Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ПЕРСПЕКТИВЫ ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОГО СИНТЕЗА И ИЗУЧЕНИЯ ФОТОХРОМНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ

Авторы:
Город:
Пятигорск
ВУЗ:
Дата:
27 августа 2016г.

Введение

 

В настоящее время возрос интерес исследователей к органическим фотохромным соединениям. Это обусловлено возможностью их применения при конструировании высокотехнологичных элементов памяти ЭВМ, сенсоров, оптоэлектроники и транспортных систем. Одним из направлений молекулярной электроники является органическая электроника – прикладная область исследований, направленная на создание молекулярных материалов для электроники, которые используются для создания электронных устройств, функционирующих по принципу p-n перехода. Перспективность развития молекулярных электронных систем, в частности молекулярных запоминающих  устройств,  связана  с  бурным  развитием  компьютерной техники. Рост емкости запоминающих устройств сопровождается уменьшением их размера, поэтому дальнейшее развитие компьютерных технологий в данном направлении связывают именно с развитием молекулярной электроники [7].

Понятие фотохромизма и основные превращения, лежащие в его основе

Фотохромизмом называют обратимую трансформацию химического  соединения между изомерными состояниями бисстабильной молекулы. Данные изомерные формы имеют различные свойства, в том числе спектрально-люминесцентные [3]. Изомеризация фотохромного соединения может происходить под действием света, электромагнитного или электрического поля, а также под воздействием температуры. В последнем случае принято говорить о термохромном соединении. Для фотохромного же вещества переход между изомерными формами обусловлен воздействием света.

В основе ряда превращений фотохромных соединений лежат реакции фотодиссоциации, фотоионизации и фотоперегруппировки [2]. Реакции первого типа, связанные с гетеролитическим разрывом связи, основаны на образовании под действием света окрашенных радикалов, которые в дальнейшем могут вновь образовывать исходные молекулы.

Реакции фотоперегруппировки весьма разнообразны. Фотохромизм ряда соединений связан с их таутомерными превращениями, наиболее распространенными из которых являются кетоенольная и фототаутомерия комплексов металлов.

Фотоиндуцированный переход соединений из более стабильной транс- конфигурации в цис-форму также вызывает изменение свойств молекулы.

 Одним из направлений получения молекулярных проводников является синтез и изучение структур с сопряженными связями. Подобного рода сопряжение содержат ароматические и гетероароматические системы, активно синтезируемые и изучаемые современной химией. Увеличение цепи сопряжения достигается путем получения стирилпроизводных ароматических и гетероциклических соединений. Простота синтеза данного класса веществ и фотостабильность структур повышают интерес исследователей к целенаправленному поиску молекул данной группы [8].

Применение фотохромных органических соединений в фотодинамической терапии

Другим направлением применения фотохромных соединений является

 

их использование в фотодинамической терапии. Рост числа раковых заболеваний в настоящее время, а также сложность предотвращения возникновения и диагностики опухоли вместе с высокой токсичностью предлагаемых в настоящее время методов лечения заставляют исследователей искать новые способы борьбы с новообразованиями. В качестве перспективного метода лечения ученые рассматривают именно фотодинамическую терапию.

Принцип метода основан на введении в организм фотохромного соединения, молекулы которого способны избирательно накапливаться на мембранах опухолевых клеток. При облучении опухоли лазером происходит передача энергии с фотохрома на нетоксичный триплетный кислород, приводящая к образованию цитотоксичного синглетного кислорода, разрушающего клеточные мембраны опухоли [13]. Кроме этого, при фотодинамической терапии наблюдается нарушение кровоснабжения опухолевых клеток, связанное с разрушением эндотелия кровеносных сосудов опухоли.

К фотосенсибилизаторам предъявляются особые требования. Среди них высокая селективность к опухолевым клеткам в совокупности с низким сродством к здоровым клеткам организма, низкая токсичность. Важным аспектом эффективности терапии считается способность фотосенсибилизатора поглощать излучение в области 660-900 нм, в которой собственное поглощение тканей организма минимально. Наиболее предпочтительными  являются  фотосенсибилизаторы  с  длиной  волны максимума поглощения, превышающей 770 нм [5]. Важной характеристикой является выход синглетного кислорода, который должен быть максимальным. Достижение оптимальных параметров фотохрома возможно путем целенаправленной химической модификации структур.

Некоторые классы фотохромных соединений

 

Одним из наиболее изученных классов фотохромных соединений является класс спиропиранов, фотохромные свойства которых основаны на фотоиндуцированной реакции раскрытия пиранового цикла и дальнейшей цис-транс-изомеризации открытой формы молекулы с образованием окрашенного нециклического продукта. Последующая циклизация соединения приводит к потере окраски [12]. Значительное влияние на длину поглощения открытой формы и время ее жизни оказывают заместители в структуре соединения, что позволяет целенаправленно изменять эти параметры целевых структур химической модификацией продукта. В литературе имеются многочисленные данные о синтезе и изучении фотохромных свойств спиросоединений с фрагментами бензопирана, бензоксазина, фенантролиноксазина или нафтоксазина [14, 15, 17].

