📄Работа №201854

Тема: Разработка синтеза гликозидов азобензола для исследования как молекулярных фотопереключателей

Характеристики работы

Тип работы Магистерская диссертация
Химия
Предмет Химия
📄
Объем: 98 листов
📅
Год: 2022
👁️
Просмотров: 76
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
ℹ️ Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.

📋 Содержание

Введение 11
1. Литературный обзор 13
1.1 Обзор часто используемых фотопереключателей и их свойств 13
1.2 Механизмы изомеризации азобензола 15
1.4 Гликозиды 20
1.5 Азобензольные гликозиды как молекулярные фотопереключатели 23
1.6 Реакции гликозилирования 25
1.7 План синтеза азобензольных гликозидов 29
2. Экспериментальная часть 30
2.1 Синтез молекул азобензола с различными заместителями 30
2.2 Гликозилирование замещенных азобензолов 32
3. Результаты проведенного исследования 36
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 39
4.1 Предпроектный анализ 39
4.2. Инициализация проекта 44
4.3. Планирование управления научно-техническим проектом 45
4.4. Бюджет научного исследования 50
4.5. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования 56
5. Социальная ответственность 59
5.1 Введение 59
5.2 Производственная безопасность 60
5.2.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении 61
5.2.2 Шум 62
5.2.3 Химические факторы 63
5.2.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений 66
5.2.5 Электробезопасность 67
5.2.6 Пожароопасность 72
5.3 Экологическая безопасность 74
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 75
Выводы 78
Список использованных источников литературы 79
Приложение А 84

📖 Аннотация

В данной работе представлены результаты разработки синтеза и исследования фотопереключаемых свойств новых азобензольных гликозидов. Актуальность исследования обусловлена необходимостью создания эффективных молекулярных фотопереключателей, активируемых видимым светом, для применения в биологических системах, где ультрафиолетовое облучение является токсичным. Хотя азобензол является классическим фотохромом, его прямое использование ограничено из-за необходимости УФ-света для изомеризации, что стимулирует поиск стратегий модификации, таких как введение заместителей для сдвига полос поглощения. Основным результатом стала успешная разработка и реализация синтеза нового азобензольного О-гликозида на основе ретросинтетического анализа, где ключевым этапом явилось гликозилирование 4,4'-диаминоазобензола по методу Кёнигса-Кнорра. Экспериментально подтверждена способность полученного соединения к цис-транс-изомеризации под действием света. Научная значимость работы заключается в расширении библиотеки фотоуправляемых молекул и углублении понимания взаимосвязи структуры и фотофизических свойств гликозилированных азобензолов. Практическая ценность связана с потенциальным применением таких соединений в фотофармакологии, молекулярной электронике и в качестве зондов для биохимических исследований, например, для фотоконтроля активности ферментов, как показано в работах Diaz-Lobo et al. и Hu et al. Исследование опирается на современные концепции дизайна фотопереключателей, включая работы Beharry и Woolley по созданию азобензолов, функционирующих без УФ-света, а также Knie et al. по синтезу орто-фторазобензолов с длительноживущими Z-изомерами.

📖 Введение

Молекулярный фотопереключатель - молекула, которая может существовать в двух и более термодинамически стабильных формах, переходы между которыми возможны при определенной длиневолны. Такие молекулы используют для обнаружения ионов в биологических жидкостях; в системах оптической записи, молекулярной электронике. В фотофармакологии молекулярные фотопереключатели используют для контроля биологической активности лекарственных веществ.
Среди веществ, чувствительных к воздействию света, наиболее изучены соединения, содержащие С=С-связь, такие как стильбены; и N=N- связь, например, азобензол, способные к цис-транс-изомеризации [1]. Именно последний является самым стабильным хромофором. Из-за перекрытия полос пп* перехода транс- и цис-изомеров азобензола, селективное фотооблучение пп* перехода УФ светом необходимо для изомеризации [1]. Это может ограничить его применение в биологических системах, где ультрафиолетовый свет может вызвать нежелательные реакции, в том числе клеточный апоптоз [2]. Одним из подходов к достижению длинноволнового переключения состоит в соединение производных азобензола с подходящими заместителями и смещение полос поглощения в длинноволновую область.
Цель работы: разработка синтеза азобензольных гликозидов с различными атомами в качестве гликозидной связи и исследование их фотопереключаемых свойств.
Объект исследования: азобензольные О- и N-гликозиды.
Научная новизна. На данный момент в литературе в полной мере описан механизм синтеза и изомеризации азобензола, в меньшем объеме упоминаются азобензольные гликозиды. В области фотофармакологии синтезированы некоторые азобензольные О-гликозиды и доказана их биологическая активность [3,4]. Данная работа направлена на получение новых азобензольных О-гликозидов и ^-гликозидов и дальнейшее изучение их фотопереключаемых и биологически-активных свойств.

Возникли сложности?

Нужна качественная помощь преподавателя?

