Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1. Дигидрокси-Sn(IV)-тетра-(4-карбоксифенил)порфирин (SnP1) и дигидрокси-Sn(IV)-тетра-(4-сульфофенил)порфирин (SnP2) были синтезированы по литературным методикам.Sn(IV)-тетра(пентафторфенил)порфирин (SnP3), Sn(IV)-тетра(трифторметилфенил)порфирин (SnP4) и Sn(IV)-копропорфирин I (SnP5) получали кипячением соответствующих порфиринов лигандов с избытком безводного хлорида олова в диметилформамиде. Соединения SnP1-SnP4 были выделены из реакционной смеси в виде дигидроксо-комплексов. Установлено, что соединение SnP5, в отличие от SnP1-SnP4, образуется в ходе комплексообразования порфирина лиганда с хлоридом олова в виде устойчивого дихлорида. 2. Кипячением дигидрокси-Sn(IV)порфиринов SnP1, SnP3 и SnP4 с эозином (L1), эритрозином (L2), бенгальским розовым (L3) и 1,3,5,7-тетраметил-8(4-гидроксифенил)-BODIPY (L4) в диметилформамиде и дигидрокси-Sn(IV)-порфирина SnP2 с L2 и L4 в воде синтезированы и идентифицированы соответствующие диаксиальные комплексы (триады). В виду высокой устойчивости образующегося при синтезе дихлорида Sn(IV)-копропорфирина I (SnP5), получить из него дигидрокси-Sn(IV)порфирин не удалось. Соответственно, вместо диаксиальных комплексов Sn-копопорфирина I с лигандами L1-L4 был синтезирован дигидрокси-Sn(IV)-2,3,7,8,12,13,17,18-октаэтилпорфирин (SnP6) и его диаксиальные комплексы с лигандами L1-L4. Ряд синтезированных и исследованных комплексов порфиринатов олова(IV) с флуорофорами был расширен за счет того, что дополнительно были получены экстра-комплексы пофиринатов SnP1-SnP4 и SnP6 с азорубином (L5) и флуоресцеином (L6). 3. Структуры полученных триад-тераностиков (состав комплексов флуорофор-порфиринат Sn(IV)-флуорофор и центры связывания лигандов, по которым идет присоединение) были подтверждены методами одномерной и двумерной (1H-1Н COSY, ROESY) ЯМР-спектроскопии. Показано, что если в случае производного BODIPY (L4) и азорубина (L5), содержащих в своем составе по одной гидроксильной группе, альтернативные варианты связывания отсутствуют, то в случае ксантеновых красителей L1-L3 и L6, аксиальная координация может идти как по гидроксильной, так и карбоксильной группе. Наличие расширенного и сдвинутого в область сильного поля кросс-пика в 1H-1HCOSY-спектре триады IV свидетельствует о том, что фенильный фрагмент BODIPY находится в непосредственной близости от порфиринового макрогетероцикла, т.е. связывание идет через гидроксильную группу лиганда. В тоже время, отсутствие таких кросс-пиков в 1H-1HCOSY-спектрах триад III и XIV свидетельствует о координации эритрозина через карбоксильную группу. Исследованием структуры XI методом ROESY выявлено наличие π-π-взаимодействий между молекулярными фрагментами триады, свидетельствующее об их близком взаимном расположении в составе комплекса. 4. С использованием теории функционала плотности (DFT) проведены квантово-химические расчеты структурных и энергетических характеристик полученных триад. DFT-расчеты проводились с использованием пакета квантово-химических программ GAUSSIAN 16. Оптимизация геометрии, расчеты колебательных частот и анализ потенциальной функции внутреннего вращения триады и отдельных молекул в основном состоянии выполнены с использованием функционала CAM-B3LYP в сочетании с базисным набором LANL2DZ для Sn(IV) и базисным набором 6-31G(d, p) для всех остальных неметаллических атомов. Согласно полученным данным триады, в которых связывание молекулярных фрагментов осуществляется через карбоксильную группу, являются энергетически более выгодными, по сравнению с триадами, в которых фрагменты связаны через гидроксильную гуппу. Стабилизацию данным структурам придает образование дополнительных внутримолекулярных водородных связей. Интересной особенностью триады III является наличие пяти водородных связей, образованных атомами кислорода и водорода фенильных сульфо-групп порфирина и ОН-группами эритрозина. Анализ молекулярных