Быстрое развитие современной науки обуславливает потребность в поиске новых материалов с уникальными свойства и усовершенствовании существующих.
Одним из важных направлений исследований является получение материалов, с определенными свойствами, используемых в качестве флуоресцентных зондов и меток.
Флуориметрия неотъемлемый инструмент, используемый для наблюдения за протеканием химической реакции, исследования реакций протекающих с образованием электронно-возбужденных состояний.
На сегодняшний день флуоресцентный анализ широко применяется в биологии, является чувствительным и специфическим методом. Известно большое количество органических соединений, способных флуоресцировать. Данные вещества называют флуорофорами. Обладая рядом флуоресцентных свойств, флуорофоры применяются во многих сферах деятельности человека. Немаловажное значение играет использование их в медицине.
Большая часть разрабатываемых методик направлена на получение изображения злокачественных новообразований, тканей и органов, изучение молекулярной структуры опухолевых клеток, с помощью регистрации аутофлуоресценции, и специфического окрашивания исследуемых объектов флуоресцентными контрастными агентами. Эти методы позволяют обнаружить место локализации опухоли в организме, оценить уровень экспрессии белков и активность отдельных клеток и процессов, влияющих на поведение опухоли и её отклик на действие терапевтических препаратов.
Возможность применения флуорофора определяется его химическими (растворимость, реакционная способность, стабильность) и фотофизическими (время жизни в возбужденном состоянии, коэффициент экстинкции, квантовый выход, максимум возбуждения, максимум излучения) свойствами.
Целью данной работы является синтез и получение сведений о флуоресцентных свойствах производных 2-метокси-4- стирилникотинонитрила и 1,2,3-триазольных производных никотинонитрила.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Синтез производных 2-метокси-4-стирилникотинонитрила и 1,2,3- триазольных производных никотинонитрила.
2. Получение данных о строении синтезируемых соединений.
3. Изучение и установление зависимости фотофизических свойств производных азагетероциклов от их строения и полярности растворителя.
1. Получены ранее неописанные 2-метокси-4-стирилникотинонитрилы. Соединения имеют выход от 29 до 56%.
2. Среди исследованных производных азагетероциклов, наиболее выраженные флуоресцентные свойства проявляют (Е)-2-метокси-6-(4- метоксифенил)-4-стирилникотинонитрил, 2-метокси-6-(4-метоксифенил)-4-фенилникотинонитрил и 4-(3-(4-хлорфенил)-1-фенил- 4,5-дигидро-7Я-пиразол-5-ил)-5-фенил-7Я-1,2,3-триазол. Они имеют наибольшие значения квантовых выходов (до 0,43).
3. Введение в состав 2-метокси-4-стирилникотинонитрила тиофенового фрагмента приводит к батохромному сдвигу полосы флуоресценции (до 46 нм) и значительно увеличивает квантовый выход флуоресценции (до 0,25).
4. Введение электронодонорных заместителей в бензольное кольцо приводит к смещению максимума излучения в длинноволновую область спектра. Введение электроноакцепторных заместителей приводит к смещению максимума излучения в коротковолновую область спектра флуоресценции.
5. Измерение в малополярных растворителях приводит к увеличению квантового выхода флуоресценции (до 0,68), и уменьшению стоксова сдвига.
1. Lakowicz J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy // Springer Science Business Media. - 2006. - 954 p.
2. Медведев Е.А. Классификация флуоресцентных органических соединений // International scientific review. - 2016. - №12. - С. 9-11.
3. Суковатая И.Е. Фотобиофизика / И.Е. Суковатая, В.А. Кратасюк, В.В. Межевикин и др. // - Красноярск: ИПК СФУ. - 2008. - 438 с.
4. Беккер Г.О. Введение в фотохимию органических соединений // под ред. проф. Г. О. Беккера и проф. А. В. Ельцова., пер. с нем. - Л.: Химия. - 1976. - 384 с.
5. Valeur B. Molecular Fluorescence Principles and Applications // Wiley- VCH Verlag GmbH. - 2001. - 381 p.
6. Крам Д. Органическая химия / Д. Крам, Дж. Хэммонд // под ред. акад.
А. Н. Несмеянова, пер. с англ. М. А. Виноградовой. - М.: Мир. - 1964. - 714 с.
7. Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии // пер. с англ. - М.: Мир. - 1986. - 496 с.
8. Jameson D.M. Introduction to Fluorescence // CRC Press Taylor and Francis Group. - 2011. - 296 p.
9. Demchenko A.P. Introduction to Fluorescence Sensing // Springer Science Business Media B.V.. - 2009. - 586 p.
10. Ремпель С.В. Размеры и флуоресценция квантовых точек сульфида
кадмия / OB. Ремпель, A.A. Разводов, M.C. 11ебогагиков, E.B.
Шишкина и др. // Физика твердого тела. - 2013. - Т. 55. - Вып. 3. - С. 567-571.
