Russian Journal of General ChemistryRussian Journal of General ChemistryЖурнал общей химии0044-460X3034-5596The Russian Academy of Sciences66710710.31857/S0044460X23020117QBZRZOArticlesСтатьиResearch ArticleOptimization of conditions for the synthesis of calyx[4]resorcinol conformers containing 4-dimethylammoniophenyl fragments on the lower rim of the molecule based on the response surface methodology using three-level box-behnken plansОптимизация условий синтеза конформеров каликс[4]резорцина, содержащего 4-диметиламмониофенильные фрагменты по нижнему ободу молекулы, на основе методологии поверхности отклика c использованием трехуровневых планов бокса-бенкенаBakeevaR. FБакееваР. Фgurf71@mail.ruParfenovaA. GПарфеноваА. ГShatalovavN. IШаталоваН. ИSopinV. FСопинВ. ФGavrilovaE. LГавриловаЕ. ЛKazan National Research Technological UniversityКазанский национальный исследовательский технологический университет15022023932NO2 (2023)№2 (2023)25326526022025Copyright ©; 2023, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2023, Российская академия наук2023Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0044-460X/article/view/667107

The response surface methodology using three-level Box-Behnken plans was applied in order to optimize the yield of the cone and chair conformers in the synthesis of calix[4]resorcinol functionalized with 4-dimethylammoniophenyl group along the lower rim. We used data from one-factor experiments in which the temperature, reaction time, and molar ratio of HCl to the reactants of the reaction mixture were varied to plot the response surfaces. The ratio of conformers was calculated based on the analysis of 1H NMR spectra of the products isolated from the reaction mixture. The adequacy of the proposed mathematical models for determining the yields of chair and cone conformations is confirmed by a high correlation coefficient ( R 0.99979). Optimal conditions were found for the maximum yield of the chair conformation (50°C, 2 h, molar ratio of HCl to reagents in the reaction mixture is 1-1.5, yield 100%). The optimal conditions for obtaining the cone conformation are: temperature 68.6°С, stirring time in the range of 2.24-6.44 h and the molar ratio of HCl to reagents in the reaction mixture is 2. Carrying out the synthesis under these conditions leads to the yield of the cone conformation in the range of 57.70-58.07%.

С целью оптимизации выхода конформеров конус и кресло в синтезе каликс[4]резорцина, функционализированного 4-диметиламмониофенильным фрагментом по нижнему ободу, была применена методология поверхности отклика c использованием трехуровневых планов Бокса-Бенкена. Для построения поверхностей отклика использовали данные однофакторных экспериментов, в которых варьировались температура, время реакции и мольное соотношение HCl к реагентам реакционной смеси. Соотношение конформеров рассчитывали исходя из анализа спектров ЯМР 1Н продуктов, выделенных из реакционной смеси. Адекватность предложенных математических моделей для определения выходов конформаций кресло и конус подтверждается высоким коэффициентом корреляции ( R 0.99979). Подобраны оптимальные условия для получения конформации кресло (50°C, 2 ч, мольное соотношение HCl:реагенты = 1-1.5, выход 100%) и конформации конус (68.6°С, 2.24-6.44 ч, мольное соотношение HCl:реагенты = 2, выход 57.70-58.07%).