Известно, что стирилпроизводные ароматических и гетероциклических соединений обладают широким спектром фармакологической активности. [1,4,9,10,11]. В этой связи перспективным является изучение фотохромных свойств стирилпроизводных, поскольку фотоиндуцированные превращения приводят к образованию циклобутанового фрагмента, являющегося структурным элементом некоторых биологически активных соединений, проявляющих противомикробную, антибактериальную и противоопухолевую активность [18]. В литературе имеются данные о получении соединений, содержащих данный фрагмент, реакцией [2+2]-циклоприсоединения, исходными продуктами которой явдяются стирилпроизводные [6]. Это делает описанный класс соединений еще одной перспективной группой веществ для получения фотохромных веществ. Кроме этого, в настоящее время широко используемыми фоточувствительными молекулами являются красители, содержащие стирильный фрагмент, применяемые в качестве хемосенсоров, индикатовов, а также используемые в органических электролюминесцентных устройствах и оптических носителях информации [16].

Выводы

 

Анализ литературных данных показал перспективность целенаправленного синтеза и изучения фотохромных свойств органических молекул. Разнообразие механизмов фотопревращений обуславливает большое количество классов фотохромных соединений, многие из которых нашли применение в создании молекулярной электроники, медицине и фармации.

Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Договор номер 7880ГУ/2015)

 

Список литературы

 

 

1. Воронков А.В. Поиск и изучение эндотелиопротекторной активности новых 2-стирилпроизводных пиримидин-4(1Н)-она на фоне моделирования недостаточности половых гормонов / А.В. Воронков, И.П. Кодониди и др. // Современные проблемы науки и образования. – 2015. -№5. – С. 285

 2. Громов С.П. Фотохромные свойства органических молекул / С.П. Громов – М.: Издательско-полиграфический центр МИТХТ, 2008. – С. 4-9

3. Дубоносов А.Д. Инверснофотохромные системы на основе производных кетоенаминов / А.Д. Дубоносов, В.А. Брень // Известия Академии наук. Серия химическая. – 2005. - №3. – С. 506-517

4. Жогло Е.Н. Синтез и анксиолитическая активность 2-стирилпроизводных 4-оксопиримидина / Е.Н. Жогло, И.П. Кодониди и др. //Фундаментальные исследования. – 2014. - № 8-6. – С. 1413-1417

5. Меерович И.Г. Изучение возможности применения бактериохлорофиллид- серина в качестве фотосенсибилизатора для фотодинамической терапии / И.Г. Меерович, И.Ю. Кубасова и др. // Российский биотерапевтический журнал.–2003. – Т.2. - №4. – С.14-18

6. Никитина Ю.В. Фотохимическая димеризация 2-(3,4-диметокси- стирил)хиноксалина / Ю.В. Никитина, Н.Э. Шепель и др. // Успехи в химии и химической технологии. - 2012– Т. 29. - №7. – С. 111-113

7. Разумов В.Ф. Молекулярная электроника – проблемы и перспективы / В.Ф. Разумов // Известия РАН. Серия физическая. - 2012. –Т.76.-№ 2.- С. 223– 226

8. Соснин Н.И. Синтез новых бисстириловых красителей / Н.И. Соснин, М.С. Ощепков и др. // Успехи в химии и химической технологии. – 2015.– Т. 29.- №1. – С. 108-110

 9. Сочнев В.С. Компьютерное прогнозирование новых сульфаниламидных производных 1,3-диазинона-4, обладающих ГАМКергической активностью/ В.С. Сочнев, И.П. Кодониди и др. // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. - №12-2. – С. 247-248

10.           Сочнев В.С. Молекулярное конструирование и синтез новых 2- винилензамещенных производных 1Н-пиримидин-4-она с прогнозируемой противовоспалительной активностью / В.С. Сочнев, И.П. Кодониди и др. // Современные проблем науки и образования. – 2015. - №2-2. – С. 479

11.              Сочнев В.С. Изучение взаимосвязи структура-противовоспалительная активность в ряду 2-винилензамещенных производных 4-(2,6-диметил-4- оксо-5-фенил-4Н-пиримидин-1-ил)-бензсульфамида / В.С. Сочнев, И.П. Кодониди и др. // Современные проблемы науки и образования. – 2015. -№2-2. – С. 480

 12.           Травень В.Ф. Синтез и строение индолиновых спиропиранов кумаринового ряда / В.Ф.Травень, В.С. Мирошников и др. // Известия Академии наук. Серия химическая. – 2005. - №10. – С. 2342-2349

13.           Barr H. et al. Photodynamic Therapy for colorectal disease / H. Barr // Inf. J. Colorectal Dis. – 1989. – Vol.4. – P.15-19.

 14.              Bertelson R. C., in Photochromism, Ed. G. H. Brown, Wiley-Interscience, New York, 1971, 45.

15.              Bertelson R. C., in Organic Photochromic and Thermochromic Compounds, Eds J. C. Crano and R. Guglielmetti, Plenum Press, New York, 1999, 11.

16.           Deligeorgiev T., Vasilev A., Kaloyanova S., Vaquero J. J. Styryl dyes – synthesis and applications during the last 15 years // Color. Technol. – 2010. – V. 126. – P. 55-80.

17.           Maeda S., in Organic Photochromic and Thermochromic Compounds, Eds J.C. Crano and R. Guglielmetti, Plenum Press, New York, 1999, 85

 18.           Sergeiko A., Poroikov V., Hanus L. and Dembitsky V. // Open Med Chem J.— 2008. — Vol. 2. — P. 26-37