 6,1 2,5 2,0 3,5 10 35,2 11
16 3,2 4,0 2,8 3,3 —11 4,4 3,1 2,8 3,4 10 38,9 12
18 4,4 5,0 2,4 3,9 13 4,4 4,3 3,1 3,6 11 37,6 12
18 4,0 3,9 4,3 4,1 14 5,3 3,3 3,9 4,2 13 38,9 12
18 5,9 2,8 2,8 3,9 13 5,1 2,8 4,8 4,2 13 40,3 13
17 3,9 2,6 2,0 2,8 —9 4,0 3,1 3,9 3,6 11 39,2 12
18 3,8 2,6 2,6 3,0 —10 4,8 2,9 3,8 3,8 12 38,9 12
Таблица 45
водными растворами мивала
и мигугена
Средний уро- Третий сбор,ц/га Средний Урожай, Четвертый сбор, ц/га едкий ожай, га щий едний ожай, га >щая ,ибавка южая,
ц/га' I | II | III 1 IV ц/га I | II | III | IV Ю о к
]12,8 |1,7 | 2,7 | 3,2 | 3,7 | 2,8
|0,91 1,5 | 0,9 | 1,2 | 1,1 | 37,7 |
12,4 1,5 2,7 3,7 2,7 2,7 0,9 1,2 1,6 1,4 1,3 37,5 40,5
14,8 2,6 3,7 4,4 2,7 3,5 1,3 1,7 1,3 3,0 1,8 41,3 9,2
13,9 3,0 2,4 2,8 2,1 2,6 1,1 2,2 2,1 0,8 1,6 42,2 11,9
14,1 4,5 2,3 2,4 3,7 3,3 1,6 1,5 2,5 1,4 1,7 40,5 7,4
14,7 5,0 3,7 3,4 2,0 3,5 1,6 1,0 2,1 1,3 1,5 40,7 7,9
13,2 2,7 2,6 2,2 3,3 2,7 1,6 1,1 1,8 1,8 1,6 40,6 6,1
12,2 2,6 1,9 2,9 2,5 2,5 1,6 I,6 2,3 1,1 1,7 42,7 13,3
12,8 2,6 2,4 2,0 2,5 2,4 1J 1,1 1,6 1,6 1,4 42,5 12,7
13,8 3,0 3,2 4,5 2,2 3,2 2,7 1,5 1,4 1,3 1,7 42,8 13,5
Таблица 46
Технологические характеристики волокна хлопчатника Тагикенпг-1 *
Кон-цен-тра-ция, мг/л Промышленный сорт Метрический номер Зрелость волокна Разрывное удлинение, мм Крепость волокна Выход волокна, %
Вода
о 1 2 1 5900 | 1,9 | М и в 24,2 а л 1 4,1 1 37,9
50 2 6040 1,8 23.6 3,9 36,5
200 1 5370 2,0 23,6 4,4 35,0
800 1 5400 2,0 23,8 4,4 38,5
М и г у г е н
50 1 5020 2,1 24,1 4,8 37,0
200 1 5400 2,0 23,8 4,4 35,3
800 1 5220 2,0 24,0 4.6 36,5
* Семена подверглись предпосевной обработке вод* ными растворами мивала и мигугена.
возможности использования некоторых производных силатрана в качестве специфических стимуляторов роста растений свидетельствуют,, что эти соединения, по-видимому, прямым или косвенным образом влияют на компоненты ядерных структур (нуклеиновых кислот, гистонов), ответственных за генетический аппарат клетки. Перспективы широкого использования мивала также потребовали выяснения его влияния на мутационный процесс. В ходе решения названных вопросов изучено действие мивала на процессы прорастания семян, роста корешков и на цитогенетические структуры меристемных клеток Crepis capillaris [241а L При этом установлено, что 1-(хлорметил)силатран не вызывает аббераций хромосом в первом и последующих клеточных делениях. При обработке в темноте прорастающих семян на стадии g2 ‘ 10-4-ным раствором мивала стимулируется рост корешков и увеличивается зеленая пигментация семядольных листочков. При обработке сухих семян (#]) 1-(хлорметил)силатраном увеличивается их всхожесть.
Приведенные выше результаты исследований силатранов в растениеводстве охватывают лишь краткий период (1974—1976 гг.). Однако полученные данные уже показывают, что этот класс биологически активных кремнийорганических соединений, будучи использован на определенных этапах онтогенеза растений, может существенно увеличивать урожайность многих сельскохозяйственных культур и качество продукции.
4.3. ВЛИЯНИЕ НА МИКРООРГАНИЗМЫ
г Действие силатранов на .микроорганизмы только начинает изучаться. Высокотоксичные для теплокровных животных, 1-арил-силатраны выраженного токсического действия на микроорганиз-
134
мы не проявляют [1]. 1-фенилсилатран обладает лить слабым фунгистатическим и бактериостатическим действием (табл. 47) [242].
Иодметилаты 1-(органиламиноалкил)силатранов в опытах in vitro проявляют некоторое туберкулостатическое действие на М. tuberculosis [31]. Минимальная концентрация, подавляющая рост микроорганизмов, для лекарственно-чувствительных штаммов Н37Ру, иодметилата 1-(3'-диэтиламинопропил)силатрана [CII3(C2H5)2N(CIl2)3Si(OCH2CH2)3N 11“ составляет 13,75 мкг/мл. Однако по отношению к грамположительным бактериям Staphylococcus aureus haemolyticus 209 и Вас. mycoides, а также к грибам Candida albicans 67/846, Epidernwphyton Kaufmann — Wolf 41 и Trichojyton gypseum 4/3 эти соединения неактивны [31]. В то же время они проявляют одинаковую антимикробную активность в отношении вибрионов классической холеры и вибрионов биотипа Эль-Тор (in vitro, концентрация 10 мкг/мл) и превосходят в этом отношении норсульфазол. Положительная черта этих препаратов отсутствие разрыва между бактериостатической и бактерицидной концентрациями и их одинаковое действие на обе разновидности холерного вибриона. 1-(3'-Аминопропил)силатран в отличие от 3-амииопропилтриалкилсиланов обладает лишь слабой антимикробной активностью и подавляет Staphilococcus aureus haenio-liticus 209 и Вас. mycoides 533 в концентрации 133 мкг/мл, a Candida albicans 67/846, Epidermophyton Kaufmann .— Wolf 41 и Trichophyton gypseum 4/3 только в концентрации 200 мкг/мл [2431.
Некоторые силатраны (биостимулятор мивал и др.) изучены в качестве стимуляторов роста микроорганизмов, в частности менингококков «Neisseria meningitis»12. Концентрация мивала в транспортной питательной среде составляла 0,01, 0,10 и 1,00%. Среда помещалась в пробирки по 5 мл и стерилизовалась при 0,5 атм в течение 20 мин. После контроля на стерильность определялась зависимость pH среды от концентрации мивала. Для каждой концентрации использовалось не менее 10 пробирок со средой, в которые засевалось по 0,1 мл приготовленной взвеси. Для контроля выбрали 10 пробирок с чистой средой, засеянных тем же количеством микробных клеток (условно 200 млн.). Посевы инкубировались при 37°С. Показателем роста служило помутнение среды. Полученные результаты представлены в табл. 48, из которых видно, что через 3 ч наблюдается лишь незначительный рост менингококков (помутнение верхней части среды), а через 6 ч при всех концентрациях мивала рост микроорганизмов оказался весьма интенсивным (сильное помутнение среды).
Наряду с визуальным контролем проводились высевы на плотную питательную среду (сывороточный агар Хоттингера), чтобы определить жизнеспособность менингококков после их пребывания в жидкой среде, содержащей добавку мивала (табл. 49).
12 Данные Е. Я. Виноградова совместно с авторами.
135
Таблица 47
Минимальная концентрация 1-фенилсилатрана, подавляющая рост микроорганизмов
Тест-микроб Концентрация, мкг/мл Тест-микроб Концентрация, мкг/мл
Candida albicans 67/846 >83,3 Вас. mycoides В1Ъ .... 166
Epidermophyton Kaufmann— Wolf 41 >83,3 Escherichia coli 675 .... 166
Trichophyton gypseum 4J3 . . . >83,3 Proteus vulgaris 166
Staphylococcus aureus haemolyti-cus 209 166 Ps. aeruginosa 165 .... 166
Через 3 и 6 ч наблюдался сплошной или обильный рост менингококков при малых концентрациях. При высеве через 24 ч инкубации не обнаружено жизнеспособных менингококков ни в контроле, ни в опыте.
Для изучения морфологии полученных при высеве культур из опытных и контрольных посевов готовились мазки, которые окрашивались по методу Калины. При микроскопическом исследовании во всех опытных средах обнаружена чистая культура граммотрицательных диплококков. В опытах, проводившихся по вышеописанной методике (исключалась лишь концентрация мивала 1%), с другими штаммами менингококка группы А в пятикратной повторности значительных различий в росте менингококков через 3 и 6 ч визуально не обнаружено. Через 24 ч в опытных и контрольных пробах происходило посветление среды, что условно принималось как сомнительный рост. При высеве на плотную среду через 3 и 6 ч инкубирования посевов наблюдался сплошной рост менингококков в обеих концентрациях. При высевах, проведенных через 24 ч инкубирования, на сывороточный агар (с концентрацией мивала 0,01%) рост менингококков отсутствовал, а при концентрации 0,1 % появилось большое число колоний. В контрольных высевах рост менингококков наблюдался в виде большого количества колоний. Морфологически выросшие культуры представляли собой граммотрицательные диплококки.
Полученные данные свидетельствуют, что мивал эффективно стимулирует рост менингококков и способствует сохранению возбудителя в течение всего периода инкубации, что может иметь важное практическое значение при диагностике менингита и изыскании средств борьбы с этим заболеванием.
1-(4'-Карбаалкоксифенокси)силатраны 4-ROOCC6H1OSi(OCH2* •CH2)3N cR = СН3, С2Н5 и н - С3Н7 обладают выраженным бактерицидным эффектом [28]. Несмотря на чрезвычайно низкую токсичность для белых мышей (ЛД50 ~ 4,5—42 г/кг, перорально), эти соединения эффективно подавляют рост следующих микроорганизмов: Staphylococcus aureus, Sarcin alutea^ Вас, substilis3j Escherichia coli, Proteus vulgaris и др. [28].
136
Таблица 48
Таблица 49
Результаты роста менингококка на жидкой транспортной среде под действием мивала
Концентрация мивала, % Время от начала посева, ч
з 6 24
0,01 ± Ч 1—н Ч—1—н
о,1 ± Ч-Ч-Ч- Ч-Ч-Ч-
1,0 ± Ч-Ч-Ч- Ч-Ч-Ч-
0(контроль) ± + Ч-Ч-
Примечание. I — неполный рост в виде помутнения верхней части среды; 4- — слабый рост (слабое помутнение среды); 4-4-помутнение всего столбика среды; 4-4-4-интенсивное
помутнение всей среды.
Влияние мивала на жизнеспособность менингококков группы С
Концентрация мивала, % Время пребывания в жидкой среде, ч
3 6 24
0,01 Ч—I—F ч-ч- ±
0,1 Ч—ЬЧ- ч- ±
1,0 ч- ч- ±
0 (контроль) ч—н Ч—h ±
Примечание. 4-4-4---------
сплошной рост; 4-4--обильный рост;
4---большое число колоний; I — от-
сутствие роста.
Мивал в концентрации 200 мкг/мл не падавляет роста золотистого стафилококка, кишечной палочки 675 и гриба микроспорума13.
Мивал стимулирует рост дрожжей С. scottit (КС-2) и С. tropically (КАД-3)14. Опыты проводились на Ленинградском гидролизате с РВ=1%‘, рН=4,5. В образцы гидролизата (50 мл) высевалось 0,2 г влажных дрожжей. Период инкубации, проводившейся при механическом взбалтывании, составлял 18 ч. Засевные дрожжи выращивались в чашках Петри с гидролизат-агаром. Полученные результаты приведены ниже:
Культура Выход дрожжей* при концентрации
дрожжей О(контроль) 1,0 мивала, % 0,1 0,01 0,001
КС-2 80 90 90 60 75
КАД-3 55 87,5 57,5 57,5 52,5
* Выход в % от общего РВ.
Они свидетельствуют, что введение в питательную среду 1 % мивала позволяет повысить выход дрожжей на 10—30 абс.%.
4.4. ДЕЙСТВИЕ НА НАСЕКОМЫХ
Способность силатранов стимулировать биосинтез белка [13] вызвала интерес к изучению влияния их на рост, развитие и особенно на шелкопродуктивность тутового и дубового шелкопрядов, поскольку шелковая нить, выделяемая гусеницами, имеет белковую природу [244, 247 ]. Первые исследования на гусеницах тутового шелкопряда породы Б2 проведены в 1974 г. При этом изуча-
13 Данные Э. А. Рудзита (научно-исследовательский институт по биологическим испытаниям химических соединений).
14 Данные Т. Н. Семушкиной совместно с авторами.
137
Таблица 50
Выживаемость гусениц тутового шелкопряда при обработке их корма (шелковица) силатранами
Препарат Колич. гусениц в выкормке Количе.ство коконов
штук % от пер-вонач. колич. % от контроля
Мивал 200 163 81,5 103,2
Мигуген . . 200 184 92,0 116,4
Изомивал .... 200 171 85,5 108.2
Вода (контроль) 200 158 79,0 100,0
лось три препарата — мивал, мигуген и изомивал (рис. 24)15. Каждый вариант состоял из четырех повторностей по 50 гусениц в каждой. Все три препарата добавлялись в корм (опрыскивание 0,2%-ным водным раствором препарата шелковицы) гусеницам с начала третьего возраста до начала коконообразования трижды в сутки. Корм для гусениц контрольного варианта обрабатывался аналогичным образом дистиллированной водой.
Всего в течение сезона проведены 2 выкормки. Общее количество гусениц, использованных для испытания каждого препарата, составляло 300 шт. Все препараты повышали жизнеспособность гусениц (табл. 50).
Общее действие препаратов оценивалось по весу гусениц, их выживаемости и плодовитости, а также по основным показателям продуктивности тутового шелкопряда — весу коконов, оболочек, шелконосности. В табл. 51 приведены некоторые показатели развития самцов гусениц тутового шелкопряда.
В последующие годы испытан широкий ряд силатранов, содержащих различные заместители у атома кремния, и силатрановые производные фитогормонов. Дозировка этих соединений варьировалась в широких пределах от 0,5 до 15 мг на одну особь в течение всего периода выкормки. Действие препаратов изучалось на гусеницах тутового (порода Б2 из грены Миргородского грензавода) и дубового (порода Полесский тассар) шелкопрядов и оценивалось по весу гусениц и их коконов, выживаемости, плодовитости и шел коносности.
Гусеницам двух первых возрастов тутового шелкопряда суточное количество препарата вносилось в корм путем трехкратной обработки листьев, а трех последних возрастов — однократной. Результаты опытов сведены в табл. 52.
Полученные результаты свидетельствуют, что все изученные силатраны проявляют стимулирующее действие на гусениц туто-
15 Исследования влияния силатранов на шелкопрядов и пчел проведены в Украинской сельскохозяйственной академии.
139
Таблица 51
Изменение веса коконов и куколок самцов кнутового шелкопряда под влиянием силатранов
Препарат Средний вес, г Шелко-нос-ность, % Вес оболочки й контролю, %
КОКОНОВ оболочек куколок
Мивал 1,181 0,215 0,966 18,2 111,0
Мигугеп 1,154 0,243 0,911 21,0 125,9
Изомивал 1,247 0,228 1,019 18,3 118,2
Вода (контроль) . . 1,127 0,193 0,934 17,3 100,0
вого шелкопряда. Наблюдаемые различия связаны с химической структурой и их дозировкой. В вариантах, где получены наилучшие результаты, наряду с увеличением общего веса коконов (преимущественно самок), наблюдается значительное (15—27%) повышение веса шелковой оболочки (рис. 25). Причем повышение ее веса коррелируется с увеличением содержания кремния в оболочке. Так, наименее эффективен 1-(силатранилметилизотиуро-ний) хлорид и содержание кремния в оболочках этих коконов (0,0088%) согласуется с контрольными образцами (0,0068%). В то же время при скармливании 3, 7,10-триметил-1-этоксисила-трана (препарат бомбисил) или 1-(4/-нитробензоилоксиметил)си-латрана содержание кремния (0,0164 и 0,0195% соответственно) в шелковой нити увеличивается на 100—180% по сравнению с контролем. Этот факт свидетельствует, что силатраны стимулируют биосинтез белка при образовании шелковой нити (рис. 26).
Гусеницам дубового шелкопряда препараты скармливались (путем опрыскивания листьев дуба их водными растворами) через
Таблица 52
Продуктивность тутового шелкопряда, выкормленного с применением- силатранов
Препарат Пол. Оболочка Содержание кремния в коконе
вес, мг % к контролю % к весу % к контролю
Вода (контроль) $ 256 100,0 0,007 100
$ 260 100,0
1-Этоксисилатран 9 £ 295 289 115,1 110,9 0,009 135
3, 7, 10-Триметил-1 -этоксисилатран £ 326 296 127,1 113,7 0,016 241
1-(3', 3', 3'-Трифторпропил)си- 5 295 115,2 0,021 301
латран 5 288 110,6
1-(4'-Нитробензоилоксиметил)~ силатран $ <5 305 272 119,0 104,6 0,019 286
140
Рис. 25. Завивка коконов гусеницами тутового шелкопряда, принимавшими с кормом препарат бомбпсил.
день. Доза препарата составляла 1 мг на гусеницу за весь период выкормки (табл. 53). Для выяснения механизма повышения шелко-носности шелкопрядов за счет возрастания удельного веса шелковой оболочки в общей массе кокона изучено влияние мигугена и бомбисила на некоторые физиологические и морфологические показатели этих насекомых (табл. 54) [245].
Приведенные в этой таблице данные свидетельствуют, что оба изученных соединения существенно влияют на исследованные по-
141
Рис. 26. Увеличение- шелкопродуктивности тутового шелкопряда по сравнению с контролем. В каждом
казатели. Они намного повышают количество белка и гемоцитов в гемолимфе, т. е. увеличивают запас резервных энергетических веществ в организме насекомого.
Наряду с сильноразвитыми шелкоотделительными железами это предопределяет высокую шелкопродуктивность насекомых, выращенных с применением силатранов [245]. Полученные данные указывают, что часть силатранов — эффективные стимуляторы продуктивности тутового и дубового шелкопрядов, использование которых приведет к высокому экономическому эффекту.
Изучено влияние силатранов и на другом виде полезных насекомых — пчелах [248]. Девять четырехрамочных нуклеусов пчел карпатской породы подкармливались небольшими порциями сахарного сиропа в чистом виде (контроль) и с добавлением силатранов XSi(OCHRCH2);iN (X = С1СН2; R = Н: X = С2Н5О, R = = СН3) в концентрации 0,1%.
И 2
Для определения продолжительности жизни в опытных и контрольных семьях проводился учет меченых пчел (табл. 55).
Из анализа данных таблицы следует, что па 50-е сутки в контрольных семьях меченых пчел не обнаружено, а в семьях, получавших мивал и особенно препарат бомбисил, четко заметна большая сохранность пчел. Значительные потери пчел во всех вариантах к 20 дню можно объяснить их гибелью от хищников (птиц. ос), паразитов и т. д.
Для определения токсичных для пчел концентраций силатранов однодневные пчелы помещались в специальные садки и подкармливались сахарным сиропом с добавками различных количеств силатранов. Испытаны 0.1; 0.2; 0,4; 0.8 и 1,6уо-ные растворы указанных силатранов в сахарном сиропе. Пчелы содержались в термостате (30гС) в течение 30 сут. Результаты опыта приведены в табл. 56. Полная шбель пчел па ступает лишь при ежедневном длительном (~ 30 дней) поступлении 1,6%-ных растворов изученных силатранов. Однако это не означает, что силатраны нельзя
под влиянием мигугеиа, мивала столбце — 100 коконов.
использовать в более высокой концентрации, так как при разовом или периодическом введении пчелы переносят значительно более высокие концентрации преиаратов. Вес пчел — довольно устойчивый для породы признак. Некоторые его колебания зави сят от различных благоприятных и неблагоприятных воздействий. Вес рабочих пчел определялся дважды; первый раз непосредственно после получения семей и второй раз — в конце июля (появившиеся пчелы воспитывались на меде, содержащем испытываемый силатран. Результаты испытаний представлены в табл. 57). Увеличение веса обножки, приносимой опытными пчелами, также может служить доказательством повышения активности пчел под действием кремпийоргапическпх стимуляторов — силатранов.