👨‍🎓 Помощь в написании

✅ Заключение

1. По результатам ретросинтетического анализа были разработаны стратегии синтеза азобензольных гликозидов. Наиболее успешной стратегией синтеза азобензольного О-гликозида является схема, включающая, первоначальный синтез 4,4'-диаминоазобензола и дальнейшее гликозилирование по методу Кенигса-Кнорра.
2. Осуществлен синтез нового азобензольного О-гликозида и доказана его способность к изомеризации под действием УФ-облучения.

Нужна своя уникальная работа?
Срочная разработка под ваши требования
Рассчитать стоимость
ИЛИ

📕 Список литературы

[1] Knie, Christopher, et al. "ortho-Fluoroazobenzenes: visible light switches with very long-lived z isomers." Chemistry-A European Journal 20.50 (2014): 16492-16501.
[2] Beharry, Andrew A., Oleg Sadovski, and G. Andrew Woolley. "Azobenzene photoswitching without ultraviolet light." Journal of the American Chemical Society 133.49 (2011): 19684-19687.
[3] Diaz-Lobo, Mireia, et al. "Selective photoregulation of the activity of glycogen synthase and glycogen phosphorylase, two key enzymes in glycogen metabolism." Organic & Biomolecular Chemistry 13.26 (2015): 7282-7288.
[4] Hu, Yingxue, et al. "Photomodulation of bacterial growth and biofilm formation using carbohydrate-based surfactants." Chemical science 7.11 (2016): 6628-6634.
[5] Beharry, Andrew A., and G. Andrew Woolley. "Azobenzene photoswitches for biomolecules." Chemical Society Reviews 40.8 (2011): 4422¬4437.
[6] Szymanski, Wiktor, et al. "Reversible photocontrol of biological systems by the incorporation of molecular photoswitches." Chemical reviews 113.8 (2013): 6114-6178.
[7] Feringa, Ben L., and Wesley R. Browne, eds. Molecular Switches, 2 Volume Set. John Wiley & Sons, 2011.
[8] Dokic, Jadranka, et al. "Quantum chemical investigation of thermal cis- to-trans isomerization of azobenzene derivatives: substituent effects, solvent effects, and comparison to experimental data." The Journal of Physical Chemistry A113.24 (2009): 6763-6773.
[9] Rodier, Jon Marc, and Anne B. Myers. "cis-Stilbene photochemistry: solvent dependence of the initial dynamics and quantum yields." Journal of the American Chemical Society 115.23 (1993): 10791-10795.
[10] Stuart, Christina M., Renee R. Frontiera, and Richard A. Mathies. "Excited-state structure and dynamics of cis-and trans-azobenzene from resonance Raman intensity analysis." The Journal of Physical Chemistry A 111.48 (2007): 12072-12080.
[11] Cusati, Teresa, Giovanni Granucci, and Maurizio Persico. "Photodynamics and time-resolved fluorescence of azobenzene in solution: a mixed quantum-classical simulation." Journal of the American Chemical Society 133.13 (2011): 5109-5123.
[12] Yang, Yin, Russell P. Hughes, and Ivan Aprahamian. "Visible light switching of a BF2-coordinated azo compound." Journal of the American Chemical Society 134.37 (2012): 15221-15224.
[13] Bartnik, M., and P. C. Facey. "Glycosides." Pharmacognosy. Academic Press, 2017. 101-161.
[14] Yu, Biao, Jiansong Sun, and Xiaoyu Yang. "Assembly of naturally occurring glycosides, evolved tactics, and glycosylation methods." Accounts of chemical research 45.8 (2012): 1227-1236.
[15] Sangwan R., Khanam A., Mandal P. K. An Overview on the Chemical N-Functionalization of Sugars and Formation of N-Glycosides //European Journal of Organic Chemistry. - 2020. - Т. 2020. - №. 37. - С. 5949-5977.
[16] Food Standards Agency (FSA). Salt reduction targets.
[17] a) R. A. Dwek, Chem. Rev. 1996, 96, 683-720; b) A. H. Adel-Rahman, El. Ashry, H. E. Sayed, R. R. Schmidt, Carbohydr. Res. 1999, 315, 106-116;
[18] J. Reden, W. Durkheimer, Top. Curr. Chem. 1979, 83, 105-170.
[19] V. Dimakos and M. S. Taylor, Chem. Rev. 2018, 118, 11457-11517.
[20] Sharon, Nathan, and Halina Lis. "Lectins as cell recognition molecules." Science 246.4927 (1989): 227-234.
[21] Chandrasekaran, Vijayanand, et al. "Synthesis and testing of the first azobenzene mannobioside as photoswitchable ligand for the bacterial lectin FimH." Beilstein journal of organic chemistry 9.1 (2013): 223-233.
[22] Ponader, Daniela, et al. "Photoswitchable precision glycooligomers and their lectin binding." Beilstein journal of organic chemistry 10.1 (2014): 1603¬1612.
[23] Brash, Douglas E., et al. "A role for sunlight in skin cancer: UV-induced p53 mutations in squamous cell carcinoma." Proceedings of the National Academy of Sciences 88.22 (1991): 10124-10128.
[24] Kalka, Katrin, Hans Merk, and Hasan Mukhtar. "Photodynamic therapy in dermatology." Journal of the American Academy of Dermatology 42.3 (2000): 389-413.
