Создание макроциклических энантиоселективных флуоресцентных молекулярных детекторов с использованием металлокомплексного катализаНИР

Elaboration of macrocyclic enantioselective fluorescent molecular detectors using catalysis by transition metal complexes

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Создание макроциклических энантиоселективных флуоресцентных молекулярных детекторов с использованием металлокомплексного катализа
Результаты этапа: В ходе выполнения Проекта в 2018 г. работы проводилась по следующим направлениям. 1) Осуществлен синтез оптически активных флуоресцентных детекторов на основе производных 3,3’-дизамещенного бифенила и 2,7-дизамещенного нафталина. Для этого 3,3’-дибромбифенил и 2,7-дибромнафталин вводили в реакции Pd(0)-катализируемого аминирования с различными хиральными аминами, получая таким образом соединения, содержащие по два идентичных хиральных поданда. Ряд полученных соединений модифицировали флуорофорными группами, такими как дансил, 7-метоксикумарин, 6-аминохинолин. 2) Проведен синтез макроциклических соединений на основе бифенила и нафталина и модификация их хиральными азотсодержащими подандами и флуорофорными группами. По описанным ранее методикам был синтезирован ряд азот- и кислородсодержащих макроциклов, которые были далее модифицированы 3-бромбензильными заместителями; полученные промежуточные соединения были введены в реакции палладий-катализируемого аминирования с хиральными аминами, и на последней стадии в состав лигандов были введены дансильные флуорфоры. Показаны ограничения по введению флуорофорных групп, налагаемых азотсодержащими хиральными подандами. 3) Макроциклические соединения, содержащие эндоциклический хиральный фрагмента БИНАМа, были получены по методу, разработанному нами ранее, из свободного 2,2’-диамино-1,1’-бинафталина (БИНАМа). В данные макроциклы были введены флуорофорные фрагменты 7-метоксикумарина, также соединения были модифицированы 3-бромбензильными заместителями с целью дальнейшего введения хиральных азотсодержащих подандов методом каталитического аминирования. Часть полученных соединений были снабжены дополнительными экзоциклическими флуорофорными группами (дансил, 7-метоксикумарин). 4) Макробициклические соединения на основе производных БИНАМа синтезированы взаимодействием N,N’-ди(3-бромфенил)замещенного БИНАМа с диаминокаликс[4]аренами, по аналогичной схеме полученные криптанды были модифицированы дансильным и кумариновым флуорофорами. 5) Исследования оптически активных макроциклов в качестве флуоресцентных детекторов проводили с использованием 8 производных бифенила и нафталина, 12 производных макроциклов на основе БИНАМа и 5 каликсарен-БИНАМ-содержащих криптандов. В качестве аналитов использовали 6 пар энантиомеров аминоспиртов, а также следующие катионы: Li(I), Na(I), K(I), Mg(II), Ca(II), Ba(II), Al(III), Fe(II), Co(II), Ni(II), Cr(III), Mn(II), Cu(II), Zn(II), Cd(II), Hg(II), Ag(I), Pb(II) (перхлораты), Ga(III), In(III), Y(III) (нитраты). Большинство из исследованных 25 лигандов оказались пригодными для определения энантиомеров хотя бы одного из аминоспиртов благодаря различному изменению спектров флуоресценции в присутствии противоположных энантиомеров. Также они могут быть использованы в качестве флуоресцентных молекулярных проб или сенсоров на некоторые катионы металлов, в первую очередь, на Cu(II), Al(III), Cr(III), Fe(II). Интересные изменения в спектрах также зачастую обусловлены присутствием In(III), Ga(III).
2 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Создание макроциклических энантиоселективных флуоресцентных молекулярных детекторов с использованием металлокомплексного катализа