Одним из основных показателей интенсивности развития семьи является количество расплода, выращиваемого данной семьей. Динамика расплода позволяет судить о многих сторонах жизни
143
Влияние, силатранов на шелконосностъ дубового шелкопряда
£
§ хк L.O sk 05
о Я °' р— о О- 00 о- об
к— о
к— К
К
о с
X с -.С к-0) } (Г
К К» р^. р-ч» t4*"
со SC
ь* со 00 О
с о
1 ти ЧТ-1
ей
Ж
ST
о
•—I
ю р. 05 о -г—
о ». 05 Го 05
о сг, со
Г
и / о
LT1 Р^. xf4 оо
с ? хО сс О: С ~ 3
О'4 ГО —1 Г”") е—
и Ч—Ч -г-1 1
ей
К
К - 05 —1 05 к О
а , т—4 Р"» W" < СО 0*5
И p-w сО QQ ол 05
ОО 45" 05 сс 05 к-О
СО хк СО со
хо 1- СЧ О о
с г г
О"-- - IJ I «Г -г < J Г""'
05 <05
в -г-4 •*гЧ ч-Ч
X
й •к. о оо х-к ю
о оо Ой х-к
о С Г) Г" ) р~ч. р-ч. 05 ГГ)
С\] оо со 05 OJ 05 ”
ю СО ю со ю> СО
еч
ь Z К о;
х —
С4 со
К К
Й с) с) й
а -ч <ы К о К о р,
о О
от от о
О О
св
К й И.
ед о
о о ffl
конкретной семьи — наличии или отсутствии достаточных запасов углеводного и белкового корма, количестве пчел, воспроизводительных способностях матки и др. Динамика расплода определялась по общепринятой методике путем учета каждые 12 дней количества запечатанного расплода при помощи рамки-сетки с размерами квадратов 5x5 см. В табл. 58 приведены усредненные результаты замеров печатного расплода пчелиных семей. Из данных таблицы видно, что из всех первоначально однородных семей выделяются те, которые получали биостимуляторы — силатраны. Интенсивное развитие семей более длительно, что, естественно, сказывается на общем количестве выращенного расплода: данный показатель превышает контрольный на 10 и 21% соответственно, что свидетельствует о стимулирующем влиянии изученных силатранов на репродуктивные функции маток. Учет силы семей, проведенный перед зимовкой пчел, также указывает на стимулирующее действие испытанных силатранов.
Сила семей различна к концу летнего сезона, наиболее высокие показатели наблюдаются у пчел, которым в сахарный сироп добавлялся 3,7,10-тримети л-1 -этоксиси-латран (бомбйсил):
Препарат Количество занятых рамок шт. %
Мивал............ 12,2 117,7
Бомбисил......... 13,5 130,7
Контроль......... 10,3 100,0
Все семьи этих насекомых превышали контрольные по количеству пчел в среднем на 30,7%. Несколько менее эффективным оказался 1-(хлорметил)силатран (разница с контролем — 17,7%).
144
Таблица 54
Влияние мигугена и бомбисила на некоторые физиологические и морфологические показатели тутового шелкопряда
Препарат Содержание белка, % Содержание гемоцитов, % Средний вес шелко-отдел. желез. %
$ сГ
Мигуген .... 11,1+0,51 160,4 114,3 127,6
Бомбисил .... 12,9+0,74 155,4 122,6 139,0
Вода (контроль) 10,1+0,19 100,0 100,0 100,0
Таким образом, изученные силатраны увеличивают продолжительность жизни пчел, повышают вес их тела и обножек, а также улучшают репродуктивную деятельность маток, что дает возможность наращивать большую (на 17—30%) массу пчелиных семей. Все это позволяет рекомендовать указанные соединения для применения в пчеловодстве.
Чтобы исследовать механизм действия силатранов на насекомых, изучено влияние мивала и мигугена на гигантские нейрональные образования центральной нервной системы американского таракана Periplaneta americana [2491.
Таблица 55
Влияние силатранов на продолжительность жизни пчел
Препарат Количество меченых пчел на сутки*
1 15 20 30 40 50
1-Хлорметилсилатран (мивал) 200 151 123 108 44 14
3, 7, 10-Триметил-1-этокси-силатран (бомбисил) . . 200 173 146 119 57 20
Вода (контроль) 200 167 124 86 23 —
* Учет проводился соответственно через 1, 15, 20, 30, 40, 50 дн. после применения силатранов.
Таблица 56
Токсичность некоторых силатранов для пчел
Мивал Бомбисил Гибель, %
Концентрация, % Количество пчел в опыте, шт. Мивал Бом-
начало конец начало конец бисил
0,1 100 98 100 97 2 3
0,2 100 96 100 97 4 3
0,4 400 77 100 79 23 21
0,8 100 59 100 65 41 35
1,6 100 — 100 — 100 100
0 (контроль) 100 97 3 3
10 М. Г. Воронков, В. М. Дьяков
145
Таблица 57
Изменение веса тела и обножки пчел, подвергавшихся воздействию силатранов
Препарат Средний вес пчелы Средний вес обножки
мг % к контролю мг % к контролю
Мивал 105,8 102,8 11,9 104,0
Бомбисил .... 106,4 103,4 12,0 105,4
Вода (контроль) 102,9 100,0 11,4 100,0
Таблица 58
Динамика печатного расплода
Препарат Количество расплода* в квадратах, шт.
1 2 3 4 5 6 Всего %
Мивал 6 18 53 99 56 20 17 269 110
Бомбисил .... 6 13 62 94 87 20 16 298 121
Вода (контроль) . 6 11 54 84 53 22 12 242 100
* Подсчет проводился через 12 сут.
В опыте использован VI брюшной ганглий, в котором имеется особая группа интернейронов, диаметр их аксонов достигает 20— 60 мкм (рис. 27). Аксоны доходят до грудных ганглиев и предназначены для передачи информации с механорецепторов церок через синапсы, расположенные в VI брюшном ганглии, на мотонейроны ганглиев грудного отдела нервной системы. В каждом коннективе
американского таракана находится 6—8 таких аксонов. Данная нейрональная система вместе с сегментарными мотонейронами ганглиев грудного отдела принимает участие в сложной поведенческой реакции «убегания» насекомого от угрожающей ему опасности. Таким
Рис. 27. Схема изучения действия силатранов на синаптическую рецепцию нервной системы американского таракана.
VI — брюшной ганглий, находящийся в перфузируемой и термостатируемой камере (К); ЦН — церкальные нервы; ДГН — дорзальные гигантские нейроны; ВГН — вентральные гигантские нейроны; КК — коннективы; ГА — гигантские аксоны; ВАЗ — всасывающий электрод с платиной (П); ИЭ — индифферентный электрод; У — усилитель.
146
образом, синапсы между церкальными нервами и гигантскими волокнами брюшной нервной цепочки в VI брюшном ганглии являются удобной методической моделью для изучения синаптической рецепции в нервной системе этого насекомого.
В качестве теста при воздействии силатранов использовался постсинаптический ответ в восходящих коннективах VI брюшного ганглия, и в частности ответ, проходящий в гигантских аксонах. Регистрация ответов осуществлялась посредством метода всасывающих электродов. Варьируя концентрации силатранов, удалось найти их пороговые значения (6-10~4 — 1«10-7М), которые вызывают длительное возбуждение нервного аппарата [249].
Высокие концентрации (10-5 — IO"1 М) силатранов очень быстро либо нарушают механизм генерирования биопотенциалов, либо блокируют передачу в синаптических образованиях. В результате биоэлектрическая активность в гигантских аксонах резко снижается. Однако уже концентрации 10~4 — 10~3 М являются далеко не физиологическими, поэтому интерпретация вызываемого ими действия затруднена.
Гигантские нейроны тараканов наиболее чувствительны к мигугену (физиологическое действие в 10 000 раз выше, чем у мивала). Эффект, вызываемый обоими веществами, подобен эффекту от карбаматных и фосфорорганических антихолинэстераз-ных соединений. Некоторые силатраны обладают инсекторепел-лентным действием.
4.5. ДЕЙСТВИЕ НА ПАРАЗИТОВ ЖИВОТНЫХ И РАСТЕНИЙ
При изучении влияния мивала и мигугена на физиологическое состояние и шерстный покров кроликов (порода Советская птин-шилла) обнаружено их кокцидиостатическое действие 16. В экспе-
Таблица 59
Влияние мивала и мигугена на ооцист кокцидий кроликов*
Препарат Доза препарата, мг-кг-1/ день Средний вес кролика, кг Количество выделенных ооцист, шт.
до приема после приема
Мивал . . . 10 1,67+0,17 38 1
20 1,67+0,12 46 2
30 1,67+0,13 33 4
Контроль 0 1,43+0,07 40 24
Мигуген . . 10 2,17 4-0,04 15 1
20 2,18+0,05 17 2
30 2,18+0,10 25 1
Контроль 0 2,19+0,07 15 15
* В каждой группе насчитывалось 12 животных.
16 Данные А. И. Майорова и В. Н. Помытко совместно с авторами^
10*
147
К
Ч
в
св
к к
S ч с к
« №
К S
са Я
в
+1+1
+1
+1+
+1
Е
<з
К н В
3 о
ьГ и
*» ч е
к
<в № Я ч
+1 +
•е ю ос ос
:+1
е
Ж
Я ч . о £ и S Ц-. *"’
со
Е
«
Е
S о
« ч
Я
я Я ч и
+1+1
+1+1
+1
+1
00
cd
§
я
X
§
R
<to s
>s
• з •
« я- <+ •
£
2
К И 3 .
В
В
3
м 3 и я
И
<в S
X
X W 1-Н §О «
св
Я
«
S 5 § е
и к R О О ы W kJ и
рименте учитывались происхождение, вес, пол, возраст животных и количество выделенных ооцист кокцидий с калом во внешнюю среду. Скармливание препаратов проводилось совместно с гранулированными кормами в течение 30 дней. Исследование кала на наличие ооцист кокцидий осуществлялось по методу Фюллеборна (табл. 59). При скармливании мивала и мигугена во всех испытанных дозах у подопытных кроликов резко уменьшается количество выделяемых ооцист кокцидий. В то же время препараты не оказывают отрицательного влияния на морфологический состав крови и внутренние органы подопытных животных.
Эти же препараты и ряд серу-содержащих производных 1-алкил-силатранов испытаны как овоциды и ветеринарные антигельминтики в лабораторных условиях и на животных. В качестве эталона использованы карбатион, тиазол (овоциды) и фенасал, бенацил, нилверм (антигельминтики). Сравнительный анализ показал, что мивал, мигуген, 1-тио-цианатомети л сил атран, 1-изобутил-тиометилсилатран и 1-карбоал-коксиэтилтиометилсилатраны при действии на зоогельминты проявляют активность, составляющую лишь 20—25% от эталонной. 17 Более эффективно указанные соединения действуют на фитогельминты (картофельная цистообразующая нематода, рисовый афеленхоид, галловые нематоды). Исследования проведены по принятой в фитогельминтологи-ческой практике методике в лабораторных и лабораторно-вегетационных
17 Данные В. Косовца, А. Симонова и Н. Диденко (Всесоюзный институт гельминтологии им. Скрябина) совместно с авто рами.
184
условиях. Все указанные выше соединения на культуре огурцов (на протяжении 1 месяца вегетации) показали фитоне-матицидный эффект, равный эталону — гетерофосу (табл. 60). При этом наблюдалось общее стимулирующее действие силатранов на пораженное нематодами растение — удлинение стебля и корневища, увеличение числа листьев. Синергический эффект силатранов, особенно мивала и мигугена, заметно проявляется в смеси их с немагоном и гетерофосом. При обработке пораженных семян риса 0,3%-ными растворами малотоксичных силатранов (экспозиция 24 ч) гибель личинок рисового афеленхоида составляет 76—89%, т. е. несколько ниже уровня эталонов (гетерофос — 97%)..
4.6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПТИЦЕВОДСТВЕ
Изучение влияния силатранов на организм кур и их продуктивность проводили в трех сериях опытов на протяжении 1973— 1977 гг. [250—252]. Объектом исследования явились куры породы Белый леггорн кросс 288 птицефермы Тепличного комбината Ангарского управления строительства. Птицы отбирались в группы по принципу аналогов, содержались в одном и том же птичнике в клетках системы КБН четырехъярусной батареи. Кормление птиц проводилось с учетом их возраста и продуктивности. Микроклимат в птичнике соответствовал оптимальному: больший период года температура была в пределах 16—20°, относительная влажность воздуха — 60—70%. Плотность посадки — 7 голов в одной клетке. Световой режим кур-несушек соответствовал типу увеличивающегося светового дня. Методика введения мивала во всех трех сериях опытов оставалась одинаковой: препарат смешивался с сухим кормом из расчета 10 мг/кг живого веса птиц и раздавался один раз в день утром натощак на протяжении 30 дней.
В течение всего периода наблюдений ежедневно учитывались поголовье и яйценоскость кур. Число кур в контрольной и опытной группах в I серии (1973—1974 гг., срок наблюдений 6 мес) составляло 60 голов (возраст 180 дней — начальный период яйцекладки). Во второй серии опытов (1974—1975 гг., срок наблюдения 10 мес) в обеих группах исследовано по 1250 голов. Мивал вводился в рацион в период интенсивной яйцекладки (240 дней). В третьей серии опытов (1976—1977 гг., наблюдение проводилось в течение 10 мес) в опытной группе находилось 13 000, в контрольной — 2500 кур. Препарат давался курам, имевшим возраст 150 дней — период, предшествующий яйцекладке. Исследование физиологического состояния птиц и уровня метаболизма проводились один раз в месяц. При этом изучались живой вес, морфологический состав крови (число эритроцитов и лейко-< цитов), содержание гемоглобина, РОЭ, а также биохимические показатели, характеризующие уровень метаболизма: общий белок,
149
Таблица 61
Результаты гематологического исследования кур, получавших мивал
Показатель До введения препарата Продолжительность введения препарата, мес
1 I 2 3 | 4 | 5
Контрольная группа кур
Гемоглобин, % . . 8,2 8,4 8,0 9,6 9,0 9,3
РОЭ, мм/час . . 4,0 6,0 6,0 5,4 4,0 6,0
Эритроциты, млн. 2,88 2,92 2,90 3,01 2,98 3,10
Лейкоциты, тыс. 18,0 17,6 21,2 22,4 18,4 20,3
Кислотная емкость, % . . . 0,326 0,378 0,342 0,368 0,354 0,362
Гемоглобин, % . . О пы 8,2 т н а я г 8,6 руппа 9,4 кур 10,1 11,0 10,6
РОЭ, мм/час . . 3,0 4,0 2,0 5,0 3,0 4,0
Эритроциты, млн. 2,87 2,98 3,20 3,80 4,00 4,20
Лейкоциты, тыс. 18,2 17,0 28,6 32,0 26,6 30,0
Кислотная емкость, % . . . 0,330 0,384 0,388 0,396 0,400 0,410
фракционный состав белков, остаточный азот, кислотная емкость крови, гликоген, сахар, общие липиды, холестерин, общий кальций, неорганический фосфор, активность ферментов (трансаминаз, щелочная фосфатаза); высчитывались фосфорно-кальциевые индексы СахР и Са : Р.
Проведенные исследования показали, что мивал не оказывает токсического и какого-либо вредного действия на организм кур. При гистологическом изучении печени, почек, мышц, репродуктивных органов, костной ткани птиц, получивших препарат, воспалительных и дегенеративных изменений не обнаружено. Исследование морфологического состава крови показало, что мивал положительно влияет на гемопоэтическую функцию. Количество эритроцитов, лейкоцитов и гемоглобина у кур, получавших этот препарат, выше, чем у птиц контрольных групп (табл. 61). У кур, получавших мивал, оказался более высокий уровень щелочного резерва крови, что свидетельствует о более интенсивном метаболизме в их организме. Это подтверждается и показателями белкового, липидного, углеводного и фосфорно-кальциевого обмена (табл. 62), а также большей продуктивностью кур, лучшим качеством их мяса (табл. 63) и яиц (табл. 64).
Из приведенных данных видно, что мивал оказывает положительное влияние на физиологические процессы в организме кур. Он повышает их жизнеспособность, увеличивая сохранность поголовья на 2,3%; улучшает функцию кроветворения, увеличивая количеств эритроцитов и лейкоцитов, а также уровень гемоглобина. Введение мивала повышает уровень метаболических реакций в организме птиц, улучшая показатели белкового, липидного, углеводного и фосфорно-кальциевого обмена, при этом живой
150
Таблица 62
Показатели метаболизма кур, получавших мивал, %
Показатель Группа кур
контрольная опытная *
Общий белок 4,0 4,3
Альбумины Глобулины: 38,0 37,0
а 30,3 29,2
Р 10,9 11,1
т '• Трансаминазы: 19,8 24,6
глутаминоаспарагиновая, ед. . . 33,6 34,1
глутаминоаланиновая, ед ... . 14,7 17,7
Остаточный азот 0,037 0,047
Кальций общий 0,018 0,026
Фосфор неорганический Кальциево-фосфорные индексы; 0,004 0,005
СахР 72,8 134,2
Са: Р Щелочная фосфатаза, ед. Боданско- 4,4 5,0
го 6,0 16,2
Гликоген 0,020 0,025
Сахар 0,175 0,216
Липиды общие 1,94 2,01
Холестерин . 0,080 0,083
* Птицы в возрасте 10 мес, получавшие мивал в предкладковый период.
вес птиц возрастал на 3—13%. Особый интерес представляет способность мивала повышать продуктивность кур. У птиц, получавших этот препарат в начальный период яйцекладки (6 мес), продуктивность увеличивается на 11,3%, в период интенсивной яйцекладки (10 мес) — на 15,9, а в предкладковый период (7 мес) — на 31,2%. Аналогичные результаты (повышение яйценоскости на 12—18%) получены при испытании мигугена. Мигуген также
Таблица 63
Химический состав мяса кур, получавших мивал *, %
Показатель До применения препарата После применения препарата в течение 5 мес
Влага 72,0 (72,1) 69,1 (70,1)
Протеин 21,0 (21,0) 24,2 (22,7)
Зола 1,1 (1,1) 1,4 (М)
Жир 4,2 (4,2) 8,2 (7,6)
Кальций 0,021 (0,021) 0,024 (0,022)
Фосфор 0,221 (0,218) 0,613 (0,576)
В скобках приведены показатели
яиц для кур контрольных групп.
151
Таблица 64
Химический состав яиц кур, получавших мивал *, %
Показатель До применения препарата После применения препарата в течение 5 мес
Цельное яйцо
Влага 69,9 (70,1) 66,4 (67,2)
Протеин 12,2 (12,2) 12,8 (12,5)
Зола 0,9 (0,9) 0,9 (0,9)
Жир 10,6 (Ю,6) 11,9 (Н,1)
Кальций 0,119 (0,120) 0,146 (0,131)
Фосфор 0,520 (0,516) 0,546 (0,526)
Белок
Влага 86,2 (86,2) 85,0 (85,1)
Протеин 13,0 (12,9) 16,2 (14,8)
Зола 0,5 (0,5) 0,6 (0,6)
Жир 0,04 (0,04) 0,08 (0,05)
Кальций 0,032 (0,031) 0,050 (0,033)
Фосфор 0,016 (0,015) 0,037 (0,031)
Желток
Влага 50,9 (50,9) 48,5 (49,1)
Протеин 14,2 (14,7) 16,8 (15,1)
Зола 0,15 (0,16) 1,6 (1,6)
Жир 22,4 (22,3) 32,2 (23,8)
Кальций 0,160 (0,158) 0,187 (0,162)
Фосфор 0,426 (0,420) 0,488 (0,470)
* В скобках приведены показатели
яиц для кур контрольных
групп.
улучшает химический состав яиц и мяса кур, повышая содержание белка и минеральных веществ. Таким образом, мивал и мигуген целесообразно применять в практике птицеводства с целью повышения продуктивности кур и улучшения качества их яиц и мяса.
4.7. ВЛИЯНИЕ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ И НЕКОТОРЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
Изучено влияние 1-(хлорметил)силатрана (мивала) на активность ферментов 18 и на содержание нуклеиновых кислот и белка в печени и селезенке взрослых крыс. Полученные данные сведены в табл. 65—66. Эти таблицы показывают, что мивал в концентрациях 10 7—10-3 М на фосфодиэстеразу цАМФ мозга крысы и моноаминооксидазу печени крыс существенного влияния не оказы-
18 Данные Р. Е. Либинзон (научно-исследовательский институт по биологическим испытаниям химических соединений).
152
Таблица 65
Влияние мивала на некоторые биохимические процессы
Ферментативный процесс или биохимическая реакция Отклонение от контрольных величин в % при концентрации, моль/л заключение
10'3 IO’5 10-7
Фосфодиэстераза цАМФ мозга крыс —5,1 —6,2 —6,2 Не действует
Моноаминооксидаза митохондрий печени крыс —2,7 —11,0 — Не действует
Ацетилхолипэстераза мозга крыс —50 0 0 Ингибитор
Бутирилхолинэстераза сыворотки крови 0 0 0 Не действует
Суммарная аденозинтрифосфа-тазная активность печени крысы +80 +62 +40 Активатор
Связывание с SH-группами глутатиона +5 0 0 Не реагирует
вает. В то же время этот препарат в концентрации 10~4 Мслабо ингибирует ацетилхолинэстеразу мозга крыс. Поэтому можно ожидать, что мивал должен оказывать мягкое стимулирующее действие на процессы в центральной и периферической нервной системе, медиатором которых является ацетилхолин. Мивал вызывает слабое активирующее действие на препарат суммарных АТФ печени крыс. С SH-группами глутатиона он не реагирует.