11. Варехов А.Г. Флуоресцентный метод исследования и измерение октанового числа бензинов // НИИТТС : Технико-технологические проблемы сервиса. - 2013. - №2 (24).
12. Иванова С.В. Использование флуоресцентных методов в медицине / С.В. Иванова, Л.Н. Кирпичёнок // ВГМУ Медицинские новости. - 2008. - № 12. - С. 56-61.
13. Конев С.В. Электронно-возбужденные состояния биополимеров // - Минск : Наука и техника. - 1965 . - 186 с.
14. Demchenko A. P. Ultraviolet Spectroscopy of Proteins // Springer. - 1986.
15. Калниня И.Э. Флуоресцентные методы исследования и клинической диагностики: сб. науч. трудов. / И.Э. Калниня, Р.К. Блума // - 1991. - № 1. - С. 29-39.
16. Бурштейн Э.А. Собственная люминесценция белка: итоги науки и техники // Биофизика - М.: ВИНИТИ. - 1977. - Т.7. - 190 с.
17. Черницкий Е.А. Спектральный люминесцентный анализ в медицине / Е.А. Черницкий, Е.И. Слобожанина // - Минск: Наука и техника. - 1989. - 141 с.
18. Crespo-Hernandez, C. E. Ultrafast Excited-State Dynamics in Nucleic Acids / C. E. Crespo-Hernandez, B. Cohen, P. M. Hare, B.U. Kohler // Chemical Reviews. - 2004. - Vol.104. - №4. - pp. 1977—2020.
19. Умаров, М.Ф. Оптическая спектроскопия биоактивных препаратов: монография / М.Ф. Умаров, В.С. Горелик // - Вологда: ВоГУ. - 2014. - 147 с.
20. Мартынов В.И. Синтетические флуорофоры для визуализации биомолекул в живых системах / В. И. Мартынов, А. А. Пахомов, Н. В. Попова, И. Е. Деев, А. Г. Петренко // ACTA NATURAE. - 2016. - Т.8. - №4. - C. 37-51.
21. Александрова О. А. Наночастицы, наносистемы и их применение. Ч.1. Коллоидные квантовые точки // под ред. В. А. Мошникова, О. А. Александровой. - Уфа: Аэтерна. - 2015. - 236 с.
22. Kobayashi H. New Strategies for Fluorescent Probe Design in Medical Diagnostic Imaging / H. Kobayashi, M. Ogawa, R. Alford, P.L. Choyke, Y. Urano // Chemical Reviews. - 2010. - Vol. 110. - №5. - pp. 2620—2640.
23. Boens, N. Fluorescent indicators based on BODIPY / N.Boens, V.Leen, W.Dehaen // Chemical Society Reviews. - 2012. - Vol. 41. - С. 1130— 1172.
24. Акчурин И.О. Новые ИК-флуоресцентные BODIPY красители с необычно большим Стоксовым сдвигом / И.О. Акчурин, А.Ю.Бочков,
B. Ф.Травень // Успехи в химии и химической технологии. - 2011. - Т.25. - №11. - С. 36-40.
25. Болотин Б.М. Органические люминофоры с аномально большим сдвигом Стокса // Химическая промышленность сегодня. - 2014. - №1. - С. 18-24.
26. Короткина Л.Г. Исследование красящих веществ, используемых для охраны объектов от посягательств / Л.Г. Короткина, И.Г. Эйхенбаум // Экспертная практика и новые методы исследования. М.: ВНИИСЭ. - 1977. - Вып. 21. - С. 15-23.
27. Болдырев И.А. Принести людям свет // Химия и жизнь. - 2012. - №1. -
C. 1-10.
28. Венкатараман К. Аналитическая химия синтетических красителей // пер. с англ. - Л.: Химия. - 1979. - 575 с.
29. Габриеле Б. Флуоресцентный индикатор // Патент России № 2574452. 2016. Бюл. № 4.
30. Нурмухаметов Р.Н. Применение люминесцентных материалов для дорожных знаков и разметок / Р.Н. Нурмухаметов, Л.В. Волкова, Н.И. Кунавин, В.Г. Клименко // Известия МГУ «МАМИ». - 2007. - №2. - С. 199-203.
31. Hawkins, H. G. Evaluation of Fluorescent Orange Signs/ H.G. Hawkins, P.J. Carlson, M. Elmquist // - 2000. - 57 p.
32. Уэйн Р., Основы и применения фотохимии // пер. с англ. - М.: Мир. - 1991. - 304 с.
33. Кушнарева О.П. Применение метода регистрации замедленной флуоресценции хлорофилла микроводорослей для оценки качества природных вод / О.П. Кушнарева, И.В. Ефремов, Е.Н. Перекрестова // Вестник ОГУ. - 2011. - №12. - С. 404-406.