Результаты этапа: Pd(0)-Катализируемое аминирование N,N’-ди(бромбензил)замещенных тетраазамакроциклов (циклен, циклам) с (S)-2,2’-диамино-1,1’-бинафталином (БИНАМом) использовано для синтеза хиральных криптандов нового типа. Более высокие выходы получены для производных циклена. Полученные соединения модифицировали дансильными группами для улучшения флуоресцентных свойств соединений. Криптанды и их дансильные производные были исследованы в детектировании энантиомеров 7 аминоспиртов и 21 катиона металлов. С помощью палладий-катализируемого аминирования получены оптически активные производные 3,3’-диаминозамещенного бифенила (в том числе макроциклические), содержащие в своем составе дополнительные флуорофорные группы, такие как дансил и 7-метоксикумарин. Проведены спектральные (УФ, флуоресценция) полученных соединений в присутствии индивидуальных энантиомеров аминоспиртов и солей металлов. Установлено, что одно из полученных соединений может выступать в качестве энантиоселективного флуоресцентного детектора энантиомеров 2-амино-1-пропанола за счет различного изменения спектров флуоресценции, а благодаря характеристическим изменениям в спектрах флуоресценции при добавлении перхлоратов металлов ряд соединений могут выступать в качестве молекулярных проб на катионы Cu(II), Al(III), Cr(III), In(III). Осуществлен синтез 2,7-диаминопроизводных нафталина в условиях палладий-катализируемого аминирования, содержащих по два хиральных заместителя и флуорофорных фрагмента (дансил, 7-метоксикумарин, 6,7-диметоксикумарин, 6-аминохинолин). Изучены спектры УФ и флуоресценции данных соединений в присутствии индивидуальных энантиомеров аминоспиртов и солей 21 металла. Оценена возможность применения данных соединений в качестве флуоресцентных детекторов оптически активных соединений и металлов. В случае дихинолинового производного в присутствии (S)-лейцинола наблюдается рост эмиссии с максимумом в области более коротких длин волн, нехарактерное для его (R)-изомера, что может быть использовано для их распознавания. Ряд производных нафталина могут рассматриваться в качестве потенциальных флуоресцентных хемосенсоров на катионы Cu(II) за счет полного тушения флуоресценции в присутствии данного металла.
3 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Создание макроциклических энантиоселективных флуоресцентных молекулярных детекторов с использованием металлокомплексного катализа
Результаты этапа: Синтезированы производные трис(2-аминоэтил)амина и трис(3-аминопропил)амина, содержащие флуорофорные группы (дансил, нафталин, хинолин), изучена модификация данных тетрааминов 3-бромфенильными заместителями, показано, что трис(3-аминопропил)амин и его производные обладают большей реакционной способностью в процессах Pd(0)-катализируемого аминирования. Палладий-катализируемое аминирование успешно применено для синтеза макроциклов, содержащих структурные фрагменты трис(3-аминопропил)амина, фениленовые и бифенильные ароматические спейсеры. Синтезированы хиральные макроциклические соединения на основе (S)-1,1’-бинафталин-2,2’-диамина и трис(3-аминопропил)амина, в том числе содержащие дополнительные флуорофорные заместители. Осуществлен синтез N,N’,N”-тризамещенных 1,4,7-триазациклононана и 1,5,9-триазациклододекана, содержащих метоксикумариновые флуорофорные группы, а также производные данных триазациклов с экзоциклическими хиральными и флуорофорными заместителями. В результате исследования флуоресценции синтезированных хиральных макроциклов в присутствии оптически активных аминоспиртов установлено, что три соединения способны надежно распознавать энантиомеры 2-амино-1-пропанола за счет селективного изменения флуоресценции данных энантиоселективных детекторов. Изучение флуоресценции ряда синтезированных соединений разветвленного и макроциклического строения продемонстрировало возможность использования шести из них в качестве флуоресцентных молекулярных проб на катионы Cu(II) за счет селективного тушения или разгорания флуоресценции, а еще одного макроцикла – в качестве мультикатионной молекулярной пробы за счет уникального характера изменения эмиссии в присутствии каждого из следующих металлов: Cu(II), Al(III), Li(I), Ca(II) и Y(III).

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".