Calix[4]resorcinolcone and chair conformersresponse surface methodologythree-level Box- Behnken designsкаликс[4]резорцинконформеры конус и креслометодология поверхностей откликатрехуровневые планы Бокса-БенкенаШаталова Н.И., Гаврилова Е.Л., Наумова А.А., Бурилов А.Р., Фосс Л.Е., Пудовик М.А., Красильникова Е.А., Коновалов А.И. // ЖОХ. 2005. Т. 75. Вып. 8. С. 1398Shatalova N.I., Gavrilova E.L., Naumova A.A., Krasil'nikova E.A., Konovalov A.I., Burilov A.R., Foss L.E., Pudovik M.A. // Russ. J. Gen. Chem. 2005. Vol. 75. N 8. P. 1327. doi 10.1007/s11176-005-0419-3Шаталова Н.И. Автореф. дис. … канд. хим. наук. Казань, 2008. 20 с.Tunstad L., Tucker J., Dalcanale E., Weiser J. // J. Org. Chem. 1989. Vol. 54. N 6. P. 1305 doi 10.1021/jo00267a015Miso S., Adams R.D., Guo D.-S., Zhang Q.-F. // J. Mol. Struct. 2003. Vol. 659. P. 119 doi 10.1016/j.molstruc.2003.08.004.Guseva E.V., Gavrilova E.L., Naumova A.A., Shatalova N.I., Karimova D.T., Polovnyak V.K., Morozov V.I. // Russ. J. Gen. Chem. 2008. Vol. 78. N 12. P. 2308. doi 10.1134/S1070363208120049Гусева Е.В., Каримова Д.Т., Половняк В.К., Егоров Г.В., Гаврилова Е.Л., Шаталова Н.И., Морозов В.И., Соколова А.В. // Вестн. Казанск. технол. унив. 2009. № 5. С. 288.Пашина И.П. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Москва, 2013. 24 с.Khuri AI. // Biom. Biostat. Int. J. 2017. Vol. 5. N 3. P. 87. doi 10.15406/bbij.2017.05.00133Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Граеновский Ю.В. Планирование при поиске оптимальных условий. М.: Мир, 2004. 725 c.Box G.E.P., Hunter J.S., Hunter W.G., Statistics for Experimenters. Design, Innovation, and Discovery. New York: Wiley-Interscience, 2005. 633 p.Ferreira S.L.C., Bruns R.E., Ferreira H.S., Matos G.D., David J.M., Brandao G.C., Silva E.G.P., Portugal L.A., Reisc P.S., Souza A.S., Santos W. // Analyt. Chim. Acta. 2007. Vol. 597. P. 179. doi 10.1016/j.aca.2007.07.011Бакеева Р.Ф., Гармонов С.Ю., Вахитова О.Е., Сопин В.Ф. // ЖАХ. 2022. Т. 77. № 6. С. 540. doi 10.31857/S0044450222060032Bakeeva R.F., Garmonov S.Yu, Vakhitova O.E., Sopin V.F. // J. Anal. Chem. 2022. Vol. 77. N 6. P. 686. doi 10.1134/S106193482206003XMohammadlou M., Jafarizadeh-Malmiri H., Maghsoudi H. // Green Proc. Synth. 2017. Vol. 6. P. 31. doi 10.1515/gps-2016-0075Simões A.,Veiga F., Figueiras A., Vitorino C.A. // Int. J. Pharm. 2018. Vol. 548. N 1 P. 385. doi 10.1016/j.ijpharm.2018.06.052Li Q., Wang Y., Li Q., Foster G., Lei C. // RSC Adv. 2018. Vol. 8. N 16. P. 8770. doi 10.1039/c7ra13645eJiang C., Sun G., Zhou Z., Lang X., Pang J., Li Y., Zhang X., Feng C., Chen X., Bao Z., Sun Q. // Int. J. Biol. Macromol. 2019. Vol. 121. P. 293. doi 10.1016/j.ijbiomac.2018.09.210Agrawal D., Shrivastava Y., Singh P.K., De S.K. // J. Polymer Res. 2019. Vol. 26. N 7. P. 167. doi 10.1007/s10965-019-1825-2Celebi N., Yildiz N., Calimli A., Demir A.S. // J. Supercr. Fluids. 2008.Vol. 47. N 2. P. 227. doi 10.1016/j.supflu.2008.07.022Jourshabani M., Badiei A., Lashgari N., Ziarani G.M. // Chin. J. Catal. 2015. Vol. 36. N 11. P. 2020. doi 10.1016/S1872-2067(15)60898-1Inger M., Dobrzyńska-Inger A., Rajewski J., Wilk M. // Catalysts. 2019. Vol. 9. N 3. P. 249. doi 10.3390/catal9030249Pinheiro D., Sunaja Devi K.R., Jose A., Karthik K., Sugunan S., Krishna Mohan M. // J. Rare Earths. 2020. Vol. 38. N 11. P. 1171. doi 10.1016/j.jre.2019.10.001Zhang Y., Zhao Q., Tang H., Li H., Li D., Wang Z., Gao X., Wang F. // Korean J. Chem. Eng. 2021. Vol. 38. N 5. P. 989. doi 10.1007/s11814-021-0757-9Guolong Y., Lihui Y. // J. Oleo Sci. 2015. Vol. 64. N 6. P. 673. doi 10.5650/jos.ess14285Sin K.P., Basri M., Rahman M.B.A., Salleh A.B., Rahman R.N.Z.A., Ariff A. // J. Oleo Sci. 2005. Vol. 54. N 10. P. 519. doi 10.5650/jos.54.519Chaibakhsh N., Abdul Rahman M.B., Abd-Aziz S., Basri M, Salleh A.B., Abdul Rahman R.N.Z.R. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2009. Vol. 36. P. 1149. doi 10.1007/s10295-009-0596-xRosly N.Z., Ishak S., Abdullah A.H., Alang Ahmad S.A., Kamarudin M.A., Ashari S.E. // J. Saudi Chem. Soc. 2022. Vol. 26. N 1. P. 10140. doi 10.1016/j.jscs.2021.1014022