Чтобы определить влияние мивала на вес печени и селезенки, а также на содержание в этих органах нуклеиновых кислот и белка, препарат вводили крысам ежедневно по 100 мг/кг в течение трех суток. Установлено, что мивал не влияет на содержание ДНК в печени, но несколько повышает содержание ее в селезенке (на 10%). Под влиянием этого препарата количество РНК в печени и селезенке существенно возрастает (на 28 и 23% соответствен-
Таблица 66
Влияние мивала (100 мг/кг) на биосинтез ДНК в регенерирующейся печени крыс
Время введения препарата после ге-паэктомии, ч Включение 3Н-тимидина, ИМП-МИН"! .„_4 10 х МГ ДНК Стимулирование синтеза ДНК, % td~md
Контроль 560,6+25,5 0 0
3 845,2± 105,0 29,8 2,22
8 1745,7+125,0 66,7 9,50
17 1191,0±131,0 51,5 4,77
19 1473,0+83,2 54,5 10,85
153
Рис. 28. Влияние мивала (100 мг/кг) на биосинтез ДНК в регенерирующейся печени крыс.
но), повышается и общее количество белка в обоих органах (на 12 и 22% соответственно). Это указывает, что 1-(хлорме-тил)силатран стимулирует биосинтез РНК и белка в исследованных органах. Его стимулирующее влияние на биосинтетические процессы в селезенке проявляется в большей степени,
чем в печени.
Стимулирующее действие мивала на биосинтез белка в клетках регенерирующейся печени установлено Р. И. Салгаником, Б. И. Рыковой, Н. О. Мысов-ской (Институт цитологии и генетики СО АН СССР). Как известно, нормальные клетки печени осуществляют лишь функционально необходимые биосинтезы. Количество митозов в них составляет 0,8%. При частичной гепаэктомии (удаление 2/3 печени) в клетках оставшейся ее части происходит резкое усиление биосинтезов, ускоряющих клеточное деление. Стимулирующее действие мивала на синтез ДНК в клетках регенерирующейся печени (определенное по включению 3Н-тимидина) иллюстрируется табл. 66 и рис. 28.
Аналогичным образом установлено (по включению 3Н-тимиди-на, 14С-оротовой кислоты и 3Н-лейцина), что мивал интенсифицирует биосинтез ДНК, РНК и белка и в других быстро развивающихся клетках (на 20—60%). Это указывает на необходимость
исследования данного препарата как стимулятора клеточного деления и, прежде всего, биосинтеза нуклеиновых кислот и белка. Влияние мигугена на восстановление регенерирующейся печени крыс изучено на белых крысах-самцах, у которых удалялось 2/3 этого органа [253]. Оперированным животным ежедневно вводилась терапевтическая доза (100 мг/кг) мигугена. Контрольные животные получали соответствующий объем физиологического раствора. Протекание процесса регенерации контролировалось по весу печени. Установлено, что мигуген интенсифицирует восстановление веса печени, увеличивая ее прирост на 11—12 %, и оказывает благоприятное влияние на печень и общее состояние организма.
Дальнейшее исследование влияния мигугена на митотическую активность и размер клеток регенерирующейся печени показало,
что размер клеток печени животных, получавших этот препарат, на 32% больше, чем у контрольной группы [254]. Суммарное количество фаз митозов у подопытных животных возрастает на 73%. Повышается и удельный вес средних митотических фаз (без ранней профазы и телофазы), т. е. прохождение клетками печени начальной и конечной стадий митоза под влиянием мигугена ускоряется.
154
4.8. ДЕЙСТВИЕ НА ЭНДОКРИННЫЕ ФУНКЦИИ
Проведено изучение андрогенной, анаболической, утеротроп-ной, антиэстрогенной, гестагенной, глюкокортикоидной, противовоспалительной, минералкортикоидной, антиминералкортико-идной и андренокортикоидной активности мивала [255]. В эксперименте использованы беспородные крысы-самцы весом 50—60 и 180—200 г, крысы-самки 160—180 г, мыши-самки 8—9 г и крольчихи весом 600-800 г. Мивал вводился животным в желудок в виде суспензии крахмальной слизи в дозе 100 мг/кг.
Андрогенная активность определялась по увеличению веса семенных пузырьков и вентральной простаты, анаболическое действие — по увеличению веса мышцы levator ani у инфантильных архидэктомированных крыс при четырехдневном введении препарата. Антиандрогенцый эффект оценивался по способности мивала подавлять повышение веса семенных пузырьков и вентральной простаты у гонадэктомированных крыс-самцов, вызываемой одновременно введенным пропионатом тестостерона (2 мг/кг в день); регистрировался также вес мышцы. Влияние препарата на вес гонад и некоторых эндокринных желез исследовалось при десятидневном его введении половозрелым крысам-самцам.
Утеротропное действие определялось по повышению общего веса матки и содержания воды в ней у инфантильных мышей-самок при введении мивала в течение 3 дней. Антиэстрогенная активность оценивалась по способности мивала ингибировать увеличение веса матки и накопление в ней воды у инфантильных мышей, вызываемых одновременным введением фолликулина (10 мкг/кг) в течение 3 дней. Гестагенный эффект определялся по влиянию мивала на секреторные изменения слизистой матки инфантильных крольчих, подготовленных введением фолликулина (10 ME) в течение 6 дней. Активность оценивалась по шкале Мак Фейла. Ан-тигестагенное действие устанавливалось по способности мивала ингибировать секреторные изменения слизистой матки у инфантильных крольчих, вызванное прогестероном (0,4 мг). Гонадотропная активность исследовалась по изменению веса долей вентральной простаты у инфантильных крыс-самцов в условиях десятидневного введения препарата. Тимолитическая активность оценивалась по степени инволюции тимуса, противовоспалительная — по торможению развития воспалительной гранулемы у адренэктомированных крыс-самцов при четырехдневном введении препарата.
Глюкокортикоидное действие определялось по повышению содержания гликогена в печени и уровня глюкозы в крови. Мивал вводился в течение 4 дней адреналэктомированным крысам. Содержание гликогена в печени исследовалось с помощью антронового реактива, уровень глюкозы — с применением отечественного препарата глюкозооксидазы. Минералкортикоидное действие оценивалось по экскреции калия и натрия с мочой у адреналэкто-
155
Таблица 67
Влияние мивала на эндокринные функции, регулируемые стероидными гормонами
Активность Оценка * Активность Оценка *
Андрогенная + Тимолитическая +
Анаболическая — Противовоспалительная —
А нтиандрогенная — Глюкокортикоидная ++
Гестагенная — Минералкортикоидная —
Антигестагенпая ++ Антиминералкортикоид- —
пая
Утеротропная — Адренокортикоидная
Антиэстрогенпая — Гонадотропная —
* (+)— слабая активность; (++)— выраженная активность, (—) — отсутствие активности.
мированных крыс. Антиминералкортикоидная активность определялась по блокаде минералкортикоидного действия ацетата дезоксикортикостерона (2 мг/кг) у андреналэктомированных крыс при внутрижелудочном введении мивала. Андренокортикотроппый эффект оценивался по изменению содержания аскорбиновой кислоты в надпочечниках при четырехдневном введении препарата.
Влияние мивала па эндокринные функции, регулируемые в организме стероидными гормонами, полуколичественно отражено в табл. 67, из которой видно, что мивал проявляет существенную антигестагенную активность. При его десятидневном введении неполовозрелым крысам-самцам он активирует гипофиз-аДре-наловую систему, вызывая повышение веса надпочечников и снижение веса тимуса у взрослых крыс; кроме того, препарат вызывает повышение веса яичек и семенных пузырьков.
Мивал также обладает выраженной глюкокортикоидной активностью (табл. 68). Так, при подкожном введении в течение 4 дней он повышает содержание гликогена в печени в 3,4 раза. При этом уровень глюкозы в крови не меняется. Изучение действия мивала на вес гонад и некоторых эндокринных желез пока-
Глюкокортикоидная и противовоспалительная активность мивала при
(3 группы по 20
Препарат Вес животных, г Содержание гликогена в печени, мг
исходный М+т конечный М±т
М+т р
Гидрокортизон * . . Мивал ....... Контроль 135,1 + 1,9 136,6+2,5 135,9+1,8 108,1+2,0 129,4+2,8 123,9±2,0 1864,2+113,7 1885,9+129,4 524,8 +44,9 <0,001 <0,001
* Гидрокортизон вводился в дозе 10 мг/кг в день.
156
зало, что он вызывает увеличение веса семенных пузырьков, повышает вес надпочечников и оказывает слабое тимолитическое действие.
Таким образом, при выключении функции надпочечников мивал оказывает нормализующее влияние на углеводный обмен, стимулируя накопление гликогена в печени, не проявляя при этом выраженного тимолитического эффекта. Мивал не оказывает влияния на вес гонад неполовозрелых крыс, но проявляет стимулирующее действие на функцию их надпочечников.
Это может быть связано с тем, что препарат активизирует гонадотропную систему гипофиза только после завершения ее формирования (на 60—70 день постнатальной жизни, когда вес животных достигает 100—120 г).
4.9. ЛЕЧЕНИЕ РАН, ОЖОГОВ II ЯЗВ
Как известно, кремний является жизненно необходимым элементом эпителиальных и соединительных тканей, которым он придает прочность, эластичность и непроницаемость [1 ]. В указанных тканях он функционирует как сшивающий агент, объединяющий в единую систему протеины и кислые мукополисахариды. По-видимому, этим объясняется стимулирующее действие ряда соединений кремния, в частности силатранов, на процессы регенерации соединительной ткани, и прежде всего коллагена. Имеющиеся данные привели к исследованиям влияния силатранов на процессы заживления ран [256—260]. В ходе их изучено несколько десятков нетоксичных силатранов, положительно действующих на скорость заживления ран лабораторных животных.
Влияние препаратов на репаративные процессы в раневом дефекте исследовалось при различных путях введения в организм животного — подкожно, перорально й местно в виде 5—10%-ных мазей (табл. 69). Из них наиболее перспективными оказались 1-алкоксисилатраны и 1-(хлорметил)силатран. Для лечения контрольных животных использовались мазь Вишневского, синтомици-
Таблица 68
подкожном введении адреналэктомированным крысам в дозе 100мг!кг животных)
Уровень глюкозы в крови, мг Вес тимуса, мг на 100 г веса Вес сухой воспалительной гранулемы, мг
М+т р М+т р М+т Р
90,0+2,6 63,9+5,6 62,5±5,6 <0,001 >0,05 145,2+7,2 .368,2+16,3 380,5+ 21,0 <0,001 >0,05 22,6+0,5 38,8+1 38,6+2,2 <0,001 >0,05
157
Таблица 69
Влияние силатранов, мази Вишневского, синтомициновой эмульсии и цигерола на заживление ран у кроликов *
Серия** Препарат Способ применения Время заживления ран, сут
I 1-Этоксисилатран Подкожно 13
1-Метилсилатран » 17
Контроль » 20
П 1-Этоксисилатран Подкожно 15-
Перорально 16
Местно *** 13
Контроль » 22
III 1-Метоксисилатран Местно *** 14
1-трет-Бутоксисилатран » 15
1-Изопропоксисилатран » 16
1-Метилсилатран » 16
1-Этоксисилатран » 13
1 -X лормети леи латран » 12
Синтомициновая эмуль- » 17
сия
Мазь Вишневского » 18
Контроль » 20
IV 1-Хлорметилсилатран Местно *** 13
1-Этоксисилатран » 16
Цигерол » 18
Контроль » 22
V 1-Хлорметилсилатран Местно (10%-ная 14
мазь)
1-Этоксисилатран » 14
Цигерол » 14
Контроль » 19
* Данные Л. А. Мансуровой, И. Г. Кузнецова, А. Т. Платоновой совместно с авторами.
** В I II, IV и V сериях использовалось по 10 животных, в III — 6. Площадь раны в I, II, III, IV, V сериях составляла соответственно 250, 300, 250, 600 и 300 мм2.
*** Использовалась 5%-ная мазь.
новая эмульсия и цигерол. Опыты поставлены на 204 кроликах, которым наносили кожно-фасциальные раны площадью до 600 мм2.
Первая серия, в которой изучались 1-этоксисилатран (мигуген) и для сравнения метилсилатран, состояла из трех групп животных (по 10 в каждой). Эти соединения ежедневно вводили под кожу в виде водного раствора в дозе 50 мг/кг до полного заживления раневого дефекта {256]. У кроликов, получавших 1-этоксисилатран, на 4—6 сут размеры раны уменьшились вследствие равномерного стягивания всей ее окружности. Вдоль ровного края эпителия, окаймляющего рану, виднелась узкая полоска. На месте раны появлялся струп, под которым без нагноения протекал процесс
158
заживления. После снятия струпа на 13 сут наблюдался подвижный мягкий рубчик, не спаянный с низлежащими тканями, в то время как в контроле в ране сохранились воспалительные явления в виде гиперемии, инфильтрации и отечности краев; через 13 сут раневое отверстие не закрывалось и не рубцевалось. Регенераторные процессы при введении 1-метилсилатрана завершились на 17 сут, а у контрольных животных — через 20 сут (см. табл. 69).
1-Этоксисилатран оказался эффективным для лечения ран и при других путях введения. Так, во второй серии, состоявшей из 40 кроликов, которым наносились кожно-мышечные раны площадью 300 мм2, мигуген (1-этоксисилатран) вводился под кожу и орально в дозе 50 мг/кг, а также в виде 5 %-ной мази на ланолин-вазелиновой основе в равном соотношении. Уже в первые дни уменьшались гиперемия, инфильтрация и отечность ран, которые совершенно исчезали к моменту заживления. Все эти явления наиболее быстро исчезали при использовании 5 %-ной мази препарата.
На 4—6 сут лечения 1-этоксисилатраном края раны покрывались эпителием, становились неподвижными, плотно спаянными с дном раны. На 8—10 сут после снятия струпа в опытных ранах дно было чистым, розовым и находилось на уровне кожных краев раны. Периферические отделы раны представлены широкой зоной эпителия. При местном применении мигугена площадь ран быстро сокращается. Через 12 сут раневой дефект полностью закрылся. При применении мигугена подкожно и орально заживление происходило на 15 и 16 сут (в контрольной группе лишь через 22 дня).
В третьей серии изучались 1-метокси-, 1-этокси-, 1-изопро-покси-, l-mpem-бутокси-, и 1-хлорметилсилатраны в сравнении с известными применяемыми в медицинской практике средствами (мазь Вишневского, синтомициновая эмульсия и цигерол) (см. табл. 69). Кроликам наносились кожно-мышечные раны площадью 250 мм2, которые обрабатывались мазью соответствующего силатрана на ланолин-вазелиновой основе. Воспалительные явления в ранах исчезали при использовании силатранов, особенно 1-хлорметил- и 1-этоксипроизводных. К 8—10 дню раны, леченные мазью этих силатранов, почти полностью эпителизировались, и только в центре имелся маленький участок, покрытый корочкой (рис. 29).
Под влиянием 1-хлорметил- и 1-этоксисилатранов полное закрытие раневого дефекта завершилось на 12-13 сут. Раны, леченные остальными силатранами, полностью заживали на 14—16 сут (см. табл. 69). Во всех случаях в процессе заживления по краю ран наблюдалась хорошо выраженная зона эпителизации, а в центре ран сохранялась корочка, при снятии которой виднелось чистое и розовое дно раны. Процесс регенерации ран, леченных синтомици-новой эмульсией, завершался на 17 сут, леченных мазью Випшев-
159
Рис, 29. Сравнительное ранозаживляющее
действие препаратов мивал и цигерол.
11 М. Г. Воронков, В, М< Дьяков
Рис. 30. Динамика заживления раны, обработанной 5 %-ной мазью мивала (слева) (справа — контроль).
ского — 18; у нелеченных животных заживление ран наступало не ранее, чем через 20 сут.
В четвертой группе сопоставлялись результаты лечения ран животных 5%-ными мазями 1-этокси- и 1-хлорметилсилатранов и цигеролом. Животным наносили раны площадью до 600 мм2, которые в дальнейшем ежедневно обрабатывались соответствующими препаратами. Раны, леченные силатранами, заживали с меньшим отеком, быстрой эпителизацией краев ран и быстрым образованием корки, под которой без нагноения протекал процесс заживления (рис. 30). Процесс регенерации ран при использовании 1-хлорметил- и 1-этоксисилатрана завершался на 13 и 16 сут соответственно, а цигерола — 18 сут (см. табл. 69). Причем заживление протекало без осложнений.
По данным гистологических исследований, при лечении ран силатранами наблюдается более ранняя фибробластическая реак-
162
пия, формирование коллагеновых волокон и дифференцировка соединительной ткани [257]. Повышение концентрации силатранов в мазевой основе до 10% (пятая серия) к дальнейшему ускорению процессов заживления ран не приводит. В этом случае при использовании 1-этокси-, 1-хлорметилсилатрана и цигерола срок полного заживления ран составляет 14 сут. На ранах, леченных силатранами, новообразованный эпителиальный слой толще, чем в контроле и при использовании цигерола. Раны заполнялись свежей соединительной тканью в поверхностных слоях с большим количеством кровеносных сосудов и клеточных элементов, в глубоких слоях содержалось больше промежуточного вещества. Коллагеновые волокна располагались пучками различной толщины и имели в основном горизонтальное направление. В контроле раны полностью не эпигелизировались. Процесс дифференцировки соединительной ткани протекал лучше у животных, леченных силатранами. Полученные данные показали, что при заживлении чистых ран применение силатранов более эффективно, чем использование цигерола, мази Вишневского и синтомициновой эмульсии.
Экспериментальные исследования динамики лейкоцитов и эритроцитов в процессе заживления ран при лечении силатранами (ми-гуген, мивал) проведены на 90 кроликах обоего пола, весом 2,5— 3,0 кг [262]. На спине животных выстригалась шерсть, после чего кожа иссекалась вместе с подкожной клетчаткой. Мышцы рассекались на глубину 3—4 мм, площадь ран составляла 300 мм2. Раны ежедневно обрабатывались 5%-ными мазями мигугена и мивала, а также для сравнения — мазью Вишневского, синтомициновой эмульсией и цигеролом. Контрольная группа животных лечению не подвергалась. У раненых животных изучалось изменение количества эритроцитов, лейкоцитов и лейкоцитарной формулы крови. Кровь бралась из краевой вены уха по общепринятой методике. Для подсчета лейкоцитарной формулы крови мазки фиксировались и окрашивались по Романовскому — Гимза.
В ответ на травму в первые сутки после операции количество эритроцитов снизилось на 300—500 тыс. В последующие дни у животных, леченных силатранами, количество эритроцитов начало повышаться и достигло нормы через 10 дней. В то же время у животных, леченных мазью Вишневского, синтомициновой эмульсией, количество эритроцитов нормализовалось лишь через 15 дней. У нелеченных животных количество эритроцитов не достигало нормы и через 20 сут. В первый день после операции количество лейкоцитов как у леченных, так и у контрольных животных повысилось на 4—5 тыс. [262]. На 5 сут у животных, леченных мазями силатранов, количество лейкоцитов снизилось до 9,0±0,5 тыс., а при лечении мазью Вишневского, синтомициновой эмульсией и цигеролом — до 10,8 ±0,1; 10,2+0,3; и 10,0 + +0,2 тыс. соответственно. У контрольных животных количество лейкоцитов через 5 сут составляло 11,0±0,1 тыс. У животных,
11*
163
леченных мазями силатранов, количество лейкоцитов достигло нормы через 15 сут, т. е. к моменту заживления раны. В то же время при использовании мази Вишневского, синтомициповой эмульсии и цигерола через 15 сут сохраняется некоторый лейкоцитоз. У контрольных животных нормализация содержания лейкоцитов не наблюдалась даже через 20 сут.
Увеличение процентного содержания лимфоцитов на 8—10% как у леченных, так и у контрольных животных стало наиболее характерным изменением лейкоцитарной формулы крови. У всех леченных животных количество лимфоцитов снизилось до нормы к моменту заживления, у нелеченных — заметно позже.
Таким образом, заживление ран при лечении силатранами сопровождается обычной реакцией организма, выражающейся быстропроходящей анемией и умеренным лейкоцитозом. Однако в этом случае все процессы протекают значительно быстрее. Кроме того, изученные силатраны активно подавляют воспалительные процессы, о чем наглядно свидетельствует нормализация содержания лейкоцитов к моменту заживления раны.
