ИСТИНА

Целью данного проекта является целенаправленное конструирование с применением идеологии «атомарной точности» нескольких семейств карбоксилсодержащих гетероциклических соединений, последующий синтез и исследование их как биологически активных соединений и как компонентов люминесцентных комплексов с редкоземельными элементами. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: целенаправленное конструирование лигандов, отвечающих заданным требованиям; использование молекулярного докинга для поиска круга биомишеней, перспективных для исследуемых рядов соединений; синтез пиразолов, изоксазолов, пиразолинов, би- и полиядерных азолов; синтез комплексных соединений полученных гетероциклов с редкоземельными элементами; изучение строения полученных гетероциклов и их комплексов по порошковым и монокристальным данным; исследование фотофизических свойств полученных гетероциклов и их комплексов; исследование растворимости, кислотности/основности и токсичности полученных гетероциклов и их комплексов; тестирование полученных органических соединений на спрогнозированные и доступные виды активности; тестирование полученных комплексных соединений как люминесцентных меток; создание рекомендаций по практическому использованию синтезированных соединений. Целевые потенциальные препараты для биовизуализации должны обладать существенной эмиссией, хорошей растворимостью в воде (или другом биоинертном растворителе) в недиссоциированной форме и низкой токсичностью. В целевой люминесцирующей структуре должны присутствовать: (а) редкоземельные элементы как источники излучения; (б) гетероциклические органические фрагменты как антенны для абсорбции падающего излучения (Схема, собственно сам гетероцикл, а также группы R, R1, R2); (в) группы, связывающие первые два компонента в устойчивые комплекс; (г) дополнительные функции, обеспечивающие растворимость в воде или супрамолекулярные контакты в твердом теле (Схема, группы R, R1, R2, а также второй гетероатом). Проанализировав литературные данные, мы пришли к выводу, что наиболее перспективными и при этом практически неисследованными являются гетероциклические соединения ряда азолов, содержащие карбоксильную функцию в соседнем с гетероатомом положении. Такой дизайн целевых органических соединений удовлетворяет основным требованиям, которые могут предъявляться как органической молекуле, способной взаимодействовать с мишенью на молекулярном уровне (Схема, слева, представление водородных связей двух типов, образованных гетероатомов и карбоксильной группой), так и требованиям образовывать устойчивые хелатные комплексы, играя роль лиганда анионного типа (Схема, справа, показан хелатный цикл с ионом металла Ln). Как видно из Схемы, предложенные нами карбоксилсодержащие пятичленные гетероциклы идеально соответствуют требованиям, предъявляемым к лигандам. Важным дополнением к необходимым свойствам (анионный кислород-центрированный донор, наличие хорошо поглощающей свет гетероароматической системы) является наличие в альфа-положении по отношению к карбоксилу гетероатомов как самого гетероцикла, так и присоединенного к нему фрагмента, способных к взаимодействию с ионами металлов для увеличения констант комплексообразования и заполнения координационной сферы РЗЭ. Предлагаемые в проекте органические соединения ранее не использовались для получения люминесцирующих комплексов редкоземельных элементов в целях биологической визуализации. В докладе будет рассказано о решении задач дизайна лигандов, их синтеза, получения ряда модельных комплексов с РЗЭ с рассмотрением их ключевых физических и фотофизических характеристик. Литература: Уточникова В.В. «Ароматические карбоксилаты лантанидов и люминесцентные материалы на их основе» / Дисс….докт. хим. наук. Москва, МГУ, 2017; V. Utochnikova, D. Koshelev, A. Medvedko, A. Kalyakina, I. Bushmarinov, A. Grishko, U. Schepers, S. Bräse, and S. Vatsadze / Optical Materials (Amst) – 2017 – V. 74 – P. 191-196; V. Utochnikova, A. Kalyakina, A. Dalinger, A. Vashchenko, E. Latipov, M. Hoffmann, N. Kuzmina, S. Vatsadze, S. Bräse, U. Schepers, Y. Nelyubina / submitted. Благодарности: авторы благодарят грант РФФИ № 16-29-10755 офи_м e-mail: valentina.utochnikova@gmail.com zurabych@gmail.com