34. Осипов В.А. Использование флуоресценции хлорофилла «а» для биотестирования водной среды / В.А.Осипов, Г.М.Абдурахманов, А.А. Гаджиев, Л.Б. Братковская, Б.К.Заядан // Юг России: экология, развитие. - 2012. - №2. - С. 93-100.
35. Royer C. A. Probing Protein Folding and Conformational Transitions with Fluorescence / C.A. Royer // Chemical Reviews. - 2006. - Vol. 106. - №5. - pp. 1769—1784.
36. Millar D. P. Fluorescence studies of DNA and RNA structure and dynamics // Current Opinion in Structural Biology. - 1996. - Vol.6. - pp. 322—326.
37. Hilderbrand S. A. Near-infrared fluorescence: application to in vivo molecular imaging / S.A. Hilderbrand, R. Weissleder // Current Opinion in Chemical Biology. - 2010. - Vol. 14. - pp. 71-79.
38. Gioux S. Image-Guided Surgery using Invisible Near-Infrared Light: Fundamentals of Clinical Translation / S. Gioux, H. S. Choi, J.V. Frangioni // Molecular Imaging. - 2010. - Vol. 9. - №5. - pp. 237—255.
39. Rao, J. Fluorescence imaging in vivo: recent advances / J. Rao, A. Dragulescu-Andrasi, H. Yao // Current Opinion in Biotechnology. - 2007. - Vol. 18. - С. 17-25.
40. Hilderbrand, S. A.; Weissleder, R. Near-infrared fluorescence: application to in vivo molecular imaging / S. A. Hilderbrand, R.Weissleder // Current Opinion in Chemical Biology. - 2010. - Vol. 14. - pp. 71-79.
41. Yang I. Live bio-imaging with fully bio-compatible organic fluorophores / I. Yang, J. W. Lee, S. Hwang, J. E. Lee, et all // Journal of Photochemistry & Photobiology. - 2017. - Vol.166. - pp. 52-57.
42. Копицын Д. С. Методы оптическогобиоимиджинга в исследованиях онкологических заболеваний / Д. С. Копицын, А. В. Бескоровайный, М.
С. Котелев, А. А. Новиков, Е. В. Иванов, Е. В. Винокуров // Башкирский химический журнал. - 2013. - Т. 20. - №4. - С. 64-71.
43. Чащин Г.В. Перспективы использования искусственных флуорофоров (квантовых точек) в офтальмологии / Г.В. Чащин, В.О. Пономарев, С.В. Носов, А.С. Барыбин, и др.// ВЕСТНИК ОГУ. - 2011. - №14. - С. 394¬396.
44. Новак Н.В. Флуоресценция зубов и пломбировочных материалов // Проблемы здоровья и экологии. - 2009. - С. 67- 70.
45. Drummen Fluorescent Probes and Fluorescence (Microscopy) Techniques
— Illuminating Biological and Biomedical Research // Molecules. - 2012. - Vol. 17. - pp. 14067-14090.
46. Ko, S. K. Zebrafish as a good vertebrate model for molecular imaging using fluorescent probes / S. K. Ko, X. Chen, J. Yoon, I.Shin // Chemical Society Reviews. - 2011. - Vol. 40. - №5. - pp. 2120—2130.
47. Haran, G. Single-molecule fluorescence spectroscopy of biomolecular folding // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2003. - Vol. 15. - pp. 1292—1313.
48. Persson, F. Single molecule methods with applications in living cells / F. Persson, I. Barkefors, J. Elf // Current Opinion in Biotechnology. - 2013. Vol. 24. - №4. - pp. 737—744.
49. Al-Arab M.M. A Facile Synthesis of 6-Alkoxy-2,4-diaryl-5-cyanopiridine // Journal of Heterocyclic Chemistry. - 1989. - Vol.26. - pp. 1665- 1673.
50. O’Reilly J.E. Fluorescence experiments with quinine // Journal of Chemical Education. - 1975. - Vol.52. - №9. - pp. 610-612.
51. Goncalves e Silva F. R. Visible and Near-Infrared Luminescence of Lanthanide-Containing Dimetallic Triple-Stranded Helicates: Energy Transfer Mechanisms in the Sm шand Yb шMolecular Edifices / F. R. Goncalves e Silva, O. L. Malta, C. Reinhard, H.-U. Gudel, C. Piguet, et al. // Journal of Physical Chemistry. - 2002. - Vol. 106. - pp. 1670-1677.
52. Десенко С. М. Азагетероциклы на основе ароматических
непредельных кетонов / С. М. Десенко, В. Д. Орлов // Харьков: Фолио.
- 1998. - C. 108-110.
53. Голованов А.А. Азолилзамещенные 1,2,3-триазолы /А.А.Голованов, И.С.Один, В.В.Бекин, А.В.Вологжанина и др.// Журнал органической химии. - 2016. - Т. 52. - Вып. 3. - C. 434-440.