Флуоресцентні зонди на основі 3-гідроксихромону: синтез, вивчення спектральних і сенсорних властивостей, випробування в моделях біологічних систем - Автореферат

Флуоресцентні зонди на основі 3-гідроксихромону: синтез, вивчення спектральних і сенсорних властивостей, випробування в моделях біологічних системНауковий керівник: кандидат хімічних наук Пивоваренко Василь Георгійович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, доцент кафедри органічної хімії Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Іщенко Олександр Олександрович, Інститут органічної хімії НАН України, провідний науковий співробітник відділу кольору і будови органічних сполук доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Дорошенко Андрій Олегович, Харківського національного університету ім. Захист відбудеться 15 квітня 2003 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.25 на хімічному факультеті Київського національного університету імені Тараса Шевченка (01033, Київ, вул.У цьому напрямку перспективними є флуоресцентні барвники, молекули яких зазнають фотопереносу протону, тому що це дає можливість ефективного переключення з емісії нормальної збудженої форми на емісію фототаутомеру. Дослідження біологічної системи, такої як ліпідна мембрана, потребує розміщення зонду в певній її області, що робиться за рахунок приєднання до молекули барвника позитивно зарядженої групи. Завдання: (1) оптимізувати умови синтезу 3-гідроксихромонів; (2) синтезувати нові флуоресцентні барвники на основі 3-гідроксихромону; (3) для створених барвників вивчити спектрально-люмінесцентні властивості та їх звязок з будовою молекули барвника; (4) вивчити сенсорні властивості барвників в органічних розчинниках та в більш складних моделях біосистем; (5) створити нові мембранні зонди на основі 3-гідроксихромона та дослідити їхню поведінку в ліпосомах. Удосконалено метод синтезу 3-гідроксихромонів, що дозволило одержати нові флуоресцентні барвники - похідні 3-гідроксифлавону та 2-[бензо[d]фуран-2-іл]-3-гідроксихромону, в яких варіюється довжина конюгованої системи молекули та р-донорність замісників в кінцевих циклах конюгованої системи молекули. Створено сполуки з найбільш довгохвильовим поглинанням та емісією, а також найвищими квантовими виходами емісії серед відомих 3-гідроксихромонів.Застосування похідних 3-гідроксихромону (3ГХ) у якості флуоресцентних зондів перш за все вимагає покращення їх спектрально-люмінесцентних характеристик, зокрема - зміщення їх максимуму поглинання у видиму область, збільшення молярного коефіцієнту екстинкції та квантового виходу флуоресценції. Загальновизнані умови синтезу 3ГХ виявилися неефективними при одержанні похідних з донорними групами (3m, 3j, 4m, 4j), або з анельованими циклами (3f, 3b, 4f і 4b): конденсація у відповідні 2-пропен-1-они відбувалася декілька тижнів, а їх перетворення у 3ГХ за класичною методикою Алгара-Флінна-Оямади призводило тільки до слідів продуктів. У спектрах флуоресценції для них спостерігається та ж тенденція, причому батохромне зміщення існує як для N, так і для Т*-смуги. Усі вивчені БФ-3ГХ мають високі квантові виходи флуоресценції у більшості розчинників. Спектри флуоресценції 3ГХ 4, 4j та 4m у толуолі. викликає значний батохромний зсув Т*-смуги без зміни положення N*-смуги, що збільшує відстань між максимумами для 3f і 4f на 12-17 нм (360-520 см-1) і 7-13 нм (180-320 см-1), відповідно.Однією з найпростіших мікрогетерогенних систем, що моделюють біологічні мембрани, є обернені міцели. Тестування нових зондів у такій системі надає інформацію про їхні сенсорні властивості, яка важлива для подальшої інтерпретації їх поведінки у більш складних системах.В дослідженнях біомембран першорядною задачею є однозначна локалізація зонду у визначеній області ліпідного бішару, яка досягається шляхом введення катіонної групи в молекулу зонду. Синтез F2 та F3 проводився у 5 стадій, починаючи з хлорометилювання 2’-гідроксиацетофенону, з наступною конденсацією у відповідні халкони та окислювальною гетероциклізацією у 6-етоксиметил-похідні 3ГФ. Щоб одержати інформацію про локалізацію зондів у бішарі, були проведені експерименти з гасіння флуоресценції зондів поверхневим, середнім і глибинним нітроксид-міченими фосфоліпідами в диолеїлфосфатидилхолінових (ДОФХ) ліпосомах (метод паралакса). Якщо у розчинниках спектри флуоресценції зондів F2 і F3 дуже схожі, то в усіх вивчених ліпідних мембранах вони значно відрізняються, що є наслідком їх принципово різної локалізації в мембрані. Зонди F1 і F4 демонструють залежність спектрів флуоресценції від складу залишків жирних кислот ліпідів ДОФХ і фосфатидилхоліну яєчного жовтка.2) Розроблено нові двосмугові флуоресцентні барвники, що діють за принципом фотопереносу протону: 2-[бензо[d]фуран-2-іл]-3-гідроксихромони, 2-арил-3-гідроксифуро[3,2-g]хромони та 2-арил-3-гідроксибензо[f]хромони. 3) Показано, що зміною довжини хромофору молекули 3-гідроксихромону та положення р-донорних замісників у ній можна направлено регулювати позиції та співвідношення інтенсивностей смуг кожного з таутомерів у спектрі флуоресценції.

Основний зміст роботи