Автореферат (1091891), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Строение конъюгатов было подтвержденоданными УФ-, ИК, ЯМР 1H, 11B, 13C спектроскопии, методами гетероядернойкорреляции {1H 13C} HSQC и {1H 13C} HMBC и ESI-масс-спектрометрии.Работа выполнена совместно с лабораторией Химии легких элементов и кластеровИОНХ РАН151Схема 7.Реагенты и условия: i –[2-B10H9N≡CMe]-, CH3CN/CH2Cl2, 60°C; ii – ацетатыметаллов.На основе соединений 32a-f по стандартным методикам были полученыцинковые, кобальтовые, медные, никелевые комплексы 33-36a-f с выходами 9095%. Аналогичным образом нами были получены бор-порфириновые конъюгаты сразличным числом борных кластеров и их металлокомплексы 37-38a-d.Электронные спектры поглощения (ЭСП) и спектры флуоресценции полученныхконъюгатов были исследованы при концентрации (C=5·10-6 M) в CH3CN.
В ЭСПконъюгатов наблюдается небольшое увеличение оптической плотности полосыСоре по сравнению с исходными аминопорфиринами. Кроме того, спектрыпоглощения конъюгатов с длинноцепными заместителями 32-36a-f имеютнебольшой батохромный сдвиг (5 нм) по сравнению с незамещенными аналогами37-38a-d. ЭСП монозамещенного 37а практическине отличается от дизамещенного производного 48а(Табл.3). При облучении в области поглощенияборного кластера (λex=310 нм) у конъюгатов 3738а наблюдается тушение флуоресценции, чтоможет быть объяснено возможным переносомэлектрона.ЭСП конъюгата 37а, его цинкового 37b, медного37с и кобальтового 37d металлокомплексовпоказаны на Рис.2а.
По сравнению со свободнымоснованием конъюгата 37а и медного комплекса37с, в спектре 37b наблюдался значительныйбатохромный сдвиг полосы Соре (8 нм). Данноеявление может быть объяснено образованием димеров посредствомсамокомплементарной координации 2-х молекул. Вероятно, катион цинкакоординируется амидиновой группой клозо-декабората. Схожее поведениенаблюдалось и для конъюгата 38b.Табл. 3.
Данные ЭСП соединений 32 -38 в CH3CN при 20°С.16Соединение32f33f34f35f37а38а37b37c37d38b38c38dmax/нм (lg ε) нм420.6 (5.61); 518 (4.31); 555.4 (3.95); 592 (3.84); 650(3.73)425 (5.33); 565 (4.01); 605 (3.56)415 (5.65); 548 (4.09)413 (5.21); 550 (3.88)419 (5.57); 515 (4.25); 554 (3.91); 589 (3.73); 646 (3.58)418 (5.54); 513 (4.23); 552 (3.88); 588 (3.71); 643 (3.55)423 (5.31); 559 (3.98); 598 (3.53)413 (5.13); 557 (4.03)412 (5.11); 553 (3.78)423 (5.36); 550 (4.09); 590 (3.86)412 (5.28); 555 (4.03)413 (5.30); 554 (4.06)Высокаяинтенсивностьфлуоресценциинаблюдаласьдляцинковыхметаллокомплексов 37b и 38b (84 и 87%, соответственно), тогда какфлуоресценция кобальтовых комплексов 37-38с (Рис.2б) составила 10% от еезначения для 37а.аб-6Рис.2.
(а) ЭСП 37а-с (C=5·10 M, CH3CN, 20°С); (б) спектры флуоресценции 37a-d(λex=420 nm, C=5·10-6 M, CH3CN, 20°С)Полученные конъюгаты могут быть использованы в качестве сенсибилизаторовмакете солнечного элемента, так как при облучении рабочего люминесцентнойлампой в фотоэлектрохимической ячейке было зафиксировано появлениефототока.
Показано, что введение клозо-декаборатного аниона в состав гибридногокрасителя существенно повышает эффективность преобразующего элемента. Приэтом данные эксперимента указывают на то, что иммобилизация за счеталкоксильных заместителей порфирина эффективней, нежели за счет широкоиспользуемой в устройствах подобного рода координации дополнительнымлигандом (изоникотиновая кислота и ее производные) (табл. 4).Табл.