Изучение влияния силатранов (1-метил-, 1-этокси-, 1-(хлор-метил)силатраны и 1-(хлорметил)гомосилатран) на процесс заживления ран осуществлено на 260 белых крысах [259]. У животных под эфирным наркозом в затылочной области механическим путем удалялась шерсть с участка 30x40 мм и наносилась рана площадью 120—140 мм2. Кожа удалялась до фасции. После операции ежедневно (до полного макроскопического заживления) на рану наносилась 5%-ная мазь соответствующего силатрана на вазелин-ланолиновой основе. На раны контрольной группы животных накладывалась только мазевая основа. Еще одна контрольная группа крыс лечению не подвергалась. Осмотр и измерение площади ран производились ежедневно до полного их заживления, после чего животных умерщвляли. Из области раны брался кусочек кожи для гистологических исследований.
У животных, леченных 5 %-ной мазью 1-метил- и 1-(хлорметил)-силатрана, раны зажили одновременно с контролем через 28 дней. При использовании мази 1-этоксисилатрана не наблюдалось эпи-телизации кожного дефекта. Характер заживления ран контрольных животных и крыс, леченных мазями на основе силатранов, разный. У животных, на рану которых наносилась только мазевая основа, на ее месте образовался втянутый участок кожи без шерстного покрова. В этом месте содержится умеренное количество клеточных элементов и волокнистых структур, покрытых относительно тонким слоем равномерно расположенного эпителия. В участке регенерации наблюдалась незначительная васкуляризация грануляционной ткани.
Применение мивала привело к выраженной васкуляризации грануляционной ткани, богатой лимфоидноклеточными элементами и умеренным количеством коллагеновых волокон. Поверхность раны закрыта хорошо развитым слоем эпителия, который погру
164
жается в глубину молодой грануляционной ткани. В целом заживший участок кожи не имел втянутости, т. е. обладал нормальной толщиной. Раны, леченные мигугеном (1-этоксисилатрапом), за изученный срок полностью не заживали. Раневой дефект заложен мощным слоем коллагена в виде глыб волокнистых структур. Васкуляризация раневой поверхности слабая, и эпителий ее не покрывал. У краев раны видны островки гиперплазированного эпителия. Соединительная ткань содержала умеренное количество коллагена. Слой эпителия очень тонкий.
Регенерат кожи животных существенно не отличался от контроля для всех изученных силатранов. Микроскопическое изучение внутренних органов животных, леченных мазями силатранов, видимых патологических изменений не обнаружило [259].
При исследовании влияния силатрана-59 на пролиферативнорепаративную функцию соединительной ткани использованы две экспериментальные модели: 1) открытый дефект кожи с имплантированным кольцом, которое препятствует эпителизации раны и позволяет получить чистую грануляционно-фиброзную ткань, 2) экспериментальная стандартная рана [260]. Силатран-59 применялся в виде 0,5- и 5 %-ной мазей на лаполин-вазелиновой основе в течение 7 дней (в случае имплантированных колец) и до полного заживления при экспериментальных ранах. Для изучения биосинтеза коллагена и неколлагеновых белков [263] животным за 12 ч до умерщвления внутрибрюшинно вводилось 15 мКи 14С-пролина/100 г веса тела.
Данные биохимического исследования позволили оценить функциональное состояние клеточных элементов соединительной ткани. Морфологическое исследование дало также представление о процессах эпителизации. Важный показатель пролиферативной функции соединительной ткани — вес образовавшейся гранулемы. Вес грануляционно-фиброзной ткани в имплантированных кольцах у контрольных животных составлял 1,23 ± 0,17 г, у животных, леченных 5%-ной мазью силатрана-59 — 0,74 ± 0,04 и 0,5%-ной мазью — 0,98 ± 0,05 г. Применение 5%-ной мази не вызывало существенных изменений биосинтеза и содержания коллагена, неколлагеновых белков, гликозаминогликанов и нуклеиновых кислот в грануляционно-фиброзной ткани (табл. 70).
Данные этой таблицы свидетельствуют, что под влиянием 0,5%-ной мази силатрана-59 повышается концентрация ДНК, стимулируется биосинтез коллагеновых и неколлагеновых белков, т. е. ускоряются пролиферативно-реперативные процессы в соединительной ткани.
При смазывании открытого дефекта с имплантированным кольцом 0,5%-ной мазью наблюдается наползание эпителия на кольцо и на поверхность гранулемы. Это указывает на резкую интенсификацию его пролиферации. Толщина слоя грануляционно-фиброзной ткани в кольце при воздействии 0,5%-ной мази силатрана-59
165
Таблица 70
Влияние силатрана-59 (1-изопропоксисилатрана) на биосинтез и содержание компонентов грануляционнофиброзной ткани
Группа животных ДНК г/100 г сырой ткани РНК г/100 г сырой ткани Синтез неколлагеновых белков * Синтез коллагена**
имп-мин"! • •IO'3 ИМИ. МИН" К • IO"3 - 1 ИМИ-мин -10
г ткани мг РНК мк моль оксипролина
Контрольная 0,82—1,00 0,55—0,87 5,92—11,7 6,7—15,7 62,8—87,2
Леченная 5%-ной мазью силатрана-59 0,9—2,00 0,49—0,82 11,0—13,7 12,0—26,5 96,5—151,3
р *** 0,005 — 0,01 0,05 0,001
* Включение 14С-пролина в нерастворимую в 5%-ной трихлоруксусной кислоте фракцию гомогената ткани.
** радиоактивность иС-оксипролина.
*** для статистической обработки данных использован непараметрический г-кри-терий Вилкоксона — Манна — Уитни.
достигает 1400 мкм, при смазывании 5 %-ной мазью — 600 мкм. Гистологическое исследование показало, что при применении 0,5%-ной мазина седьмой день происходит более выраженное кол-лагенообразование, чем при использовании 5 %-ной мази силатрана-59. По гистологическим данным, действие 0,5 %-ной мази силатрана-59 на развитие грануляционно-фиброзной ткани не ограничивается чисто количественной стимуляцией: вероятно, указанный силатран оказывает влияние на молекулярную организацию грануляционно-фиброзной ткани, вызывая ускорение и усиление морфогенетического эффекта на процесс эпителизации. При употреблении 5 %-ной мази срок заживления экспериментальных ран сокращается на 20%. Морфологическое исследование заживших ран показало, что в данном случае они отличаются более выраженной васкуляризацией, увеличением количества коллагеновых волокон и более утолщенным по сравнению с контролем слоем эпителия.
При изучении влияния внутрибрюшинного введения силатранов (150 мг/кг) на развитие экспериментальных язв у белых крыс, вызываемых гистамином, выявлено 10 соединений этого класса, оказывающих хорошее противоязвенное действие [261 ]. Их противоязвенный эффект выражается в снижении количества язвенных поражений и отечности слизистой оболочки желудка. По-видимому, силатраны оказывают как защитное, так и профилактическое действие на развитие и течение язвенного процесса в слизистой оболочке желудка при ульцерогенном действии гистамина.
166
Одним из перспективных в этом отношении типов силатранов являются тиониевые соли с общей формулой [RS(R')(CH2)mSi-• (OCH2CH2)n [ОСН(СН3)СН2 ]3_n NJ+Y", где R и R' - органические радикалы, Y = I, Вг [210]. Их противоязвенное действие изучалось на белых крысах. Животные в течение 48 ч получали только воду, затем вводился внутрибрюшинно водный раствор соответствующей тиониевой соли (10% ЛД50) и через 30 мин — водный раствор гистамина (10 мг/кг). Через 24 ч животные декапитировались. Вскрытие жел дка показало, что все исследованные соединения оказывают как защитное, так и профилактическое действие на развитие и течение язвенного процесса в слизистой оболочке желудка. Если в контроле количество образовавшихся язв составляло 8,1, то в опыте их было от 2,3 до 0,5. 1
4.10. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РОСТА ВОЛОС И ШЕРСТИ
Соединения кремния имеют большое значение для процессов роста волос и ногтей человека, а также шерсти, рогов, копыт и когтей животных и перьев птиц. Содержащийся в них кремний функционирует как агент, сшивающий макромолекулы кератина, обеспечивая наряду с дисульфидными мостиками механическую и химическую устойчивость и непроницаемость этих тканей для жидкостей [1].
Все это позволило предположить, что силатраны, способные функционировать как доноры кремния, необходимого живым организмам, стимулирующие биосинтез нуклеиновых кислот, белка и генезис соединительной ткани, могут также интенсифицировать рост волос, шерсти и роговых тканей. Поставленные с этой целью экспериментальные исследования19 полностью подтвердили такое предположение.
Влияние силатранов па рост шерсти лабораторных животных предварительно изучалось в четырех сериях опытов на 90 морских свинках с учетом сезона эксперимента. Препараты вводились орально или наносились на кожу в виде мази. Подбирались животные одного возраста, одинаковой упитанности, клинически здоровые и свободные от кожных заболеваний. Предварительно у животных брался фон — определялись длина, толщина коркового и мозгового вещества волосяного покрова по методу, принятому в овцеводстве.
На правой стороне тела животного выстригалась шерсть с площади в 1 см2. Шерсть тщательно промывалась, обезжиривалась и сушилась, после чего определялся общий вес, средняя длина и толщина волос. По весу образца и количеству содержащихся в нем волосков определялась густота шерстного покрова. Эти дан-
19 Данные Е. В. Бахаревой, А. Т. Платоновой, И. Г. Кузнецова совместно с авторами.
167
Таблица 71
Длина, толщина и густота гиерсти морских свинок
Серия Число волос на 1 см* Средняя длина волос, мм Толщина волос, мкм
I 253+12,4 28+4,0 63+3,6
II 404+3,8 27±1,2 72+3,0
III 306+19,2 33+3,2 61+3,6
ные для трех групп исследованных морских свинок (до получения силатранов) приведены в табл. 71.
После взятия фона в I серии исследований животным вводился с пищей 1-этилсилатран или 1-этоксисилатрап (по 10 мг/кг 5 раз в неделю). Контрольная группа животных содержалась в тех же условиях и получала тот же рацион, но без добавки силатранов. У животных, получавших 1-этоксисилатран и 1-этилсилатран, прирост шерсти составил 6,8% и 4,7% соответственно (по сравнению с фоном). У контрольной группы, напротив, число шерстинок убыло на 17,4% (рис. 31). Изменения длины и толщины волос во всех трех группах не наблюдалось (табл. 72).
Во II серии экспериментов (август—сентябрь 1972 г.) изучалось действие 1-метил- и 1-этоксисилатрана в дозах 10 и 50 мг/кг в день. Препараты давались с кормом 5 раз в неделю в течение 2 мес. За это время прирост шерсти у животных в контрольной группе составил 8,9%. У животных, получавших указанные силатраны, прирост шерсти оказался значительно выше, достигая 40,5% (табл. 73, рис. 32).
В III (июль—ноябрь 1972 г.) и IV (май—август 1973 г.) сериях экспериментов у животных вызывалось облысение путем нанесения 2 %-ной эпилиновой мази. После этого на облысевший участок наносился исследуемый силатран в виде 5—10 %-ной мази. Максимальный эффект наблюдался при использовании 5 %-ной мази 1-этоксисплатрана: прирост шерсти составил 55,4% (табл. 74, рис. 33). При дальнейшем повышении концентрации препарата в мази его эффективность оказывается ниже (см. табл. 74).
Таблица 72
Влияние перорального введения силатранов Н81(ОСН2СН2)3К на шерстный покров морских свинок
X Число волос на 1 см1 Средняя длина волос, мм Толщина волос, мкм Прирост шерсти, %
С2Н6 263+9,2 30±3,2 63±1,6 4,7
С2н6о 525+14,6 30±2,0 72±1,8 6,8
Контроль 376+9,2 36±3,2 65±2,6 —17,4
168
Рис. 31. Прирост шерсти у морских свинок, получавших весною (март — май 1972 г.) орально 1-этокси-(7) и 1-этилсилатран (2) по сравнению с контролем (3). Доза 10 мг/кг в день.
Рис. 32. Прирост шерсти у морских свинок, получавших осенью (август—октябрь 1972 г.) орально 1-метил- ( Z) и 1-этоксисилатран (2) в дозе 10 и 50 мг/кг в день по сравнению с контролем (3).
Морфологические исследования показали, что из изученных соединений максимальным эффектом обладают 1-(хлорметил)- и 1-этоксисилатран. Для гистологического исследования использовались образцы кожи морских свинок, взятые методом биопсии после окончания эксперимента. Из образцов кожи после их обезвоживания и парафинизации делались 2 среза — один по ходу волоса, другой — параллельно поверхности тела животного. Для изучения структуры кожи и ее клеточных элементов срезы окрашивались гематоксилином, азуром, П-эозином и по Ван-Гизону.
Таблица 73
Прирост шерсти морских свинок при пероральном введении силатранов XSi(OCH2CH2)3N
X Доза, мг/кг/день Прирост шерсти. %
сн3 10 36,0
50 40,5
с2н50 10 34,4
С2н5о 50 25,0
Контроль 0 8,9
Таблица 74
Прирост шерсти у морских свинок на эпилированном участке кожи при нанесении мази силатранов XSi(OCH2CH2)3N
X Содержание в мази, % Прирост шерсти (%) по сериям
III IV
с2н5 5 10 15,3 4,5
с2н6о 5 10 55,4 41,4 —
С1СН2 5 43,3
C3H7SCH2 5 28,6
Контроль 0 10,7 15,6
169
' ис. 33. Прирост шерсти на эпилированном участке кожи у морских свинок, леченных 5%-ными мазями мигугена (I), мивала (2) и 1-пропилтиометилсилатрана (3) по сравнению с контролем (4).
В гистологических срезах кожи животных, получавших мивал, не обнаружено резко выраженных морфологических изменений со стороны эпидермиса (265 ]. Некоторые изменения наблюдались со стороны дермы Это выражалось в изменении клеточной формулы соединительной ткани. Доминирующее положение в срезах клеточных элементов занимали фибробласты. Изменения характера вновь образующихся волос не наблюдалось. Их особенностью является нахождение вблизи с основным старым фолликулом одного или двух новых за-
чатков.
Другие исследования, в которых, к сожалению, учитывалась лишь продолжительность отрастания удаленной шерсти животного, проведены на 40 беспородных белых крысах и 20 морских свинках женского пола и одного возраста [266]. У крыс на спине удалялась часть шерсти механическим (бритье) или химическим (де-пилаторий) путем. Исследуемые соединения наносились на кожу в виде 5%-ных мазей на ланолин-вазелиновой основе. Контролем служили крысы, которых смазывали только ланолин-вазелином. Отдельная группа животных, не подвергавшаяся какой-либо обработке, служила сухим контролем. Морским свинкам после механического удаления шерсти скармливалась пища, к которой
введение 10 мг/кг в день морским свинкам. К — контроль (ланолин-вазелин); Kj — сухой контроль; Kjj — контроль (мазь прополиса). 1 — мивал; 2 — 1-метилсилатран; з — силатран-95; 4 — мигуген.
170
Рис. 35. Морские свинки, получавшие орально мивал (10 мг/кг в день) в течение 10 мес (о, б, е).
добавлялся испытуемый препарат в суточной дозе 10 мг/кг. Контрольная группа животных получила тот же рацион, но без добавки силатранов.
Наиболее эффективным при местном применении оказался 1-изопропоксисилатран, под влиянием которого шерсть отрастала за 23 дня (рис. 34). Несколько меньшую эффективность проявил предшественник мивала — хлорметилтриэтоксисилан. В контрольной группе морских свинок шерсть достигла исходного уровня за 25 дней, у животных, получавших 1-(хлорметил)силатран и 1-изо-пропоксисилатран,— за 18 дней (см. рис. 34). 1-Этоксисилатран ускорения роста шерсти (по сравнению с контролем) не вызывал.
Все полученные данные показали, что некоторые силатраны, особенно 1-этокси-, 1-изопропокси- и 1-(хлорметил)силатран эффективно интенсифицируют рост шерсти у животных, не вызывая никаких побочных эффектов (рис. 35). Это позволило передать изученные препараты для клинических исследований как средства для лечения преждевременного выпадения волос (алопеции).
4.11. ВЛИЯНИЕ НА КРОВЬ
Действие силатранов типа XSi(OCH2CH2)3N с X = СН3, С2Нб, СН30, СН3СН2О, (СН3)2СНО, (СН3)3С0 на кровь изучалось in vitro [267]. Они вводились в нативную кровь в дозах 2,5; 5,0; 10,0; 20,0; 25,0 и 30,0 мг/мл. Свертывание крови определялось на стекле и парафине. В качестве контроля использовался физиологический раствор. Все 6 кремнезамещенных силатрана замедляют процесс свертывания крови как на стекле, так и на парафине. Их активность возрастает в следующем порядке изменения X:
(СН3)3СО < (СН3)2СНО < С2Н5 < СН3 < СН3О < СН3СН2О.
Влияние 1-этоксисилатрана и 1-изопропоксисилатрана на процесс свертывания крови показано на рис. 36. Оба 1-алкоксисилат-рана более эффективно влияют на конец процесса свертывания крови, чем на его начало (см. рис. 36). 1-Этоксисилатран обладает значительно большим антикоагулянтным действием на кровь, чем остальные исследованные силатраны [268]. 1-Изопропоксисилат-ран в дозах 5—20 мг/мл свертывания крови не вызывает. Задержка свертывания крови на парафине обусловлена снижением активации фактора Хагемана. Идентичное ускорение свертывания крови на стекле и парафине указывает, что 1-изопропоксисилатран, по-видимому, может в какой-то мере активировать фактор Хагемана.
Результаты исследования влияния некоторых силатранов (1-(хлорметил)-,3, 7, 10-триметил-1-(хлорметил)-, 1-этокси- и 3, 7, 10-триметил-1-этоксисилатран) на процесс свертывания крови иллюстрируются табл. 75, из которой видно, что изученные силатраны существенно повышают тромбиновое время лишь при добавлении в плазму в больших дозах (1000—5000 у/мл). Они также практически не влияют на тромбопластиновое время (кроме 1-этоксисилатрана). Последний же в дозе 5000 у/мл увеличивает этот пока-
172
затель более чем в 2 раза. 3, 7,10-Триметил-1-(хлорметил)силатран и 1-этоксисилатран существенно продлевают время рекальцификации плазмы.
При добавлении ICH2Si(OGH2CH2)3N (в дозе 1000 у/мл) в гипотонические растворы эритроцитарные мембраны приобретают высокую устойчивость к осмотическому току. С понижением концентрации этого соединения с 1000 до 1 у/мл устойчивость эритроцитарных мембран незначительно повысилась. [(CeH6)3PCH2Si • • (OCH2CH2)3N]+I~ оказывает стабилизирующее действие на эритроцитарные мембраны в концентрации 1 у/мл. Зона минимальной осмотической резистентности эритроцитов при этом соответствует 0,46 %-ной концентрации хлорида натрия, а зона максимальной осмотической резистентности находится при концентрации 0,38%, что выше контрольных значений [269].
Наилучшей мембраностабилизирующей активностью обладает 3,7,10-триметил-1-(0,0-диэтилфосфонметил)силатран. Добавление его в инкубационную смесь в дозах 1 у/мл и 10 у/мл вызывает расширение зон гемолиза и значительно повышает максимальную осмотическую резистентность эритроцитов. При снижении концен-
173
Таблица 75
Влияние силатранов на гемокоагуляционные показатели плазмы крови
Соединение Доза, Т/мл Время рекальцификации, с Тромбиновое время, с Тромбопластиновое время, с
1-(Хлорметил)силатран 3, 7, 10-Триметил-1-(хлорметил)сила- 1000 182 117 32
тран 1000 222 51 22
1-Этоксисилатран 5000 228 168 48
3, 7, 10-Триметил-1 -этоксисилатран 5000 145 44 25
Физиологический раствор (контроль) 0 100 20 23
трации этого силатрана до 0,001 у/мл наблюдается максимальный мембраностабилизирующий эффект. Минимальная осмотическая резистентность эритроцитов наступает при концентрации хлорида натрия, соответствующей контрольным значениям. При этом они сохраняют частичную жизнеспособность до конца гемолитического ряда. Во всех случаях практически отсутствует клеточный детрит, а сферуляция эритроцитов мало выражена.
Таким образом, можно ожидать, что 3,7,10-триметил-1-(0,0-диэ-тилфосфонметил)силатран и его аналоги могут оказаться полезными при лечении анемии, сопровождающейся усиленным распадом эритроцитов, консервировании крови, а также при гемотрансфузионной терапии для предотвращения деструкции эритроцитарных мембран.