орбиталей исследованных триад проведенный с использованием метода TD-DFT показал, что в каждом из исследованных комплексов электронный переход ВЗМО-НСМО является маловероятным, так как сила осциллятора для данного перехода очень мала. Наиболее вероятными является электронный переход с более низких по энергии МО на НСМО. Донором электрона выступает фрагмент молекулы лиганда, акцептором - порфириновый макроцикл. Эффекты растворителя (H2O) при расчетах TD-DFT учитывались с помощью модели поляризуемого континуума (PCM). Результаты квантово-химических расчетов визуализировали с помощью программы ChemCraft. 5. Процесс фотоокисления триад I-XIV изучен в ДМФА и системе ДМФА-(2%)H2O2 путем воздействия на их разбавленные растворы излучения светодиодной лампы (λ=640 нм, Ev = 1790 ± 30 Лк). При облучении растворов триад в ДМФА в отсутствии активных форм кислорода процесса фотодеструкции не наблюдалось. В присутствии H2O2 устойчивым является только триада на основе флуоресцеина SnP3(L6)2. Исследование люминесцентных свойств триад показало, что их фотофизическое поведение очень сильно зависит от фотоиндуцированного переноса энергии (электрона) между фрагментами триады и направления, в котором этот перенос происходит. Это, в свою очередь, зависит от природы макроцикла, красителя и растворителя, а также длины волны возбуждения. Практически во всех изученных триадах, в зависимости от их структуры, имеет место фотоиндуцированный перенос энергии (PEnT) либо от красителя на порфиринат, либо, наоборот, от порфирината на краситель. Установлено, что увеличение интенсивности "порфириновой" флуоресценции макроциклического фрагмента в составе триады в случае PEnT (L→SnP) при возбуждении на λex=420 нм наблюдается только при высокой флуоресценции аксиального лиганда. Исследованием флуоресцентных свойств триад VI-IX в ДМФА и смешанном растворителе ДМФА – глицерин установлено, что увеличение вязкости среды заметного влияния на флуоресцентные свойства триад VI, VII и IX не оказывает. Исключение составляет триада VIII. При концентрационном соотношении бинарного растворителя ДМФА-глицерин (1:4) квантовый выход флуоресценции обоих фрагментов триады, по сравнению с раствором в чистом ДМФА, увеличивается в 2-2.5 раза. Выявленная у триады V ярко выраженная зависимость квантового выхода флуоресценции от вязкости среды при возбуждении на длине волны 420 нм, указывает на фотоиндуцированный перенос энергии. С увеличением вязкости среды понижается безызлучательная релаксация азорубинового фрагмента из состояния TICT и усиливается фотоиндуцированный перенос с донора-азорубина на акцепторный порфиринатный фрагмент. Наибольшую зависимость флуоресцентных свойств от локальной вязкости проявили триады IV и V, содержащие фрагменты BODIPY и азорубина. Влияние кислотности среды на изменение флуоресцентных свойств липофильных триад было изучено в диметилфорамиде при соответствующих добавках кислот или оснований. Эффективные рH-индикаторные свойств показали триады IV и V на основе сульфопроизводного порфирината SnP2. Причем, в водных средах, в интервале рН от 5.0 до 6.5, наблюдается ярко выраженный скачок интенсивности флуоресценции как у фрагментов по отдельности (порфирината и лиганда), так и триад на их основе. Предположительно, это может быть связано с наличием у данных соединений сульфо-групп. Еще большую чувствительность к рН в интенвале от 6.0 до 7.2 показала гидрофильная триада II на основе карбокси-замещенного тетрафенилпорфирина и эритрозина. Разработанные системы представляют интерес в качестве устойчивых к действию температуры и видимого и/или УФ-излучения флуоресцентных сенсоров для детектирования кислотности и локальной вязкости среды. Учитывая то обстоятельство, что синтезированные порфиринаты олова проявили способность к генерации синглетного кислорода, они будут использованы для получения фотосенсибилизаторов для антимикробной фотодинамической терапии инфекций.

 

Публикации

---