4. Данные фотовольтаических измерений в модельных устройствахКрасительНапряжение, мВ435-546 нмСила тока, мкА380 нмТФП1100305е13003032е19005034е/изоникотиновая к-та4001517Таким образом, нами была показана принципиальная возможность использованияполученных бор-порфириновых конъюгатов в качестве сенсибилизаторов всветопреобразующих устройствах2.2. Конъюгаты порфиринов с полупроводниковыми квантовыми точками2Полупроводниковые квантовые точки (КТ) обладают уникальнымиоптическими и фотофизическими свойствами, в связи с чем они нашли применениев качестве сенсоров, катализаторов, флуоресцентных маркеров для биодетекции,визуализации.
Гибридные материалы, состоящие из полупроводниковых КТ ипорфиринов, также находят применение в перечисленных выше областях. Всистеме КТ-порфирин возможен безызлучательный перенос энергии (Försterresonant energy transfer - FRET), что перспективно для создания материалов дляфотовольтаики. Подобного рода органо-неорганические ансамбли могут бытьсозданы как за счет ковалентных, так и нековалентных взаимодействий.2.2.1. Получение нековалентных конъюгатовВ данной работе были получены нековалентные ансамбли КТ CdSe(λem=565-575 нм, d=4.0 нм, ε=2,5.105 М-1см-1) и несимметричногопиридилпорфирина 21а.
Ансамбли КТ-порфирин (КТ-21а) получали путемпошагового титрования раствора КТ последовательными порциями растворапорфирина в толуоле. На рис.3 представлены спектры люминесценции (а) ипоглощения (б) КТ при добавлении порфирина 21а. На рис. 4a наблюдаетсятушение люминесценции КТ и ее постепенное увеличение у порфирина 21а, чтосвидетельствует об образовании ансамбля КТ-порфирин. На рис. 3б в спектрепостепенно увеличивается интенсивность полосы Соре (λ=423 нм) 19. Графикзависимости Штерна-Фольмера (рис.4а) имеет линейный вид и позволяетвычислить константу ассоциации комплекса КТ-21а: Kа=1˟106 М-1.(а)(b)Рис.3.
Спектры люминесценции ((а), λex=470 нм) и абсорбции (б) CdSe КТ и21а в толуоле при 295 К при молярных соотношениях х = [21а]/[КТ]: 0.0 (1); 0.4 (2);0.8 (3), 1.2 (4); 1.6 (5), 2.0 (6); 2.4 (7); 2.8 (8).2Работа выполнена совместно с ИПЛИТ РАН18Стехиометрия комплексов КТ-порфирин была оценена при построениизависимости относительной интенсивности люминесценции КТ (I/I0, где I и I0 –интенсивности люминесценции КТ в присутствии и в отсутствии 21а,соответственно) от относительной концентрации порфирина ([H2PyP]/[QD], где[H2PyP] и [QD] – концентрации порфирина и КТ, соответственно) (Рис.4б).Была установлена экспоненциальная зависимость I/I0=e-nx, показательэкспоненты оказался равным 1.
Это означает, что стехиометрия комплекса КТ-21асоставляет 1 молекула 21а на одну квантовую точку. Был рассчитан интегралперекрывания спектров люминесценции КТ и поглощения 21а – 2.06∙10-14 М-1см3,значение эффективности FRET (Е) в комплексе КТ-21а - 87.7%. Полученныенековалентные ансамбли были использованы в качестве катализаторов вмодельной реакции жидкофазного окисления антрацена. Было показаноувеличение фотокаталитической эффективности комплекса КТ-21а на 40% посравнению с активностью порфирина 21а.бaРис.4. (а) Зависимость Штерна-Фольмера от концентрации [21а] (криваянасыщения по КТ) (б).
Зависимость относительной интенсивности люминесценцииКТ от величины [21а]/[QD], аппроксимация экспонентой I/I0=e-1x.Таким образом, было показано, что в полученных нековалентных ансамбляхвозможен эффективный перенос энергии по механизму FRET от КТ CdSe корганическому хромофору. Это открывает перспективы дизайна новых донорноакцепторных систем для применения в качестве сенсоров, катализаторов,материалов для фотовольтаики и др.2.2.2. Получение ковалентно связанных конъюгатовЭксперименты по ковалентному связыванию КТ-порфирин былиосуществлены между тиолпорфиринами 28 и 29 и КТ CdSe (λem=480 нм, d=2.1-2.3нм).