В дальнейшем исследовано влияние названного силатрана на кислотную резистентность эритроцитов на модели экспериментальной анемии, вызванной тяжелыми металлами [270]. В качестве теста выбран метод кислых эритрограмм, основанный на фотометрической регистрации процесса распада эритроцитов под воздействием соляной кислоты. В кровь здоровых крыс добавлялось 2 мл 0,001 %-ного раствора азотнокислого таллия. Кровь инкубировалась в течение 1 ч при 37°С, затем определялась кислотная резистентность эритроцитов. Соль таллия оказывает резкое гемолитическое действие на красные клетки крови. Начало гемолиза наступало через 120 ± 30 с, максимум распада эритроцитов происходил через 210 ± 30 с (в контроле — 240 ± 30 с). Гемолитический эффект заканчивается через 260 + 100 с. В отдельных случаях гемолиз начинается через 30 с после внесения соли таллия. Максимальный распад эритроцитов достигает 45%, лизис всех эритроцитов заканчивается через 150 с. Для определения влияния силатранов на эритроциты, поврежденные солью таллия, в кровь здоровых крыс добавлялось 2 мл 0,001 %-пого раствора азотнокислого таллия и 3,7,10-триметил-1-(0,0-диэтилфосфонметил)си-латрана (0,1 и 0,01%) в изотоническом растворе хлористого натрия. После этого кровь инкубировалась в течение 1 ч при 37°С. Добавление к эритроцитам, пораженным азотнокислым таллием,
174
Данного силатрана, особенно в концентрации 0,01%, приводит к повышению их устойчивости к гемолизу. Эритрограммы смещаются вправо, максимальный распад эритроцитов снижается до 25%, время их устойчивости увеличивается до 600 + 30 с.
При добавлении 0,1 и 0,01% раствора 3, 7,10-триметил-1-(0,0-диэтилфосфонметил)силатрана (в физиологическом растворе) к крови отравленных нитратом свинца животных наблюдается резкое повышение кислотной резистентности эритроцитов. При этом происходит сдвиг эритрограмм вправо, значительно удлиняется предлитическая фаза (до 240 +60 с), максимальный распад эритроцитов наблюдается в отдельных случаях лишь через 300 + + 60 с. Гемолиз заканчивается через 720 + 30 с.
Все это указывает, что под влиянием 3, 7, 10-триметил-1-(0,0-диэтилфосфонметил)силатрана устойчивость эритроцитов, поврежденных солями тяжелых металлов, к лизирующему агенту значительно повышается за счет стабилизации эритроцитарных мембран. Исследования, проведенные в научно-исследовательском институте по биологическим испытаниям химических соединений ММП СССР, показали, что мивал не действует на генезис циркулирующих в крови мышей антител-гемолизинов и гемоглютини-нов, появляющихся в ответ на иммунизацию животных эритроцитами барана.
4.12. НЕЙРОТРОПНОЕ ДЕЙСТВИЕ
Кремний содержится в тканях головного мозга, где его концентрация составляет 0,3%. Наиболее богаты кремнием твердая мозговая оболочка, кора мозга и мозжечка [271]. Концентрация его в головном мозге зависит от состояния центральной нервной системы. Так, при возбуждении ЦНС количество кремния в ткани мозга уменьшается, а при торможении увеличивается. Обратное явление наблюдается в оттекающей из мозга крови и спинномозговой жидкости. При возбуждении центральной нервной системы количество кремния повышается, при угнетении понижается [271 ]. Особенно заметны колебания концентрации кремния в ткани печени. При возбуждении ЦНС содержание кремния в ней увеличивается. При избытке кремния печень депонирует его, а при недостатке он извлекается из других о рганов.
Рассматривая силатраны как доноры усваиваемого организмом кремния, а также учитывая специфическое действие ряда из них на центральную нервную систему млекопитающих (ср. 4.1), изыскание среди данного класса соединений новых типов психотропных средств представляется весьма перспективным. Уже простейшие 1-органилсилатраны потенцируют наркотическое действие гексабарбитала (табл. 76) [222]. Они проявляют обезболивающий и седативный эффект. Наиболее активным в этом отношении является 1-метилсилатран. Раствор 1-фенилсилатрана, обладающего локальным анестизирующим действием, оказывает блокирующий
175
Т а б л и ц a 76
Влияние 1-органилсилатранов' XSi(OCH2CH2)3N на наркотический аффект, гексабарбитала
X Доза, мг/кг Наркотический аффект, мин М±т Потенцирование наркоза, % Р, %
Контроль — 52±16 — —
СН2“СН 250 87 ±31 166 <0,1
сн3 250 102±37 196 <0,1
Контроль — 34±10 — ——
свн6 0,2 36±6 106 >5
0,4 40±17 118 >5
эффект на проводимость седалищного нерва у крыс [222]. Однако он не влияет на проводимость седалищного нерва лягушки даже при увеличении концентрации в 100 раз. 1-Винилсилатран в дозе 100 мг/кг понижает температуру тела животных более чем на 2° в течение 2,5 ч после введения [222].
По данным Э. Ф. Лаврецкой [1а, б], 1-(хлорметил)силатран в высоких дозах (более 100 мг/кг) оказывает депримирующее действие на центральную нервную систему, проявляя слабый или умеренный седативный эффект. Он выражается также в ослаблении двигательной активности, миорелаксации и снижении реакции на раздражители. Мивал почти в 40 раз снижает спонтанную двигательную активность мышей, в 3 раза увеличивает продолжительност ьгексеналового сна, в 1,5 раза удлиняет ареколиновый тремор.
Изучение действия на ЦНС ряда галогензамещенных 1-алкил-силатранов проведено на белых мышах и крысах [98, 230, 272— 274]. Эффективность действия оценивалась по влиянию на работоспособность и мышечную утомляемость, двигательную активность и мышечную координацию, электрическое раздражение (метод агрессии), торможение болевой реакции при термическом воздействии (термическая пластинка), по наркотическому эффекту тио-пенталнатрия, защитному действию против смертельных доз ко-разола. Наблюдения проводились через 10—15 мин после внутрибрюшинного введения водного раствора исследуемого вещества в дозе 1—10% ЛДб0.
При электрораздражающем действии 1-(3'-фторпропил)сила-тран оказывает сильное угнетающее влияние (табл. 77). 1-(3', 3',3'-Трифторпропил)силатран этого эффекта практически не проявляет. З-Хлорпропилтриэтоксисилан также оказывает угнетающее действие на центральную нервную систему, которое, однако, менее выражено, чем у 1-(3'-фторпропил)силатрана.
Введение 1-(2'-перфторгексил-Г-иодэтил)силатрана животным, получившим смертельную дозу коразола, повышает их выживаемость в 2,7 раза (табл. 78).
176
Таблица 77
Влияние некоторых 3'-фторзамещенных 1-пропилсилатрана и 3-хлор-пропилпгриэтоксисилана на спровоцированную агрессию крыс
Соединение ЛД 50, мг/кг Доза, мг/кг Время начала агрессии*, с
1-(3'-Фторпропил)силатран . . 1-(3', 3', З'-Трифторпропил) си- 223 40 258 + 90 (96+31)
латран 10,3 1 56 + 19 (51 + 13)
З-Хлорпропилтриэтоксисилан . 1500 40 162+38 (51 ±13)
* В скобках приведено среднестатистическое значение времени начала агрессии контрольной группы животных, не получавших препараты.
1-(2'-Перфторпропил-1/-подэтил)силатрап, напротив, оказывает противоположное действие.
Изучение влияния этих же соединений на мышечную утомляемость (третбан — беговая дорожка), на болевые раздражения (термическая пластинка) и потенцирование наркоза тиопенталнат-рия показало, что оба резко понижают двигательную активность животных (табл. 79). При термическом раздражении наиболее сильное действие проявляет 1-(2'-перфторпропил-1'-иодэтил)си-латран. В то же время 1-(2'-перфторгексил-Г-иодэтил)силатран примерно в 5 раз увеличивает наркотический эффект тиопен-талпатрия.
Для исследования транквилизирующей активности 3,7,10-триметил-1-(3',3',3'-трифторпропил)силатрана изучены его способность потенцировать действие снотворных веществ, влияние на спонтанную биоэлектрическую активность подкорковых образований головного мозга, протекторное действие при стрессорных воздействиях и изменение экскреции адреналина и норадреналина с мочой [273]. Исследования проводились на мышах-самцах линии С'С'57(ИГ) весом 40—45 г. Внутрибрюшинное введение 15%-ного водного раствора этанола животным вызывало длительный сон, что позволило использовать его как наркотическое средство.
Таблица 78
Защитное действие некоторых фториодзамещенных 1-алкилси-латранов против смертельной дозы коразола (100 мг/кг)
Соединение ЛД»о< мг/кг Доза, мг/кг Выживаемость %
С6Г13СН2СН151(ОСН2СН2)3Х 3000 40 68,7
C3F7CHaCHISi(OCH2CH2)3N 180 20 18,7
Контроль — — 25,0
12 М. Г. Воронков, В. М. Дьяков
177
Таблица 79
Влияние некоторых фториодзамещенных 1-алкилсилатранов и 3-хлор пропилтриэтоксисилана на двигательную активность крыс
Исследованный силатран повышает продолжительность наркотического сна животных, причем его эффективность возрастает с увеличением дозы:
Доза силатрана, Продолжительность мг/кг сна, мин
О (контроль) 135+18
40 178+11
120 255±14
Спонтанная биоэлектрическая активность подкорковых образований головного мозга при действии этого силатрана изучена на кроликах-самцах породы шиншилла весом 2,2— 2,7 кг. Однако, поскольку этот препарат вводился в дозах 40 и 120 мг/кг в виде раствора в 15%-ном водном спирте, как у опытных, так и у контрольных животных регистрировалась ЭЭГ с характерными для состояния наркоза изменениями [273].
1-0-Силатранильные производные D-маннозы, D-фруктозы и D-арабинозы обладают слабым угнетающим действием на ЦНС [275 ]. Они проявляют умеренный каталептический эффект, не оказывают влияния на продолжительность тиопентал-натриевого наркоза и не устраняют явления фенаминовой стереотипии у крыс. Биологическое действие этих соединений не зависит от строения моносахарида, связанногос силатраниль-ным остатком [275]. Это указывает, что нейротропный эффект названных соединений, по-видимому, обусловлен одним и тем же первичным продуктом их гидролиза—силатранолом-1 HOSi(OCH2CH2)3N. Среди си-
178
латранов имеются соединения, эффективно и специфически действующие на центральную нервную систему. Это позволяет ожидать, что на их основе могут быть найдены новые типы нейро- и психотропных средств.
4.13. ПРОТИВООПУХОЛЕВАЯ АКТИВНОСТЬ И ИММУНОСТИМУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ
В начале нашего столетия морфологические исследования привели Н. Н. Финогенова [276] к заключению, что опухолевая клетка не является всемогущей и решающей в исходе заболевания. При этом он впервые обратил внимание на барьерную роль соединительнотканной стромы. Спустя 20 лет А. А. Богомолец [277] вновь поднял вопрос о защитной функции соединительной ткани при борьбе организма с ростом опухоли. Сравнительно недавно доказано, что не любая соединительная ткань препятствует росту злокачественной опухоли [278]. Например, молодая грануляционная ткань способствует росту опухолевых клеток, тогда как созревающая соединительная ткань тормозит их развитие. Выполненные в течение последнего десятилетия гистологические, гистохимические, ферментологические и люминесцентно-микроскопические исследования злокачественных опухолей позволили установить взаимоотношение между клетками опухолевой паренхимы и соединительно-тканной стромой. Мощный барьер, создаваемый организмом против развития и роста злокачественной опухоли, обусловлен совокупностью ряда факторов, свидетельствующих об активном состоянии соединительной ткани: интенсивное развитие соединительной стромы, отличающейся наличием нейтральных мукополисахаридов и относительно низкими значениями э. д. с. интенсивности люминесцентного свечения, присутствие лимфоидноклеточных элементов, содержащих протеолитические ферменты, и наличие плазмолитических клеток.
Современная химиотерапия располагает солидным арсеналом противоопухолевых препаратов, обладающих различной химической структурой и неодинаковым механизмом действия.
В 60-х годах появились указания на использование некоторых кремнийорганических соединений (комплекс силиконата калия с салициловой кислотой [279] и 2,6-^ис-дифенилгексаметилцикло-тетрасилоксана [280]) для лечения рака простаты, рака легких и остеосаркомы. Однако существующие химиотерапевтические средства, к сожалению, не только малоэффективны, но и высокотоксичны. Их токсическое действие не ограничивается опухолевой клеткой, оно губительно влияет и на соединительную ткань, лимфоидноклеточные элементы, кроветворную систему, паренхиматозные органы и т. д. Более перспективным направлением в химиотерапии представляется интенсификация защитной функции самого организма против злокачественных новообразований, выражающейся в развитии соединительнотканной стромы.
12*
179
Убежденность в перспективности этого нового подхода позволила начать в 1970 г. поиск новых противоопухолевых средств среди силатранов, стимулирующих созревание соединительнотканной стромы [281]. При этом предполагалось, что введение определенных силатранов в организм повысит его сопротивляемость развитию злокачественной опухоли. Результаты экспериментальной проверки такого предположения подтвердили эти ожидания.
Экспериментальное исследование проведено на беспородных белых крысах. Определенной группе животных ежедневно внутрибрюшинно вводился изучаемый силатран в дозе 250 мг/кг в течение 5 дней. На шестой день всем животным прививалась карцинома Уокера. После этого введение силатрана продолжалось еще 10 дней. На 11-й день подопытные животные умерщвлялись. Опухоли и внутренние органы подвергались патоморфологическому анализу.
Гистологические, гистохимические и люминесцентно-микроскопические исследования показали, что после введения ряда силатранов в опухолях у животных обнаруживаются микронекрозы, дистрофически измененные опухолевые клетки и начинается развитие коллагена. Опухолевая ткань характеризовалась обширными некрозами и пролиферацией соединительной ткани по периферии опухоли с коллагеиообразоваиием. В некоторых местах в центральных участках опухоли наблюдались глыбы коллагена. Так называемые жизненные клетки опухолевой паренхимы с пик-нотическими ядрами не имели обычной для опухоли Уокера структуры, а скорее всего напоминали клетки асцитной опухоли Эрлиха (рис. 37). Торможение роста опухоли превышало 50%. Данные статистически достоверны. При этом 1-этоксисилатран не проявил какого-либо токсического действия па внутренние органы. В клетках печени не наблюдались явления жировой дистрофии и опустошения селезенки лимфоидноклеточными элементами, обычно имеющие место при наличии в организме злокачественных опухолей.
В контрольной группе животных, которым силатраны не вводились, изменения в опухолях не обнаружены. У них наблюдались дистрофические явления изменения печени и опустошение селезенки с ничтожным количеством белой пульпы. Таким образом, удалось обнаружить, что 1-этоксисилатран стимулирует образование коллагена, интенсифицирует развитие соединительнотканной стромы, эффективно препятствует тем самым росту опухолевой паренхимы. Надо полагать, что подобными свойствами в большей или меньшей мере должны обладать многие силатраны и некоторые другие соединения кремния.
В продолжение этих исследований недавно изучена противоопухолевая активность карбофункциональных производных силатрана и гомосилатрана [282, 283]. Полученные результаты приведены в табл. 80. Критерием эффективности служила продолжительность жизни подопытных мышей по сравнению с полеченными. Срок наблюдения 60 дней.
180
Рис. 37. Карцинома Уокера 144Х.
а — контроль. После применения 1-этоксисилатрана видны: б — лимфоциты, фибробласты и глыбы коллагена; в — большие глыбы коллагена; г —мощная соединительнотканная капсула, окружающая пикнотически измененные опухолевые клетки.
Таблица 80
Противоопухолевая активность карбофункционалъных производных силатрана XSi(OCH2CH2)2(OCHRCH2)N и гомосилатрана XSi(OCH2CH2CH2)(OCHRCH2)2N
К Продление жизни, %
я я X к л s
я X и 4) о о 2 X R ЛД10, мг/ Доза, мг/ 1 Асцитная опухоль Эрлиха Саркома 3 Лейкемия L5178Y Карцином легких Люйса Аденокарп 1 нома 755
I с2н5 CH2CI 100 17 45 0 _
28 35 0 — —
45 20 —20 — —
60 18 -45 — —•
II СН2=СН CH2C1 30 10 0 — — — '•«
17 10 — — — —
28 40 — — —— —
- 36 -45 -40 — — ——
III СвН6 CH2C1 3,4 0,22 10 — 0 —
0,36 0 Ml 1 0 —
0,60 10 — 0 ' —
1,00 -45 — 0 — —
IV свнь сн=сн2 3,0 0,22 0 — 38 —
0,36 0 м 10 —- —.
0,60 18 —10 —
1,00 -25 — -15 — —.
V С2Н5О сн3 >100 22 -10 25 0 »ч —
36 0 -40 0
60 30 15 0 —»
100 -15 —10 0 —— —
VI СН2СН21^(СН2)2 н — 10 0 —- 0 II —» ——
17 0 0 —- —
z-x С1С СН(СН,)з 28 —40 — 0 — —
VII н — 6 0 — — — --
\= / 10 0 — 0 10 --
17 0 — -20 20 -
28 0 — 0 —20
VIII CHsCON(C4He)CH2 н 45 0 — 0 — —'
75 0 «“ « -55 —- 1
125 18 -50 —
IX CHsCONH(CH2)3 н — 3 0 — 0 15
6 0 — 0 0
10 0 —— 0 -20
17 0 — 0 0 —(
X gich2* н 10 50 —- — — — 11
17 10 0 — —
28 0 0 — «ЧП»
45 0 15 — —
XI CeH6* сн3 — 6 10 — 0 0 ——
10 -10 о 0 20 ——-
17 0 — 0 25
28 0 0 0
Производные гомосилатрана.
Лимфоидные лейкемии L-1210 и Р-388, меланома В1в и гемо-цитобластоз Ла нечувствительны к изученным соединениям. Из соединений I—XI только 1-этил-З-хлорметилсилатран (I) обладает средней противоопухолевой активностью на асцитной опухоли Эрлиха, срок жизни животных продлевается на 35—45% (см. табл. 80). При замене этильной группы у атома кремния на винильную или фенильную (соединения II, III) антибластические свойства исчезают и возрастает токсичность соединений. При введении в положение 3 сплатранового остова винильной группы вместо хлорметильной (соединение IV) слабое влияние на развитие асцитной опухоли Эрлиха сохраняется и появляется антибласти-ческий эффект на лимфоидную лейкемию L 5178Y. 1-(№-Азиридино-этил)силатран (VI), содержащий активную антибластическую этилениминовую группировку, противоопухолевым действием не обладает. Не обнаружен антибластический эффект и у соединения (VII). Ацетамидоалкилсилатраны (VIII, IX) выраженное анти-бластическое действие не проявляют.
Производные гомосилатрана (X, XI), содержащие вместо одного из пятичленных шестичленный цикл, от обычных силатранов по противопухолевой активности практически не отличаются. 1-(Хлорметил)-3-гомосилатран (X) продлевает жизпь мышей с асцитной опухолью Эрлиха на 50%; 3,7-диметил-1-фенилгомоси-латран (XI) на изученные штаммы опухолей не действует. Антибласт ическое действие силатранов не всегда является устойчивым в отличие от противоопухолевых соединений других классов. Это, по-видимому, подтверждает, что силатраны не оказывают непо-средственого влияния на опухолевую клетку, а действуют через иммунореактивные или гормональные системы.
По данным Института цитологии и генетики СО АН СССР20, пероральное введение 1-(хлорметил)силатрана (суспензия в крахмальном клейстере) белым беспородным крысам-самцам с перевитой саркомой 45 в дозе 20 мг/кг продлевает срок их жизни с 26 до 34 дн, т.е на 30%. Использование же высоких доз мивала (400 мг/кг) такого эффекта не дает.
Противоопухолевая активность 1-(хлорметил)силатранасилатра-на (мивала) и 3, 7,10-триметил-1-(хлорметил)силатрана (изомивала) изучена в институте проблем онкологии АН УССР [285].
Исследования проводились на здоровых белых крысах и на крысах с карциномой Герена и саркомой 45. Кроме того, использовались следующие опухолевые штаммы: МТХ-саркома, саркома 180, холангиома РС-1, саркома М-1, эритромиелоз Швецо, лимфо-саркома Плисса. При многократном введении животным мивала в дозе 200 мг/кг начиная с восьмого дня после перевивки опухоли торможение роста карциномы Герена составляло 31,3%. Торможение роста саркомы 45 оказалось незначительным — 14%. Вве
20 Р, И, Салганик и В. М. Поляченко.
183
дение мивала крысам с карциномой Герена в более поздние сроки после перевивки опухоли (12 дней) не предотвращало бурного роста новообразований и последующей гибели животных. Однако средняя продолжительность жизни животных, леченных мивалом, была на 6,3 дня больше, чем в контроле.
Увеличение суточной дозы препарата не приводило к усилению торможения опухолевого роста. Это обстоятельство в сочетании, с данными о невысокой противоопухолевой активности препарата и стимулирующем его влиянии на некоторые реакции системы соединительной ткани дает основание считать, что мивал не оказывает прямого ингибирующего действия на рост опухолей. Наблюдаемое под его влиянием торможение экспериментальных новообразований является, по всей вероятности, результатом стимуляции некоторых защитных реакций организма.