[25] Velema, Willem A., Wiktor Szymanski, and Ben L. Feringa. "Photopharmacology: beyond proof of principle." Journal of the American Chemical Society 136.6 (2014): 2178-2191.
[26] Agostinis, Patrizia, et al. "Photodynamic therapy of cancer: an update." CA: a cancer journal for clinicians 61.4 (2011): 250-281.
[27] Michael A. On the synthesis of helicin and phenolglucoside //Am. Chem. J. - 1879. - Т. 1. - С. 305-312.
[28] Аветян Д. Л., Степанова Е. В. Синтез природного ваниллолозида и
его производных // Достижения и проблемы современной химии: тезисы докладов всероссийской молодежной конференции-школы с
международным участием, Санкт-Петербург, 10-13 Ноября 2014. - Санкт- Петербург: СПбГУ, 2014 - C. 103.
[29] Igarashi, K. The Koenigs-Knorr Reaction. Adv. Carbohydr. Chem. Biochem., 1977, 34, 243-283.
[30] Rasheed O. K., Raftery J., Quayle P. A New Benzannulation Reaction of Azoaromatics //Synlett. - 2015. - Т. 26. - №. 20. - С. 2806-2810
[31] Toshima, Kazunobu, and Kuniaki Tatsuta. "Recent progress in O- glycosylation methods and its application to natural products synthesis." Chemical reviews 93.4 (1993): 1503-1531.
[32] Tatai, Janos, and Peter Fugedi. "A New, Powerful Glycosylation Method: Activation of Thioglycosides with Dimethyl Disulfide- Triflic Anhydride." Organic letters 9.22 (2007): 4647-4650.
[33] Toshima, Kazunobu. "Novel glycosylation methods and their application to natural products synthesis." Carbohydrate research 341.10 (2006): 1282-1297.
[34] Sangwan, R., Khanam, A., & Mandal, P. K. (2020). An Overview on the Chemical N -Functionalization of Sugars and Formation of N -Glycosides. European Journal of Organic Chemistry, 2020(37), 5949-5977.
[35] M. Kh. Et al. Organocatalytic oxidative dehydrogenation of aromatic amines to obtain azobenzenes under mild conditions // Tetrahedron. - 2012. - T. 68. - No. 39. - S. 8358-8366.
[36] Wei, Wen-hao, et al. "Selective synthesis and kinetic measurement of 1: 1 and 2: 2 cyclic compounds containing 1, 4, 7, 10-tetraazacyclododecane and azobenzene units." The Journal of Organic Chemistry 65.26 (2000): 8979-8987.
[37] Ma, Hengchang, et al. "Organocatalytic oxidative dehydrogenation of aromatic amines for the preparation of azobenzenes under mild conditions." Tetrahedron 68.39 (2012): 8358-8366.
[38] Mojtahedi, Mohammad M., et al. "Additive-free chemoselective acylation of amines and thiols." Monatshefte fur Chemie-Chemical Monthly 138.1 (2007): 95-99.
[39] Rahim, MK Abdul, Takashi Kamei, and Nobuyuki Tamaoki. "Dynamic photo-control of kinesin on a photoisomerizable monolayer-hydrolysis rate of ATP and motility of microtubules depending on the terminal group." Organic & biomolecular chemistry 10.16 (2012): 3321-3331.
[40] ГОСТ 12.0.003-2015 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация»
[41] СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений
[42] СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Санитарные нормы. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
[43] ПНД Ф 12.13.1-03 Методические рекомендации. Техника
безопасности при работе в аналитических лабораториях (общие положения).
[44] ГН 2.2.5.3532-18 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
[45] ГОСТ 54 30013-83 Электромагнитные излучения СВЧ. Предельно допустимые уровни облучения. Требования безопасности
[46] ГОСТ 12.4.154-85 “ССБТ. Устройства экранирующие для защиты от электрических полей промышленной частоты”
[47] ГОСТ 12.1.019-2017 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защит.
[48] СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий
[49] СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение.
[50] Безопасность жизнедеятельности. Расчет искусственного освещения. Методические указания к выполнению индивидуальных заданий для студентов дневного и заочного обучения всех направлений и специальностей ТПУ. - Томск: Изд. ТПУ, 2008. - 20 с.
[51] 123-ФЗ. Технический регламент о требованиях пожарной
безопасности, 2013. - 16 с.
[52] СанПиН 2.1.7.1322-03 Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления.
[53] ГОСТ Р 22.0.01-94. Безопасность в ЧС. Основные положения. - М.: Стандартинформ, 2016, - 8 с.

🛒 Оформить заказ

Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.
Предоставляемые услуги, в том числе данные, файлы и прочие материалы, подготовленные в результате оказания услуги, помогают разобраться в теме и собрать нужную информацию, но не заменяют готовое решение.
Укажите ник или номер. После оформления заказа откройте бота @workspayservice_bot для подтверждения. Это нужно для отправки вам уведомлений.

©2026 Cервис помощи студентам в выполнении работ