Выбор порфиринов был обусловлен имеющимися данными о повышеннойфотокаталитической активности фторсодержащих и длинноцепных порфиринов всреде сверхкритического диоксида углерода. Конъюгаты были получены реакциейобмена между алкантиольной группой и поверхностью КТ. Реакцию проводилипри интенсивном перемешивании в толуоле при комнатной температуре винертной атмосфере в течение 24 ч. Выделение конъюгатов проводили при19помощи гель-проникающей хроматографии с использованием сорбента BioBeadsSX-1 (Biorad).
В спектрах 1H-ЯМР в CDCl3 для конъюгатов наблюдалиисчезновение сигнала от тиольной группы и значительное уширение пиков посравнению с сигналами от исходных тиолсодержащих порфиринов, что указываетна ковалентное связывание поверхности CdSe алкантиольными группами. Приувеличении времени реакции наблюдалось увеличение интенсивности поглощенияполос порфиринового спектра, что свидетельствует о возросшем количествеприсоединившихся молекул порфирина к поверхности квантовых точек. На рис.
5апоказаны ЭСП спектры поглощения раствора КТ, порфирина 29 и конъюгата втолуоле при различных значениях времени реакции:абРис.5. (а) Спектры поглощения КТ, конъюгата КТ-порфирин и порфирина 29;(б) спектры флуоресценции КТ CdSе, конъюгатов при различном времени реакции(λex=450 нм).Следует отметить, что положение полосы Соре (λ=424 нм) для порфирина 29совпадает с ее положением в конъюгате, что подтверждает незначительноевзаимодействие между молекулами порфиринов в конъюгате. Спектрыстационарной флуоресценции КТ, порфирина 29 и конъюгата КТ-порфирин былизаписаны при λex=450 нм, т.е. в регионе с минимальным поглощением порфирина, атакже, где поглощение CdSe фрагмента является постоянной величиной (Рис.5б).
Вспектрах наблюдается тушение флуоресценции максимума поглощения КТ (480 нми 610 нм). С увеличением времени реакции наблюдается практически полноетушение флуоресценции донора, а также увеличение флуоресценциипорфиринового фрагмента, что свидетельствует об эффективном переносе энергиис КТ на порфирин.2.3. Конъюгаты с наночастицами тритерпеноидов бересты3Амфифильные порфирины, имеющие гидроксильные заместители,представляютинтересвкачествефотосенсибилизаторов(ФС)дляфотодинамической терапии (ФДТ) рака, так как обладают высоким сродством клипопротеинам плазмы крови и могут доставляться в клетки-мишени путемрецептор-опосредованного эндоцитоза. Также было показано, что ФС с3Работа выполнена совместно с каф.
Биотехнологии и промышленной фармацииИнститута тонких химических технологий МТУ под руководством д.х.н. Чупина В.В.20амфифильной структурой легче встраиваются в мембранные структуры и болееактивны в клетках. Однако, основными ограничениями для тетрапиррольныхсоединений остается их гидрофобность и слабая направленность действия, поэтомусоздание средств их молекулярной доставки является одним из способов решенияэтих проблем.В связи с этим в работе были изучены свойства сферических аморфныхнаночастиц (САНЧ) на основе смеси тритерпеноидов бересты (СТБ) игидроксипорфиринов 9-12.
Соединения 9-12 загружали в нанодисперсии САНЧпутем смешения соответствущих растворов мезо-арилпорфиринов, СТБ игемисукцината холестерина (ГСХ, стабилизатор) в тетрагидрофуране и фосфатномбуфере (10мМ, рН 7.5). Данная процедура была выполнена на каф. Биотехнологиии промышленной фармации МИТХТ им. М.В. Ломоносова.Были проведены исследования дисперсий различными методами физикохимического анализа. Так, был определен размер полученных наночастиц,диапазон значений составил 100-200 нм, что является приемлемым для созданиянанопрепаратов.
Наименьшими размерами обладали соединения 10 и 12 (151 и 175нм, соответственно) (Табл. 5). Нами было установлено, что дзета-потенциалдисперсий составил от - 33 до - 37 мВ. Морфологию наночастиц изучали спомощью метода электронной микроскопии, было показано, что наночастицыимеют равномерные размеры, обособлены и не агрегируют. С помощью УФспектроскопии и флуориметрии было установлено, что порфирины эффективновключаются в наночастицы на основе СТБ.Табл. 5. Размеры наночастиц№ соединения9101112Доляпорфиринов, %22222222Доля ГСХ , %Размер частиц, нм15151515213166158151286217260175Таким образом, на основе серии синтезированных амфифильных мезоарилпорфиринов 9-12 и САНЧ были получены наночастицы и исследованы ихсвойства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