При многократном введении крысам изомивала (ЛД50 = '= 450 мг/кг, ЛД100 = 600 мг/кг) в дозе 50—100 мг/кг наблюдается торможение роста ряда перевитых и индуцированных канцерогеном опухолей в пределах 23,7—55,0%. Наиболее выраженное торможение наблюдалось при лечении изомивалом мышей с саркомой 180 (табл. 81). Противоопухолевая активность изомивала не снижается при пероральном введении препарата. Оптимальные дозы изомивала, при которых лучше проявляется его противоопухолевая активность, составляют 50—100 мг/кг. В отличие от цитотоксических препаратов, увеличение его дозы не приводило к повышению торможения роста опухолей. Противоопухолевый эффект изомивала, очевидно, можно связать со стимуляцией реактив-
Таблица 81
Торможение роста опухолей у мышей и крыс под действием изомивала *
Доза, мг/кг Курс лечения, ДН Путь введения Вид опухоли Торможение роста, % Индекс торможения или эффектив.
20 15 В/б МТХ-саркома 36 1,5
200 15 » » 39 1,6
100 15 » » 55 2,1
100 15 » Саркома 180 55 2,2
50 10 » Карцинома Герена 30 1,4
50 10 Орально » 31 1,4
50 15 В/б Саркома 45 24 1,3
100 15 » » 35 1,7
200 15 » » 23 4,6
50 15 » Рак печени (Холангиома РС-1) 46 1,9
100 15 » Саркома М-1 40 2,0
100 15 Орально » 38 1,8
100 6 В/б Эритромиелоз Швецо 39 1,6
100 7 » Лимфосаркома Плисса 30 1,7
250 7 » » 27 1,4
* Данные К, П. Балицкого, И, Г. Векслера совместно с авторами.
184
ности организма, его защитных противоопухолевых реакций.
Для изучения иммуностимулирующего действия силатранов мивал вводился животным перорально в виде суспензии в 1 %-ном крахмальном клейстере. При многократном его введении здоровым крысам в дозе 100 мг/кг с интервалом 72 ч признаков токсического действия не обнаружено. После пяти инъекций вес животных увеличился на 34,6%, после десяти — на 69,3%. Количество лейкоцитов в периферической крови при этом возросло с 8,9 до 13,6 тыс/мм3 и удерживалось на этом уровне до окончания введения препарата. Мивал не оказывал существенного влияния на комплементарную активность сыворотки крови. Вместе с тем при его применении наблюдалось некоторое повышение коэффициента кожной пробы с трипановой синью (в среднем с 2,2 до 4,5), указывающее на возрастание активности клеточных элементов и волокнистых структур кожи.
Благоприятной особенностью действия мивала является отсутствие при его введении выраженной аутоиммунизации организма. Так, при постановке реакции Клемпарской выработка иммунокомпетентными клетками антител к собственным эритроцитам, характеризующаяся отношением числа бляшкообразующих клеток к общему числу ядросодержащих, составляла после пяти введений препарата 3,8%, после десяти — 1,6 (в норме от 0 до 3%).
Иммуностимулирующее действие изомивала оценивалось в первую очередь по изменениям в весовых коэффициентах иммунокомпетентных органов.
Данные табл. 82 показывают, что у мышей с МТХ-саркомой и крыс с перевитыми опухолями при курсовом введении изомивала
Таблица 82
Влияние изомивала на весовые коэффициенты и количество РОК в селезенке и тимусе у мышей с НАТК-саркомой и у крыс с перевитыми гитаммами опухолей
Вид опухоли Доза препарата, мг/кг Курс лечения, Дни Весовые коэффициенты, мг/на 100 г веса РОК, %
Селезенка Тимус Селезенка Тимус
МТХ-саркома 20 15 570 192 92 80
100 15 572 200 122 84
0 (контроль) 517 181 91 70
Саркома 45 50 15 520 192 120 87
0 (контроль) 421 196 90 61
Холангиома 50 15 709 266 Не опр.
0 (контроль) 600 249
Карцинома Герена 50 10 715 96 54 38
0 (контроль) 540 82 46 33
Лимфосаркома Плисса 250 7 448 90 Не опр.
0 (контроль) 472 180 X
185
(в дозах 50 и 100 мг/кг-сут) повышаются весовые коэффициенты селезенки и тимуса и увеличивается количество функционально активных РОК.
Иммуностимулирующее действие изомивала, введенного здоровым животным (50—100 мг/кг), выражается, помимо повышения весовых коэффициентов тимуса и селезенки и уровня РОК в этих органах, в нарастании общего количества лейкоцитов периферической крови (в среднем с 9,7 до 14,3 тыс/мм3) и в некотором увеличении положительной функции клеточных и волокнистых структур кожи (увеличение ОД с 2,4 до 4,1). Уменьшение суточной дозы до 20 мг/кг сопровождается снижением иммуностимулирующего действия изомивала, а увеличение дозы до 250 мг/кг ведет к существенному снижению весовых коэффициентов тимуса и селезенки в сравнении с контролем.
Предпринята попытка выяснения механизма действия изомивала на клеточный иммунитет, в частности на сенсибилизированные 7-лимфоциты, которые играют решающую роль в реакциях гиперчувствительпости замедленного типа. Морским свинкам, сенсибилизированным кожным аллергеном — 1%-ным раствором динитрохлорбензола (ДНХБ), вводился изомивал в дозе 100 мг/кг. При этом после введения разрешающей дозы ДНХБ реакция гиперчувствительности замедленного типа подопытных морских свинок оказалась выраженной несколько ярче (3,8 4- 0,18), чем в в контроле (3,5 ± 0,22), однако такое различие не является статистически значимым (Р> 0,05).
Приведенные данные позволяют сделать вывод, что мивал и изомивал обладают определенным иммуностимулирующим действием. Оно выражается в повышении лейкопоэза и ряда других иммунологических показателей, что, по всей вероятности, способствует торможению роста некоторых экспериментальных новообразований. Поскольку силатраны имеют низкую токсичность, не оказывают отрицательного действия на здоровые органы й ткани и в то же время в эксперименте на животных дают определенный аптибластический эффект, можно говорить о перспективности дальнейшего изучения этого класса кремнийорганических соединений с целью создания нового типа противоопухолевых средств.
4.14. ДРУГИЕ ВИДЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Исследовано влияние мивала на проницаемость кожных тканей у крыс [284]. У животных на животе выстригалась шерсть, после чего им внутрикожно вводилось 0,2 мл смеси водных растворов (1 : 1) 0,25%-ной трппановой сини и мивала (в дозе 50 и 250 мг/кг). С другой стороны брюшка вводилась смесь 0,1 мл 0,25%-ного раствора того же красителя и 0,1 мл физиологического раствора. Через определенные промежутки времени измерялась площадь образующегося окрашенного пятна, скорость распространения которого характеризует тканевую проницаемость.
186
Таблица 83
Дозч мивала, мг/кг
50
250
Увеличение площади пятна по сравнению с контролем, % за период времени после введения, ч
1 4 24
39,58 42,15 31,83
7,29 15,21 29,65
Таким образом, введение мивала повышает проницаемость тканей кожи, а следовательно, и ее трофику.
Исследовано влияние мигугена на экспериментальный силикоз, вызываемый у крыс разовым интратрахеальньтм введением 50 мг кварцевой пыли [285]. Мигуген вводился подкожно в дозе 250 мг/кг 1 раз в неделю в течение месяца. Через месяц животные умерщвлялись декапитацией, после чего определялся вес легких (сырой и сухой) и лимфоузлов, а также содержание в них липидов и коллагена (табл. 83). Приведенные данные свидетельствуют, что мигуген не только не задерживает развития силикоза, но, наоборот, стимулирует его.
1-(Хлорметил)силатран обладает силикотическим эффектом. Этот препарат вводился крысам интратрахеально в виде суспензии в физиологическом растворе (1 мл) в дозе 250 мг/кг. Для сравнения другой группе животных вводился 1 мл суспензии кремнезема в дозе 250 мг/кг. Мивал оказался более фиброгенным соединением, чем кристобаллит, который до настоящего времени считается одним из самых фиброгенных модификаций кремнезема (табл. 84).
Интратрахеальное введение мивала в легкие вызывает повышение их веса за счет фиброгенеза соединительной ткани, увеличение веса лимфоузлов и повышение содержания липидов и коллагена в легких.
На высокочувствительных к действию мутагенов штаммах микроорганизмов Salmonella typhimuriom ТА 1535 и ТА 1538 установлено, что мивал не оказывает мутагенного действия. Простейшие силатраны XSi(OCH2CH2)3N с X = Н, С6Н5, С1СН2 не обладают радиозащитным действием при лучевой болезни у мышей, вызванной дозой облучения 1000 р. Не обладает им и 3, 7,10-триметил--1-(хлорметил)силатран.
Глава 5
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
В настоящем разделе рассматриваются возможности практического использования силатранов, не связанные с их применением в медицине и сельском хозяйстве. Уже в первых американских патентах, посвященных силатранам [5, 22, 23], указывается на возможность использования этих соединений и их композиций с полиолами для отверждения ряда синтетических смол.
Некоторые карбофункциональные производные 1-алкилсила-транов X(CH8)nSi(OCH2CH2)3N с п - 1—4, X = СН2 СНСО(), О
СН2=С(СН3)СОО, СН^СНСН2О, С6Н9О (3, 4-эпоксициклогек-сил), NC, C6H5NH, HS и др. рекомендованы в качестве стабилизаторов эмульсий, присадок к смазочным материалам, компонентов для модификаторов полимеров, аппретов стекловолокна и стеклотканей, для антистатической обработки различных материалов и облагораживания полиэфирных, эпоксидных и фенолоформаль-дегидных смол [44, 45, 61 ].
Продукты сополимеризации полифторамидоалкилсилатранов CF3(CF2)nC(O)NH(CH2)3Si(OCH2CH2)3N (тг = 0-20) и эпоксиалкилтриалкоксисиланов предложены для придания различным волокнам или твердым материалам масло- и водоотталкивающих свойств [33]. Обработка материалов осуществляется на вальцах или окунанием в водные растворы композиций на основе полифторамидоалкилсилатранов. Таким же образом можно обрабатывать шерстяные изделия, кожи, текстиль (например, ковры), синтетические волокна (нейлон), металлические предметы и стекловолокно.
Некоторые силатраны ингибируют коррозию железа [286]. При оптимальной концентрации 2- 10~4М защитные свойства силатранов оценивались величиной коэффициента торможения К= где i0 и i—скорости коррозии металла в чистой и ингибированной кислотах соответственно. Результаты представлены в табл. 85.
189
Таблица 85
Защитное действие силатранов RSi(OGH2CH2)3N при коррозии металлов
R Коэффициент торможения
Fe (Ih.HCD* Fe (1h.H,SO4) Zn (1H.HC1) Al (3H.HC1)
С2Нв 1,62 1,28 0,80 —
сн8 1,37 1,15 0,76 0,92
н 1,21 1,06 0,94 1,85
Свн6 1,34 1,35 0,69 1,67
сн2=сн 1,63 1,57 0,87 1,03
5-СН8-2-(СН8)аСНСвН3О 1,79 1,21 0,85 1,25
4-(СН3)3ССвН4О 1,33 1,18 0,95 1,41
з-сн3свн4о 1,21 1,12 0,49 1,33
Свнйо 1,27 1,11 - 0,94 1,48
4-С1СвН4О 1,53 1,30 0,81 1,18
* В скобках указана агрессивная среда.
Введение заместителей в молекулу силатрана сопровождается ростом защитного эффекта К для железа и снижением К для цинка и алюминия.
Силатраны представляют определенный практический интерес как удобные алкилирующие, алкенилирующие и арилирующие агенты для получения особочистых органических производных тяжелых металлов [202]. 1-(4'-Карбалкоксифенокси)силатраны, обладающие бактерицидным действием, предложены в качестве консервантов рыбного фарша [28]. Они почти в 2 раза увеличивают допустимый срок его хранения.
Разумеется, возможности практического применения силатранов этим не ограничиваются. И уже в недалеком будущем мы вправе ожидать появления новых областей их использования. В нашей стране в настоящее время налажено опытно-промышленное производство препаратов мивал, мигуген и изомивал на Усолье-Сибир-ском химико-фармацевтическом комбинате и заводе химических реактивов (г. Ангарск). Авторами этой монографии разработан и запатентован простой и удобный метод их получения [35].
ЛИТЕРАТУРА
1. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, Э. Я. Лукевиц. Кремний и жизнь. Рига. «Зинатне», 1971. 327 с; М. G. Voronkov, G. 1. Zelcian, Е. Lukevit. Siliciul si Viata. Bucuresti, Editura Stiintifica, 1974. 337 p; M. G. Voronkov, G. 1. Zelchan, E. Lnkevitz. Silicium und Leben. Berlin, Akademie-Verlag, 1975. 370 S.
la. M.G. Voronkov. Nobel Symposium 40, Biochemistry of Silicon and related, problems. (Abstracts). Stockholm, 1977, p. 27.
16. M. G. Voronkov. In: Biochemistry of Silicon and related problems. L.—N.Y. Plenum Press, 1978, p. 395—474.
2. Я. Я. Балткайс, M. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. «Изв. АН Латв ССР. Сер. хим»., 1964, № 2, 102.
3. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. ХГС, 1965, 51.
4. «Chemical Abstracts, Subject Index», 63, part 2, 328 (1965).
4a. Silicon compounds. Petrarch Systems. Catalog S-2, 1975.
5. A. B. Finestone. Пат. США 2953545, 1960; С. A., 55, 4045 (1961).
6. C. L. Frye, G. E. Vogel, J. A. Hall. «J. Am. Chem. Soc.», 83, 996 (1961).
7. M. G. Voronkov. «Pure Appl. Chem.», 13, 35 (1966).
8. M. G. Woronkow. «Problemy», 23, 667 (1967); «Химия и жизнь», № 6, 69 (1966).
9. M. Г. Воронков. «Вести. АН СССР», № 10,48 (1968); № 11,58 (1972).
10. М. G. Voronkow, G. 1. Seltschan, A. Lapsina, W. A. Pestunowitsch. «Z-Chem.», 8, 214 (1968).
11. Э. Я. Лукевиц, Л. И. Либерт, М. Г. Воронков. «Усп. химии», 39, 2005 (1970).
12. С. L. Frye, G. A. Vincent, W. A. Finzel. «J. Am. Chem. Soc», 93, 6805 (1971).
13. M. G. Voronkov. XXIVth Intern. Congress of Pure and Applied Chemistry. V. 4. London, Butterworths, 1973, p. 45—66.
14. M. G. Voronkov. «Chem. in Britain», 9, 411 (1973).
15. M. G. Voronkov, Kagaku. 28, 213 (1973).
16. M. G. Voronkov. «Ceskoslovenska Farmacie», 22, 406 (1973).
17. B. Melo de Ibarra. «Rev. Inst. mex. petrol.», 6, 31 (1974).
18. M. G. Voronkov. «Ann. Rep. in Medic. Chem.», 10, 265—273 (1975).
19. M. G. Voronkov. In: Jeszcze jeden, pierwiastek zycia, Gdanska, «Polite-chnika», 1975, p. 31.
191
19а. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, В. А. Пестуиович, В. Ф. Сидоркин, С. Н. Тандура, В. П. Барыню к, А. Т. Платонова, И. Г Кузнецов, М. С. Сорокин. В кн.: Фундаментальные исследования Сибирского отделения АН СССР. Новосибирск, «Наука», 1977, с. 170.
20. М. Г. Воронков, В. П. Милешкевич, Ю. А. Ю женевский. Силоксановая связь. Новосибирск, «Наука», 1976. 413 с.; «Усп. химии», 45, 2253 (1976).
21. И. И. Соломенникова, Г. И. Зелчан, Э. Я. Лукевиц. ХГС, 1977 (1299). 21а. В. П. Барышок. Галогенпроизводные силатранов. Канд. дис. Иркутск, ИрИОХ, 1977. 170 с.
22. С. М. Samour. Пат. США 3118921, 1964; С. А., 60, 10715 (1964).
23. А. В. Finestone. Пат. ФРГ 1131681, 1962; Пат. США 3133108, 1964; РЖХ; 1965, 20С170П; С. А., 58, 4598 (1963)..
24. Т. Е. Graham, J. М. С. Thompson. Цитировано noV.Bazant, V. Chvalovsky, J. Ralhovsky. Organosilicon Compounds. Prague, 1965, v. 2.
25. M. Г« Воронков, Г. И. Зелчан. Автор, свид. 165722, 1964; «Бюл. изобрет.», № 20, 15 (1964).
26. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. ХГС, 1965, 210.
27. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. ХГС, 1966, 511.
28. A. Radecki, J. Lukasiak, Z. Ganowiak, S. Vogel. IV Международный симпозиум по химии кремнийорганических соединений. (Тезисы докладов). Т. I, ч. 2. М., 1975, с. 12; «Bromat. Chem. Toksykol.», 9, N 4, 495 (1976); A. Radecki, J. Lukasiak, Z. Jamrogiewic, K. Wrzesniowska. «Acta Pol. Pharm.», 33, 177 (1976).
29. Г. И. Зелчан. Силатраны. Канд. дис. Рига, ИОС АН ЛатвССР, 1967. 199 с.
30. М. Г. Воронков, В. П. Барышок, В. М. Дьяков. ЖОХ, 46, 1188 (1976),
31. Э. Я. Лукевиц, Л. И. Либерт, М. Г. Воронков. Автор, свид. 321120. 1971; «Изв. АН ЛатвССР. Сер. хим.», 1972, 451.
32. J. Lukasiak, A. Radecki, Z. Jamrogiewic. «Rocz. Cliem.», 47,1975 (1973); РЖХ, 1974, 9Ж303.
33. E. Domba, О. Fields. Пат. США 3666538, 1972; РЖХ, 1973, 7С421.
34. Э. Я. Лукевиц, Р. Я. Москович, Э. Лиепинып, И. С. Янковская. ЖОХ, 46, 604 (1976).
35. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков. Автор, свид. 1909965, 1973; Франц, пат. 2311779, 1977; «Изобрет. за рубежом», вып. 24, № 2, 125 (1977), Пат. ФРГ 2522982, 1977; «Изобрет. за рубежом», вып. 24, № 24, 143 (1976).
36. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, В. П. Барышок. ЖОХ, 43, 444 (1973).
37. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, В. П. Барышок. ЖОХ, 45, 1650 (1975).
38. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, В. П. Барышок, С. Н. Тандура, В. Ф. Миронов. ЖОХ, 45, 1902 (1975).
39. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, В. П. Барышок. ЖОХ, 47, 797 (1977).
40. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, Ю. А. Лукина, Г. А. Самсонова, Н. М. Кудяков. ЖОХ, 45, 2010 (1975).
41. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, Г. А. Самсонова, Ю. А. Лукина, Н. М. Кудяков. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1974, 2794.
42. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, Л. И. Губанова. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1974, 657.
192
43. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, О. Н. Флоренсова. ЖОХ, 45, 1902 (1975).
44. S. Koritsek, J. Stepanek. Пат. ЧССР 128408, 1968; РЖХ, 1970, 11С981П-
45. J. Cermak, S. Koritsek, J. Stepanek. Пат. ЧССР 152800, 1974; Франц, пат. 2084799, 1971; Пат. ФРГ 2113217, 1971; РЖХ, 1975. 20Н168П.
46. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, Л. И. Губанова, Ю. А. Лукина. Автор, свид. 523100, 1976; «Бюл. изобрет.», № 28, 64 (1976).
47. М. Г. Воронков, Н. Ф. Чернов, В. М. Дьяков. Автор, свид. 507576, 1976; «Бюл. изобрет.», № 11, 74 (1976).
48. М. Г. Воронков, Л. И. Губанова, В. М. Дьяков. ЖОХ, 45, 1903 (1975).
49. М. Г. Воронков, М. С. Сорокин, В. М. Дьяков, М. В. Сигалов. ЖОХ, 45, 1807 (1975).
50. М. Г. Воронков, С. В. Кирпиченко, Я. Вчелак, В. В. Кейко, В. А. Пес-тунович, В. Хваловский. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1975, 2052.
51. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, Г. А. Самсонова,Н. М. Кудяков, Ю. А. Лукина, Е. К. Вугмейстер. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1975, 2059.
52. М. Г. Воронков, М. С. Сорокин, В. М. Дьяков. ЖОХ, 45, 1394 (1975).
53. М. Г. Воронков, М. С. Сорокин, Ф. П. Клецко, В. М. Дьяков, Н. Н. Власова, С. Н. Тандура. ЖОХ, 45, 1395 (1975).
54. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, М. С. Сорокин, С. Н. Тандура, Н. Ф. Чернов. ЖОХ, 45, 1901 (1975).
55. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, Л. И. Губанова. ЖОХ, 45, 1905 (1975).
56. В. М. Дьяков, М. С. Сорокин, М. Г. Воронков, В. П. Фешин, В. П. Барышок, Г. А. Самсонова, О. Н. Флоренсова, Л. С. Романенко. IV Международный симпозиум по химии кремнийорганических соединений. (Тезисы докладов). Т. I, ч. 2. М., 1975, с. 4.
57. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, В. П. Барышок, Ю. А. Лукина, М. С. Сорокин, Г. А. Самсонова, Л. Т. Москвитина. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 47.
58. Л. В. Оргильянова, Л. М. Ошарова, К. 3. Гамбург, В. М. Дьяков, Н. В. Семенова, А. Т. Платонова, Ф. Э. Реймерс, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 44.
59. Л. В. Оргильянова, К. 3. Гамбург, Н. В. Семенова, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. «Докл. АН СССР», 227, 1486 (1976).
60. М. Г. Воронков, М. С. Сорокин, В. М. Дьяков, Ф. П. Клецко, Н. Н. Власова, ЖОХ, 45, 1649 (1975).
61. К. Н. Grundy, J. D. Crabtree, А. Е. Johnson. Англ. пат. 1243629, 1968; Южно афр. пат. 6806969, 1970; Франц, пат. 1590401, 1970; С. А., 73, 121219 (1970).
62. М. Г. Воронков, М. С. Сорокин, В. М. Дьяков. ЖОХ, 45, 1904 (1975).
63. М. Г. Воронков, М. С. Сорокин, В. М. Дьяков, М. В. Сигалов, В. А. Пе-стунович. ЖОХ, 44, 456 (1974).
64. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, Е. А. Чернышев, Б. М. Табенко, В. И. Савушкина. Автор, свид. 36421, 1973; «Бюл. изобрет.», № 5, 76 (1973).
65. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, В. И. Савушкина, Б. М. Табенко, Е. А. Чернышев. ХГС, 1976, 772.
13 М. Г. Воронков, В. М. Дьяков
193
66. M. G. Voronkov, V. M. D’yakov, О. N. Florentsova, V. P. Baryschok, 1. G. Kusnetsov, V. Chvalovsky. «Collection.», 42, 480 (1977).
67. C. L. Frye. Пат. ФРГ 2004837, 1970; Англ. пат. 1244591, 1970; Франц» пат. 2033943, 1970; Пат. США 3560546, 1971; С. А., 73, 131126 (1970).
68. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, Г. Ф. Цыбуля, И. П. Уртане. ХГС, 1975. 756.
69. М. Г. Воронков, М. С. Сорокин, В. М. Дьяков, Ф. П. Клецко, Н. Н. Власова. Автор, свид. 514841, 1976; «Бюл. изобрет.», № 19, 59 (1976).
70. Е. Popowski-’Пат. ГДР 106389, 1974; РЖХ, 1974, 11Н247П; С. А., 81, 16926 (1974).
71. Е. Popowski, М. Michalik, Н. Kelling. «I. Organomet. Chem.», 88, 157 (1975).
72. Г. И. Зелчан, И. И. Соломенникова, Э. Я. Лукевиц. Автор, свпд. 513978, 1976; «Бюл. изобрет.», № 18, 73 (1976).
73. Г. И. Зелчан. И. И.Соломенникова, Г. И. Зелчан. ЖОХ, 46, (134 1976).
74. С. L. Frye. Пат. США 3461165, 1969.
75. С. L. Frye, G. A. Vincent, G. L. Hauschildt. «J. Am. Chem. Soc.», 88, 2727 (1966).
76. 3. Я. Лукевиц, Л. И. Либерт, M. Г. Воронков. ЖОХ, 38, 1838 (1968).
77. G. Е. Le Grow. Пат. США 3576026, 1971; С. А., 75, 37252 (1972)
78. Г. И. Зелчан, И. И. Соломенникова, Э. Я. Лукевиц, И. С. Янковская, И. Б. Мажейка. IV Международный симпозиум по химии кремнийорга-пических соединений. (Тезисы докладов). Т. I, ч. 1. М., 1975, с. 193.
79. И. И. Соломенникова. Автореф. канд. дис. Рига, ИОС АН ЛатвССР, 1976.
80. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. Автор, свид. 162139, 1964; «Бюл. изобрет.», № 9, 24 (1964).
81. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. Методы получения химических реактивов и препаратов. М., 1966, вып. 14, с. 138.
82. Г. И. Зелчан, М. Г. Воронков. Автор, свид. 192209, 1967; «Бюл. изобрет.»» № 5, 38 (1967).
83. Г. И. Зелчан, М. Г. Воронков. ХГС, 1967, 371.
84. Е. L. Morehouse. Пат. США 3032576, 1962; С. А., 57, 9881 (1962).
85. Е. Lukevics, L. J. Libert, М. G. Voronkov. II Symposium international surlachimie des composes organigues du Silicium. Bordeaux, 1968, p. 123.
86. Э. Я. Лукевиц, Л. И. Либерт, M. Г. Воронков. Автор, свид. 235027, 1969; «Бюл. изобрет.», № 5, 14 (1969).
87. Э. Я. Лукевиц, Л. И. Либерт, М. Г. Воронков. ЖОХ, 39, 1784 (1969).
88. М. А. Белавенцев, В. В. Залескин. Автор, свид. 300470, 1970; «Бюл. изобрет.», № 13, 96 (1971).
89. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. ХГС, 1969, 43.
90. М. Г. Воронков, Г. Ф. Цыбуля, Г. И. Зелчан. Автор, свид. 297639, 1970; «Бюл. изобрет.», № 10, 82 (1971).
91. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. Автор, свид. 242171, 1969; «Бюл. изобрет.» № 15, 25 (1969).
92. Б. Н. Степаненко, В. И. Конков, А. П. Лузин. IV Международный симпозиум по химии кремнийорганических соединений. (Тезисы докладов.). Т. I, ч. 1. М., 1975, с. 195; «Докл. АН СССР», 235, 969 (1977).
194
93. М. Г. Воронков, Г. И« Зелчан, Г. Ф. Цыбуля, П. Г. Вольфсон Автор, свид. 299510, 1971; «Бюл. изобрет.», № 12, 91 (1971).
94. В. М. Дьяков, М. С. Сорокин, М. Г. Воронков. Автор, свид. 550394, 1977; «Бюл. изобрет.», № 10, 62 (1977).
95. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, Н. М. Кудяков. Автор, свид. 466236, 1975; «Бюл. изобрет.», № 13, 56 (1975).
96. В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. ЖОХ, 45, 1903 (1975).
97. В. М. Дьяков, Н. И. Липтуга, Г. А. Самсонова, Ю. А. Лукина, М. Г. Воронков, А. В. Кирсанов. Автор, свид. 572446, 1977; «Бюл. изобрет.», № 34, 55 (1977).
98. В. М. Дьяков, В. П. Барышок, О. Н. Флоренсова, М. Г. Воронков, И. Г. Кузнецов, Л. Т. Москвитина, С. С. Шевченко. Синтез и механизм действия физиологически активных веществ. (Тезисы докладов I Все-союз. конф.). Одесса, 1976, с. 38.
99. И. П. Ерчак. Автореф. канд. дис. Рига, ИОС АН ЛатвССР, 1975.
100. Э. Я. Лукевиц, Н. П. Ерчак. «Изв. АН ЛатвССР. Сер. хим.», 1975, 250; ЖОХ, 47, 809 (1977).
101. Н. F. G. Patient, В. Р. Bush. Англ. пат. 1321616, 1973; С. А., 79, 105741 (1973).
102. В. Э. Удре, Э. Я. Лукевиц. ХГС, 1973, 493.
103. Я. Я. Блейделис. ХГС, 1967, 188.
104. Я. Я. Блейделис. ХГС, 1967, 431.
105. «Chem. Engng. News», 45, № 42, 46 (1967).
106. J. W. Turley, F. P. Boer. «J. Am. Chem. Soc.», 90, 4026 (1968).
107. F. P. Boer, J. W. Turley, J. J. Flynn. «J. Am. Chem. Soc.», 90, 5102 (1968).
108. J. W. Turley, F. P. Boer. «J. Am. Chem. Soc.», 91, 4129 (1969).
109. F. P. Boer, J. W. Turley. «J. Am. Chem. Soc.», 91, 4134 (1969).
110. Я. Я. Блейделис, А. А. Кемме, Г. И. Зелчан, М. Г. Воронков. ХГС 1973, 617.
111. L. Parkanyi, J. Nagy, К. Simon. «Acta Cryst.», B30, 2328 (1974).
112. L. Parkanyi, J. Nagy, K. Simon. «J. Organomet. Chem.», 101, № 1, 11 (1975).
113. А. А. Кемме, Я. Я. Блейделис, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. ЖСХ, 16, 914 (1975).
114. А. А. Кемме, Я. Я. Блейделис, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1976, 2400.
114а. А. А. Кемме, Я. Я. Блейделис, Г. И. Зелчан, И. П. Уртане, 3. Я. Лукевиц. ЖСХ, 18, № 2, 343 (1977).
115. A. Kemme, J. Bleidelis, 1. Solomennikova, G. Zelchan, E. Lukevics. «J. Chem. Soc., Chem. Comm.», 1976, 1041.
115a. А. А. Кемме. Автореф. канд. дис. Рига, 1977.
116. С. Eaborn, К. J. Odell, A. Pidcock, G. R. Scollary. «J. Chem. Soc., Comm.», 317 (1976).
117. В. О. Рейхсфельд, A. M. Евдокимов. В кн.: Кремнийорганические материалы. Л., «Наука», 1971, с. 87.
118. Д. А. Бочвар, Н. П. Гамбарян, Л. М. Эпштейн. «Усп. химии», 45, 1316, (1976).
13«
195
118а. V. A. Pestunovich, V.F. Sidorkin, S. N. Tandura, M.G. Voronkov. Advances in Organometallic Chemistry. (Abstracts). Liblice, 1977, p. 18.
1186. В. Ф. Сидоркин, В. А. Пестунович, M. Г. Воронков. «Докл. АН СССР», 235, 1363 (1977).
119. J. F. Musher. «Angew. Chem.», 81, 68 (1969).
120. А. Н. J. Wang, R. J. Missavage, S. R. Byrn, 1. C. Paul. «J. Am. Chem. Soc.», 94, 7100 (1972).
121. M. Doyle, W. Parker, P. A. Gunn, J. Martin, D. D. Macnicol. «Tetrahedron Lett.», 42, 3619 (1970).
122. N. J. Leonard, J. C. Coll. A. H. J. Wand, R. J. Missavage, I. C. Paul, «J. Am. Chem. Soc.», 93, 4628 (1971).
123. J. C. Coll, D. R. Crist, M. C. G. Barrio, N. J. Leonard. «J. Am. Chem. Soc.», 94, 7092 (1972).
124. M. Г. Воронков, В. В. Кейко, В. Ф. Сидоркин, В. А. Пестунович, Г. И. Зелчан. ХГС, 1974, 613.
125. М. Г. Воронков, В. Ф. Сидоркин, В. А. Шагун, В. А. Пестунович, Г. И. Зелчан. ХГС, 1975, 715.
126. В. Ф. Сидоркин, В. А. Шагун, В. А. Пестунович, М. Г. Воронков. ХГС, 1976, 1347.
126а. В. Ф. Сидоркин, В. А. Пестунович, В. А. Шагун, М. Г. Воронков. «Докл. АН СССР», 233, 386 (1977).
127. V. Prelog. «J. Chem. Soc.», 1950, 420.
128. A. S. Dreiding. «Helv. Chim. Acta», 42, 1339 (1959).
129. . D. Schmid. «Z. anorg. allg. Chem.», 425, 17 (1976).
130. Э. Я. Лукевиц, Г. И. Зелчан, И. И. Соломенникова, 3. Э. Лиепинып, И. С. Янковская, И. Б. Мажейка. ЖОХ, 47, 109 (1977).
131. Э. Я. Лукевиц, И. И. Соломенникова, Г. И. Зелчан, И. А. Юдейка, Э. Э. Лиепиньш, И. С. Янковская, И. Б. Мажейка. ЖОХ, 47, 105 (1977).
132. М. Г. Воронков, И. Б. Мажейка, И. Г. Зелчан. ХГС, 1965, 58.
133. И. Б. Мажейка. Автореф. канд. дис. Рига, 1966.
134. В. А. Четверикова, В. А. Коган, Г. И. Зелчан, М. Г. Воронков, О. А. Осипов. ХГС, 1969, 446.
135. Н С. Янковская, И И. Соломенникова, И. Б. Мажейка, Г. И. Зелчан, Э. Я. Лукевиц. «Изв. АН. ЛатвССР. Сер. хим.», 1975, 366.
136. В. А. Четверикова. Автореф. канд. дис. Ростов н/Д, 1969.
137. И. Б. Мажейка, Л. И. Либерт, Э. Я. Лукевиц, М. Г. Воронков, ХГС. 1968, 561.
138. Э. Я. Лукевиц. «Изв. АН ЛатвССР. Сер. хим.», 1974, 351.
139. Э. И. Ишмаева, О. А. Самарина, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков, А. Н. Пудовик. «Докл. АН СССР», 222, 876 (1975).
139а. О. А. Варнавская. Автореф. канд. дис. Казань, 1977.
140. О. А. Варнавская, Э. А. Ишмаева, В. М. Дьяков, М. С. Сорокин, М. Г. Воронков, А. Н. Пудовик. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1977, 1671
141. В. А. Пестунович, М. Г. Воронков, В. Ф. Сидоркин, Б. X. Копыл опекая, В. А. Шагун, Г. И. Зелчан. ХГС, 1975, 1052.
142. М. Г. Воронков, Г. И. Лебедева, В. А. Пестунович, М. Ф. Ларин, С. Н. Тандура, В. М. Дьяков, В. П. Барышок. XII Всесоюзное Чугаев-
196
ское совещание по химии комплексных соединений. (Тезисы докладов). Ч. 2. Новосибирск, 1975, с. 312.
143. Л. К. Юлдашева, Р. П. Аршинова, Ю. Ю. Самитов, Ю. П. Ромадан, М. Г. Воронков. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1974, 323.
144. О. А. Осипов, В. И. Минкин, А. Д. Гарновский. Справочник по дипольным моментам. М., «Высшая школа», 1971, с. 5.
145. В. И. Минкин, О. А. Осипов, Ю. А. Жданов. Дипольные моменты. Л., «Химия», 1963, с. 69.
146. Ю. П. Егоров, М. Г. Воронков, Т. Б. Луценко, Г. И. Зелчан. ХГС, 1966, 24.
147. Е. Е. Шестаков, М. Г. Воронков, В. О. Рейхсфельд, Г. И. Зелчан. ЖОХ, 43, 308 (1973).
148. М. Г. Воронков, Ю. Л. Фролов, 3. И. Бродская, С. Г. Шевченко, В. М. Дьяков, М. С. Сорокин. «Докл. АН СССР», 228, 636 (1976).
149. Л. Соммер. Стереохимия и механизмы реакций кремнийорганических соединений. М., «Мир», 1966. 190 с.
150. Л. Беллами. Инфракрасные спектры сложных молекул. М., ИЛ, 1963. 590 с.
151. Л. Беллами. Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул. М., «Мир», 1971. 318 с.
152. Н. А. Чумаевский. Колебательные спектры элементоорганических соединений элементов IV Б и V Б групп. М., «Наука», 1971. 243 с.
153. N. N. Greenwood, J. Н. Morris, J. С. Wright. «J. Chem. Soc.», 1964, 4753.
154. М. Zeldin, J. Ochs. «J. Organomet. Chem.», 86, 369 (1975).
155. M. Г. Воронков, С. В. Михайлова, Л. А. Ритевская, Я. А. Эйдуе.. ХГС, 1972, 753.
156. M. Г. Воронков, С. В. Михайлова. ХГС, 1973, 164.
157. М. Г. Воронков, С. В. Михайлова. ХГС, 1972, 1174.
158. М. Г. Воронков, С. Г. Шевченко, 3. И. Бродская, Ю. Л. Фролов, В. П. Барышок, Н. М. Дериглазов, Е. С. Дериглазова, В. М. Дьяков. «Докл. АН СССР», 230, 627 (1976).
158а. В. А. Пестунович, Л. П. Петухов, Т. И. Вакульская, В. П. Барышок, В. К. Турчанинов, Ю. Л. Фролов, М. Г. Воронков. «Изв. АН СССР, сер. хим.», 1978, 1467.
159. В. А. Петухов, Л. П. Гудович, Г. И. Зелчан, М. Г. Воронков. ХГС, 1969, 968.
160. R. Е. Timms. «I. Chem. Soc.», А, 1971, 1969.
161. М. Г. Воронков, Ю. Л. Фролов, О. А. Засядко, И. С. Емельянов. «Докл. АН СССР», 213, 1315 (1973).
162. А. Н. Егорочкин, В. А. Пестунович, М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. ХГС, 1965, 300.
163. В. А. Пестунович. Канд. дис. Рига, ИОС АН ЛатвССР, 1970. 168 с.
164. В. А. Пестунович, М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, 3. Я. Лукевиц, Л. И. Либерт, А. Н. Егорочкин, А. И. Буров. ХГС, 1970, сб. 2, 339.
165. В. А. Пестунович, М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, А. Ф. Лапсинь, 3. Я. Лукевиц, Л. И. Либерт. ХГС, 1970, сб. 2, 348.
166. В. А. Пестунович, Ю. 10. Попелис, 3. Я. Лукевиц, М, Г. Воронков. «Изв. АН ЛатвССР. Сер. хим.», 1973, 365.
197
167. В. А. Пестунович, М. Г. Воронков. Всесоюзная юбилейная конференция по парамагнитному резонансу. (Тезисы докладов). Казань, 1969, с. 171.
168. В. А. Пестунович, С. Н. Тандура, М. Г. Воронков, Э. Т. Липмаа, Т. И. Пехк, Г. Энгельгардт, М. Витановский, В. М. Дьяков, Г. И. Зелчан. IV Международный симпозиум по химии кремнийорганических соединений. (Тезисы докладов). Т. I. ч. 1. М., 1975, с. 191.
169. М. Г. Воронков, В. П. Фешин, В. М. Дьяков, Л. С. Романенко, В. П. Барышок, М. В. Сигалов. «Докл. АН СССР», 223, 1133 (1975).
170. J. Lipowitz. «/. Am. Chem. Soc.», 94, 1582 (1972).
171. A. Daneshrad, C. Eaborn, D. R. M. Walton. «J. Organomet. Chem.», 85, 35 (1975).
172. P. Г. Костяновский, А. К. Прокофьев, В. И. Гольданский, В. В. Храпов, В. Я. Рочев. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1968, 270.
172а. V. A. Pestunovich, S. N. Tandura, М. G. Voronkov, V. Р. Baryshok, G. J. Zelchan, V. 1. Glukhikh, G. Engelhardt, M. Witanowski. «Spectroscopy Lett.», 1978, 11, 000.
173. С. H. Тандура, В. П. Барышок, И. И. Соломенникова. 5-я конференция молодых ученых. (Тезисы докладов). Рига, «Зинатне», 1976, с. 12.
173а. В. И. Глухих, С. Н. Тандура, Г. А. Кузнецова, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. «Докл. АН СССР», 239, 1129, 1978.
174. М. Witanowski, L. Stefaniak, Н. Januszewski, М. G. Voronkov, S.N. Tandura. «Bull. acad. pol. scien. Ser. scien. chim.», 24, N 4, 281 (1976).
175. В. К. Воронов. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1976, 2110.
176. S. N. Tandura, V.A. Pestunovich,V. 1. Glukhikh, V.P. Baryshok, M.G. Voronkov. «Spectroscopy Lett.», 10 (3), 163 (1977).
177. К. Хоккинс. Абсолютная конфигурация комплексов металлов. М., «Мир», 1974. 325 с.
178. С. Н. Тандура, В. А. Пестунович, М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, В. П. Барышок, Ю. А. Лукина. «Докл. АН СССР», 235, 406 (1977).
178а. С. Н. Тандура. Исследование силатранов методом спектроскопии ЯМР ХН, 13С, 14N, 19F и 29Si. Канд. дис. Иркутск, ИрИОХ, 1977. 131 с.
179. В. К- Воронов, В. В. Кейко, В. П. Барышок, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. «Докл. АН СССР», 236, 147 (1977).
180. М. Г. Воронков, В. П. Барышок, С. Н. Тандура, В. Ю. Вит ко векий, В. М. Дьяков, В. А. Пестунович. ЖОХ, 48 (1978).
181. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, Ю. А. Лукина, Л. И. Губанова, Г. И. Самсонова, С. Н. Тандура. «Изв. АН СССР, сер. хим.», № 10, 1978.
182. В. А. Пестунович, С. Н. Тандура, М. Г. Воронков, Г. Энгельгарт, Э. Липмаа, Т. Пехк, В. Ф. Сидоркин, Г. И. Зелчан, В. П. Барышок. «Докл. АН СССР», 240, № 4 (1978).
183. J. Schraml, J. М. Bellama. «Determ, of Org. Struct, by Phys. Meth.», 6, 203 (1976).
184. С. H. Тандура, В. А. Пестунович, M. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, И. И. Соломенникова, Э. Я. Лукевиц. ХГС, 1977, 1063.
