Анотація до роботи:

Бурдіна Я.Ф. Аміноліз активованих естерів твердими солями амінокислот в умовах трансфазного каталізу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.03 – органічна хімія. Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецьк, 2004.

Дисертацію присвячено встановленню механізму трансфазного каталізу амінолізу активованих естерів карбонових та сульфонових кислот твердими солями амінокислот в органічних розчинниках у присутності краун-етерів та четвертинних амонієвих солей.

Одержано кінетичні докази топології вказаних реакцій, розглянуто фактори, що впливають на швидкість амінолізу та відповідають за співвідношення реакцій в органічній фазі та на поверхні поділу фаз.

Розроблено підхід до ідентифікації швидкістьлімітуючої стадії у трансфазному каталізі тверда фаза/рідина. Експериментально визначено ряд кінетичних параметрів, що характеризують дифузійні та хімічні процеси у досліджуваній системі: константу швидкості утворення комплексу солі амінокислоти з краун-етером, коефіцієнти розподілу комплексу та субстрату між органічною фазою та -фазою, реакційну здатність ряду субстратів в реакціях, що відбуваються в органічній фазі та на поверхні поділу фаз. Запропонована кінетична розподільна модель для визначення співвідношення об’ємної та інтерфазної реакцій у системі тверда фаза/рідина. Розроблена математична модель ТФК-амінолізу 4-нітрофенілацетату.

Встановлені закономірності можуть бути розповсюджені на широке коло реакцій нуклеофільного заміщення у ТФК-умовах тверда фаза/рідина.

В дисертації наведено результати систематичного дослідження реакції активованих естерів карбонових і сульфонових кислот із твердими солями амінокислот у присутності краун-етерів і четвертинних амонієвих солей в органічних розчинниках. На основі сукупності кінетичних даних та дослідження розподілу реагентів між фазами обґрунтовано механізм трансфазного каталізу у системі рідина/тверда фаза, а також запропоновано новий спосіб синтезу пептидного звязку за методом активованих естерів.

1. Встановлено основні стадії ТФК-амінолізу активованого субстрату у системі органічний розчинник/тверда сіль амінокислоти у присутності трансфазного каталізатора: сорбція каталізатора на тверду фазу, взаємодія твердої солі амінокислоти і каталізатора з утворенням реакційноздатного комплексу, розподіл комплексу і субстрату між фазами та його хімічна взаємодія з субстратом на поверхні поділу фаз та (чи) в органічній фазі.

2. На підставі екстремальної залежності швидкості амінолізу субстрату на поверхні поділу фаз від мікродомішок води у ТФК-системі, радикальної різниці реакційної здатності безводних солей амінокислот та їх кристалогідратів підтверджена гіпотеза про утворення у системі рідина/тверда фаза третьої фази – -фази.

3. Визначено параметри окремих стадій ТФК-процесу в обмежувальних режимах (активація твердої фази та хімічна взаємодія), які були використані для побудови адекватної моделі, що описує швидкість реакції у системі рідина/тверда фаза. Показано, що за умови попередньої активації твердої фази аміноліз субстрату здійснюється у кінетичній області із швидкістьлімітуючою стадією – хімічною взаємодією у -фазі.

4. Встановлено, що в залежності від структури реагентів і каталізатора, властивостей органічного розчинника, вмісту води у твердій фазі стадія взаємодії комплексу сіль амінокислоти–краун-етер з активованим субстратом здійснюється у -фазі (інтерфазний механізм), в об’ємі органічної фази (екстракційний механізм) чи одночасно в обох фазах. Показано, що найбільш кардинально топологічну картину ТФК-реакції змінюють полярні властивості органічного розчинника: при значенні >30 спостерігається, в основному, екстракційний механізм взаємодії, при 5<<20 - інтерфазно-екстракційний, а при 2-3 переважно інтерфазний механізм трансфазного каталізу.

5. Запропоновано підхід до кількісної оцінки внеску швидкостей інтерфазної реакції і реакції в об’ємі органічного розчинника у загальну швидкість витрати субстрату у двофазній системі рідина/тверда фаза із застосуванням кінетичної моделі, яка враховує розподіл реагентів між фазами. Встановлено, що при перенесенні амінолізу субстрату з органічної фази у -фазу значно знижується реакційна здатність комплексу солі амінокислоти з краун-етером. Прискорення реакції, яке забезпечує трансфазний каталізатор, є наслідком концентрування реагентів у -фазі.

6. Показано, що кінетичні закономірності та характер впливу структури реагентів та сольватаційних властивостей розчинника на швидкість хімічної взаємодії однотипні як у випадку об’ємної, так і інтерфазної реакцій, що свідчить про подібність ТФК-системи -фаза/органічний розчинник до ТФК-системи рідина/рідина.

7. Розроблено новий спосіб синтезу N-захищених дипептидів із 4-нітрофенілових естерів N-захищених амінокислот і солей амінокислот в органічному розчиннику у присутності краун-етера як каталізатора трансфазного переносу.