185. R. Е. Cramer, Е. Seff. «Acta Crystallogr.», Sect. В., 28, 3281 (1972).
186. M. Witanowski, G. A. Webb. Nitrogen NMR. London — New York, Plenum Press, 1973. 403 p.
198
187. R. Muller, H. J. Frey. «Z. anorg. allg. Chem.», 368, 113 (1969).
188. О. И. Дошлое, M. Г. Воронков, Г. И. Зелчан, Л. В. Капранова. Труды Ирк. Политехи, ин-та. Иркутск, 1973, с. 74.
189. О. И. Дошлов, М. Г. Воронков, Л. В. Капранова, Л. В. Иванцова. Труды Ирк. Политехи, ин-та. Иркутск, 1973, с. 80.
190. М. Г. Воронков, И. С. Емельянов, В. Ю. Витковский, Л. В. Капранова, В. М. Дьяков, В. П. Барышок. ЖОХ, 47, 382 (1977).
191. М. Г. Воронков, И. С. Емельянов, В. М. Дьяков, В. Ю. Витковский, Л. В. Капранова, В. П. Барышок. ХГС, 1976, 1344.
192. А. П. Земляное, А. Т. Шуваев, В. В. Кривицкий, М. Г. Воронков. «Изв. АН СССР. Сер. физ.», 1972, 255.
193. А. П. Земляное, В. В. Кривицкий, А. Т. Шуваев. «Изв. вузов. Физ.», 103, № 12, 149 (1970).
194. А. Т. Шуваев, М. М. Татевосян, Ю. В. Колодяжный, О. А. Осипов, М. Г. Воронков, Т. А. Любезнова. XI Всесоюзное совещание по рентгеновской спектроскопии. Ростов н/Д., 1975, с. 126.
195. А» Т. Шуваев, А. П. Землянов, Ю. В. Колодяжный, О. А. Осипов, В. Н. Елисеев, М. М. Моргунова. ЖСХ, 15, 433 (1974).
195а. R. С. Gray, D. М, Hercules. «Inorganic Chemistry», 16, 1426 (1977).
196. S. Cradock, E. A. V. Ebsworth, J. B. Muiry. «J. Chem. Soc. Dalton», 1975, 25.
197. H. C. Brown, E. A. Fletcher. «J. Am. Chem. Soc.», 73, 2808 (1951).
198. О. А. Самарина, A. H. Верещагин, Э. А. Ишмаева, С. Г. Вульфсон, В. M. Дьяков, В. П. Барышок, М. Г. Воронков, А. И. Пудовик. «Изв. АН СССР. Сер. хим.», 1977, 785.
199. М. Г. Воронков, Г., И. Зелчан. ХГС, 1969, 450.
200. М. Г. Воронков, И. С. Емельянов, Г. И. Зелчан, В. М. Дьяков, И. Г. Кузнецов. ХГС, 1975, 35.
201. A. Daneshrad, С. Eaborn, R. Eidenschink, D. В. М. Walton. «J. Organo met. Chem.», 90, 139 (1975).
202. R. Muller, H. Frey, C. Dathe. Франц, пат. 1559505, 1969; пат. ГДР, 71764. 1970; пат. США 3641082, 1972; С. А., 72, 43877 (1970); РЖХ-1971, 1Н123П.
203. R. Muller, С. Dathe. «I. prakt. Chem.», 22, 232 (1963).
204. R. Muller. «Organomet. Chem. Rev.», 1, 359 (1966).
205. S. Koritsek. Пат. ЧССР 154382, 1974; С. A., 82, 43395 (1975).
206. В. А. Четверикова, А. С. Грищенко, В. А. Коган, Ю. В. Колодяжный, О. А. Осипов, Г. И. Зелчан, М. Г. Воронков. ЖОХ, 40, 1285 (1970).
207. В. А. Четверикова, В. А. Коган, Г. И. Зелчан, О. А. Осипов, М. Г. Воронков. ЖОХ, 40, 1282 (1970).
208. М. Т. Attar-Bashi, С. Eaborn, G. Vend, D. R. M. Walton. «J. Organomet. Chem.», 117, C 87 (1976).
209. V. M. D'yakov, M. G. Voronkov, L. 1. Gubanova, V. P. Baryshok, L. N. Markovsky, N. 1. Liptuga. Advances in EJementoorganic Chemistry, (Abstracts of Papers). Liblice, 1977, p. C-35.
210. M. С. Сорокин, И. Г. Кузнецов, В. М. Дьяков, С. К. Суслова, Т. А. Пу-шечкина, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 17.
199
211. М. Г. Воронков, В. М. Дьяков. В кн.: Химия и практическое применение кремний- и фторорганических соединений. Л., ЛТИ, 1977, с. 3.
212. М. С. Сорокин, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. В кн.: Химия и практическое применение кремний- и фторорганических соединений. Л., ЛТИ, 1977, с. 8.
213. М. С. Сорокин, М. Г. Воронков, В. М. Дьяков. Строение и реакционная способность кремнпйорганических соединений. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 319.
214. М. Г. Воронков, Э. Я. Лукевиц. «Усп. химии», 38, 2173 (1969).
215. М. G. Voronkov. «Pure Appl. Chem.», 19, 399 (1969).
216. М. G. Voronkov. Annual Reports in Medicinal Chemistry. V. 10. New York — San Francisko — London, 1975, p. 265.
216a. K. Brandt. «Acta pharm. toxicol.», 41, suppL, 4, 42 (1977).
217. M. Г. Воронков. В кн.: Исследования в области физики и химии каучуков и резин. Л., 1975, с. 265.
218. М. Г. Воронков, Г. И. Зелчан. IX Менделеевский съезд по общей и при кладной химии. (Рефераты докладов и сообщений). М., 1965, с. 10.
219. С. В. Beiter, М. Schwarcz, G. Grabtree. «Soap. Chem. Spec.», 46, 38 (1970).
220. С. B. Beiter, M. Schwarcz, G. Crabtree. «5-p-Chlorophenylsilatrane, a new single-dose rodenticide», New Jersey, Rahway, 1971, 8; C. A., 73, 120748 (1970).
221. J. H. Greaves, R. Redfern, H. Tinworth. «J. Hyg.», 73, N 1, 39(1974).
222. E. Bien. «Pharmazie», 26, 224 (1971).
223. E. Bien. «Pharmazie», 26, 577 (1971).
224. L. R. Garson, L. K. Kirchner. «J. Pharm. Sci.», 60, N 8, 1113 (1971).
225. V. D. Hulce, R. H. Rech. «Fed. Proc.», 33, 510 (1974).
226. V. D. Hulce, R. H. Rech. Meeting of the Federation of American Society
of Experimental Biologists. (Abstracts of papers). Atlantic City, New Jersey, 1974.
227. 3. Атаре, M. Г. Воронков, С. Гутберга, Г. Зелчан, А. Зиле, А. Кименис, Л. Крузметра, Э. Я. Лукевиц. Кремнийорганические соединения. (Труды совещания). Вып. IV. М., 1966, с. 25.
228. Г. И. Зелчан, М. Г. Воронков. Результаты науч.-иссл. работ по созданию новых пестицидов, внедрению их в производство и применению в сельском хозяйстве. Секция I. Изыскание пестицидов. (Тезисы докл. и сообщ. всесоюз. конференции). М., 1972, с. 3.
229. G. Zelcans, Е. Lukevics. Silicijs dzivaja daba. Riga, «Zinatne», 1976-76 c.
230. С. С. Шевченко, И. Г. Кузнецов, Л. Т. Москвитина, В. Б. Пухнаревич, В. М. Дьяков, А. Т. Платонова. 5-я Конференция молодых ученых. (Тезисы докладов). Рига, «Зинатне», 1976, с. 10.
231. Л. Т. Москвитина, В. Ф. Кононенко, А. Т. Платонова, В. М. Дьяков, О. Н. Флоренсова, Г. П. Татауров, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 45.
232. М. Г. Воронков, А. Т. Платонова, И. Г. Кузнецов, С. Г. Шевченко, Е. А. Мейерова, С. К. Суслова, И. С. Емельянов, В. М. Дьяков, Н. Г. Устинова, Г. И. Зелчан, Э. Я. Лукевиц. «Изв. АН ЛатвССР. Сер. хим.», 1977, 204.
200
233. J. E. Casida, M. Eto, A. D. Moscioni, J. L. Engel, D. S. Milbrath, J. G. Verkade. «Toxicol, appl. pharmacol.», 36, 261 (1976).
234. M. Г. Воронков, H. H. Власова, A. T. Платонова, Ф. П. Клецко, И. И. Цыханская, И. Г. Кузнецов, С. Г. Шевченко, В. В. Садах, С. К. Суслова. «Докл. АН СССР», 229, 1011 (1976).
235. Е. М. Belief, J. Е. Casida. «Science», 182, 1135 (1973).
236 . 3. Франке. Химия отравляющих веществ. Т. 1. М., «Химия», 1973, с. 396.
237. Г. Майер-Боде. Гербициды и их остатки. М., «Мир», 1972, с. 77—141.
238. К. 3. Гамбург. Биохимия ауксина и его действие на клетки растений. Новосибирск, «Наука», 1976. 279 с.
239. Н. В. Семенова, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков, В. Н. Мелкоступова. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 58.
240. К. 3. Гамбург, Л. М. Ошарова, Ю. А. Баскаков, Ю. Г. Пуцыкин, В. М. Дьяков, Л. В. Оргильянова. Механизм действия гербицидов и синтетических регуляторов роста растений и их судьба в биосфере. (Сб. докладов X Междунар. симпозиума). Пущино, 1975, с. 178.
241. В. Я. Тихомирова, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 189.
241а. М. Г. Воронков, Р. Н. Платонова, Р. А. Сваринская, Н. И. Карпова, В. М. Дьяков. «Докл. АН СССР», 241, № 2 (1978).
242. М. Г. Воронков, Л. Н. Алексеева, Б. Бризга, А. Я. Зиле, В. П. Козюков, Л. В. Крузметра, Э. Я. Лукевиц, И. Н. Лященко, В. Ф. Миронов, Н. С. Федотов. «Хим. фарм. ж.», № 5, 26 (1967).
243. Э. Я. Лукевиц, А. Я. Зиле, Л. В. Крузметра, Ю. И. Худобин, М. Г. Воронков. «Хим. фарм. ж.», № 1, 14 (1975).
244. М. Г. Воронков, И. В. Вититнев, В. Ф. Дрозда, В. М. Дьяков, Н. Н. Си-ницкий, Н. Г. Шкаруба. Автор, свид. 531523, 1976; «Бюл. изобрет.», № 38, 9 (1976).
245. И. В. Вититнев, В. Ф. Дрозда, И. Г. Шкаруба, Н. Н. Синицкий, Л. В. Оргильянова. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 170.
246. В. Ф. Дрозда, И. В. Вититнев, Н. Г. Шкаруба, Н. Н. Синицкий, В. И. Скоробогатова, Е. К. Вугмейстер, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 174.
247. М. Г. Воронков, И. В. Вититнев, В. Ф. Дрозда, В.М. Дьяков, Н. Н. Сп-ницкий, Н. Г. Шкаруба, М. С. Сорокин, В. П. Барышок. «Докл. АН СССР», 239, 238 (1978).
248. Н. Г. Шкаруба, И. В. Вититнев, В. Ф. Дрозда, Н. Н. Синицкий, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск. 1977, с. 184.
249. А. А. Ракитин, К. В. Новожилов, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 177.
201
250. М. Г. Воронков, А. Т. Платонова, В. М. Дьяков, К. М. Катруш, А. И. Казакул, И. Г. Кузнецов, Л. А, Мансурова. Автор, свид. 541473, 1977; «Бюл. изобрет.», № 1, 10 (1977).
251. М. Г. Воронков, К. М. Катруш, В. М. Дьяков. «Птицеводство», № 11, 1978; «Изобретатель и рационализатор», № 3, 29 (1978).
252. К. М. Катруш, М. Г. Воронков, В. М. Дьяков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 162.
253. В. Ф. Кононенко, Л. Т. Москвитина, А. Т. Платонова, И. Г. Кузнецов, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 17.
254. В. Ф. Кононенко, О. И. .Минкина, Л. Т. Москвитина, А. Т. Платонова, И. Г. Кузнецов, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 110.
255. А. И. Терехина, Г. И. Грицина, Л. П. Каверина, Л. И. Лисица, Л. Л. Михайлевская. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 17.
256. Л. А. Мансурова, А. Т. Платонова, И. Г. Кузнецов, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 28.
256а. М. Г. Воронцов, А. Т. Платонова, Л. А. Мансурова, И. Г. Кузнецов, Г. И. Зелчан, В. М. Дьяков. Пат. ФРГ 2530255, 1977; С. А., 86, 115 373 (1977). Англ. пат. 1465455, 1977. Франц, пат. 2321295, 1977; «Изобрет. за рубежом», № 8, 101 (1977).
257. Л. А. Мансурова, И. Г. Кузнецов, А. Т. Платонова, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 12.
258. И. Г. Кузнецов, М. Г. Воронков, В. М. Дьяков, А. Т. Платонова. IV Международный симпозиум по химии кремнийорганических соединений- (Тезисы докладов). Т. I., ч. 1. М., 1975, с. 187.
259. Г. А. Григалинович, 3. А. Атаре, И. В. Милякова, Г. И. Зелчан, Э. Я. Лукевиц. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 136.
260. Л. И. Слуцкий, Б. 3. Симхович, Л. 3. Домбровска, Е. Б. Астапенок, Г. А. Григалинович,А.З. Амелин, Г. И. Зелчан, Э. Я. Лукевиц. Биологически активные соединения элементов IV Б группы (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 140.
261. И. Г. Кузнецов, А. Т. Платонова, С. К. Суслова, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 34.
262. Л. А. Мансурова, И. Г. Кузнецов, А. Т. Платонова, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 131.
202
263. Б. 3. Симхович, Т. В. Замараева, Г. И. Зелчан, Э. Я. Лукевиц, В. И. Мазуров. «Биохимия», 42, № 6, 1128 (1977).
264. Е. В. Бахарева, А. Т. Платонова, И. Г. Кузнецов, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 30.
265. Е. В. Бахарева, Н. И. Мартынюк, А. Т. Платонова, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 10.
266. Г. А. Григалинович, 3. А. Атаре, Н. В. Милякова, Г. И. Зелчан, Э. Я. Лукевиц. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 113.
267. С. Г. Шевченко, А. Т. Платонова, В. В. Садах, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 95.
268. В. Б. Казимировская, А. Т. Платонова, А.Е. Пестунович, Н. Н. Власова, Г. П. Васянович, В. М. Дьяков, В. П. Барышок, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IVB группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 99.
269. Н. М. Пинигина, А. Т. Платонова, Ю. Л. Лукина, В. Н. Станкевич, В. П. Барышок, И. М. Цыханская, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 84.
270. Т. А. Ардавичене, Н. М. Пинигина, Ю. Л. Лукина, А. Т. Платонова, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 89.
271. А. И. Кортев, Г. И.'Донцов, А. П. Лящева. Биоэлементы и патология человека. Свердловск, Средне-Уральское кн. изд-во, 1972. 302 с.
272. С. С. Шевченко, И. Г. Кузнецов, А. Т. Платонова, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Тезисы докладов I Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1975, с. 33.
273. В. Б. Винницкий, Ю. П. Шмалько, К. П. Балицкий, М. Г. Воронков, О. Н. Флоренсова, В. М. Дьяков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 74.
274. В. П. Барышок, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков, С. С. Шевченко, И. Г. Кузнецов. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 14.
275. Б. Н. Степаненко, К. С. Раевский, В. И. Конков, Ю. М. Початов, А. П. Лузин. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 80.
276. Н. Н. Финогенов. О развитии рака в связи с проявлением тканевой реакции организма. Автореф. докт. дис. СПб., 1909 г.
277. А. А. Богомолец. Роль физиологической системы соединительной ткани в явлениях иммунитета и неоплазмы. Изб. тр. Т. 2. Киев, 1957, с. 432—439.
278. Ю. М. Васильев. Соединительная ткань и опухолевый рост в эксперименте. М., Медгиз, 1961, 139 с.
279. J, Janet. «Soc. sci. phys. Nat. Bordeaux», 1967, 143.
203
280. D. R. Bennet, B. Aberg. «Acta pharm. toxicol.», 36, sup. Ill, 1—147 (1975).
281. M. Г. Воронков, Г. А. Григалинович, Г. И. Зелчан. «Докл. АН CCGP», 200,'967 (1971).
282. К. П. Балицкий, И. Г. Векслер, В. М. Дьяков, И. Г. Кузнецов, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 153.
283. Г. И. Зелчан, А. Ф. Лапсиня, И. И. Соломенникова, А. Ж. Дауварте, А. А. Зидермане, Э. Я. Лукевиц. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 28.
284. Е. В. Бахарева, И. Г. Кузнецов, А. Т. Платонова, М. Г. Воронков. Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 146.
285. Г. М. Тизенберг, И. Г. Кузнецов, А. Т. Платонова, В. М. Дьяков, М. Г. Воронков. .Биологически активные соединения элементов IV Б группы. (Сб. докладов II Всесоюз. симпозиума). Иркутск, 1977, с. 150.
286. В. В. Кузнецов, В. В. Экилик, В. П. Григорьев, В. А. Коган, В. А. Четверикова, О. А. Осипов, Н. М. Гонтмахер, Г. И. Зелчан. В кн.: Исследования в области коррозии и защиты металлов. Калмыцкое кн. изд-во «Элиста», 1971, с. 13.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....................................................
Введение ......................................................
Глава 1. Способы получения.................................. 8
1.1. Реакции образования силатрановой группировки —
1.1.1. Переэтерификация Si-замещенных триалкоксисиланов........................................ —
1.1.2. Методы получения на основе других соединений типа RSiX3.................................. 15
1.1.3. Расщепление полиорганплсилоксанов .... 16
1.1.4. Синтез из боратранов...................... 17
1.1.5. Способы получения 2-карбасилатранов. ... 18
1.2. Синтезы на основе кремний- и карбофункциональных замещенных силатранов................................ —
1.2.1. Превращения 1-алкокси- и 1-оксисилатранов —
1.2.2. Реакции 1-гидросилатранов................. 20
1.2.3. Реакции 1-галоген- и 1-галогеналкилсилатра-нов............................................. 22
1.2.4. Реакции присоединения к 1-винилсилатранам 23
1.2.5. Превращения аминоалкилсилатранов .... 25
Глава 2. Строение и физические свойства ......................... 26
2.1. Пространственное строение........................ —
2.2. Физико-химические характеристики................ 38
2.3. Дипольные моменты............................... 53
2.4. Колебательные спектры.........'................. 60
2.5. Ультрафиолетовые спектры........................ 65
2.6. Спектры ЯМР..................................... 69
2.7. Спектры ЯКР .................................... 85
2.8. Масс-спектры.................................... 87
2.9. Результаты исследований другими физическими методами .............................................. 92
Глава 3. Химические свойства .................................. 95
3.1. Превращения с расщеплением силатранового ядра —
3.1.1. Реакция гидролиза ......................... —
3.1.2. Прочив реакции........................... 101
3.2. Превращения с сохранением силатранового ядра 102
3.2.1. Реакции комплексообразования............... —
3.2.2. Прочие реакции........................... 105
Глава 4. Биологическая активность. ............................. 107
4.1. Токсичность.................................. —
4.2. Влияние на растения............................ 118
4.3. Влияние на микроорганизмы...................... 133
4.4. Действие на насекомых.......................... 137
4.5. Действие на паразитов животных и растений . . . 147
4.6. Использование в птицеводстве................... 149
4.7. Влияние на активность ферментов и некоторые биохимические реакции................................. 152
4.8. Действие на эндокринные функции................ 155
4.9. Лечение ран, ожогов и язв...................... 157
4.10. Интенсификация роста волос и шерсти.......... 167
4.11. Влияние на кровь.............................. 172
4.12. Нейротропное действие......................... 175
4.13. Противоопухолевая активность и иммуностимулирующее действие.................................... 179
4.14. Другие виды биологического действия.......... 186
Глава 5. Практическое применение................................ 189
Литература.......................................................191
Михаил Григорьевич Воронков Валерий Михаилович Дьяков
СИЛАТРАНЫ
Ответственный редактор
Николай Сергеевич Наметкин
Редактор издательства Л. П. Голышева Художественный редактор Т. Ф. Каминина
Художник А. И. Смирнов
Технический редактор Ф. Ф. Орлова
Корректоры 3. Д. Сабитова, М. В. Спиридонова
ИБ X. 9926
Сдано в набор 29.12.77. Подписано в печать 18. 10. 78.
МН 10288. Формат бОХЭО1/^. Бумага тип. № 2. Обыкновенная гарнитура. Высокая печать. Усл. печ. л. 13.
Уч.-изд. л. 15,2. Тираж 1350 экз. Заказ К» 814. Цена 2 р. 50 к.
Издательство «Наука», Сибирское отделение. 630099, Новосибирск, 99, Советская, 18.
4-я типография издательства «Наука». 630077, Новосибирск, 77, Станиславского, 25.