Получение новых полиметиновых красителей на основе бензоксазола и бензотиазола

• Автор: Седунова, Полина Андреевна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с.

1. Литературный обзор
1.1. Производные пиридина - полупродукты для синтеза полиметиновых
красителей семейств TOTO, BOBO, YOYO и POPO
1.2. Четвертичные соли бензоксазола и бензотиазола - полупродукты для синтеза
полиметиновых красителей
1.3. Полиметиновые красители
1.3.1. Несимметричные монометиновые красители
1.3.2. Несимметричные триметиновые красители
1.3.3. Стириловые красители
1.3.4. Симметричные полиметиновые красители семейств ВОВО, TOTO, YOYO и
POPO
1.4. Микроволновая активация
2. Обсуждение результатов
2.1. Производные пиридина и N,N,N',А-тетраметилэтилендиамина (ТМЭДА)
продукты для синтеза полиметиновых красителей
2.1.1. Алкилирование у-пиколина йодистым метилом, 1,3-дибромпропаном и 1,4дибромбутаном
2.1.2. Алкилирование пиридина и триэтиламина производными у-пиколина
2.1.3. Алкилирование 4,4'-бипиридина и ТМЭДА производными у-пиколина
2.1.4. Алкилирование 4,4'-бипиридина йодистым метилом
2.1.5. Алкилирование 1,10-фенантролина производными у-пиколина
2.1.6. Алкилирование 4,4'-бипиридина и ТМЭДА 1,3-дибромпропаном
2.1.7. Алкилирование 4,4'-бипиридина 1,3-хлорбромпропаном
2.2. Производные бензазолов - продукты для синтеза полиметиновых
красителей
2.2.1. Бензотиазолы
2.2.2. Бензоксазолы
2.3. Полиметиновые красители
2.3.1. Несимметричные монометиновые красители - предшественники интеркаляторов типа ВОВО - и их аналоги
2.3.2. Несимметричные триметиновые красители - предшественники
интеркаляторов типа РОРО - и их аналоги
2.3.3. Стириловые красители

2.3.4. Симметричные полиметиновые красители - аналоги ВОВО и РОРО
2.3.4.1. Симметричные монометиновые красители - аналоги ВОВО
2.3.4.2. Симметричные триметиновые красители - аналоги РОРО
2.3.5. Оптические свойства полиметиновых красителей
3. Экспериментальная часть
3.1. Производные у-пиколина
3.2. Производные 4,4'-бипиридина
3.3. Производные N,N,/V'А'-тетраметилэтилендиамина (ТМЭДА)
3.4. Производные 1,10-фенантролина
3.5. Производные бензоксазола
3.6. Производные бензотиазола
3.7. Полиметиновые красители
3.7.1. Монометиновые красители - предшественники интеркаляторов типа ВОВО и
их аналоги
3.7.2. Триметиновые красители - предшественники интеркаляторов типа ВОВО и
их аналоги
3.7.3. Стириловые красители
3.7.4. Симметричные монометиновые красители - аналоги интеркаляторов типа
ВОВО
3.7.5. Симметричные триметиновые красители - аналоги интеркаляторов типа
РОРО
3.7.6. Флуоресцентная микроскопия
Выводы
Список литературы
Актуальность работы. Флуоресцентные зонды (ФЗ) являются важными химическими инструментами при исследованиях в различных областях молекулярной биологии и биохимии, а также широко используются в практической медицине при проведении диагностических тестов. Круг задач, решаемых с их помощью, непрерывно расширяется. В частности, они могут служить молекулярным инструментом для конструирования новых лекарственных препаратов. Поэтому получение и изучение свойств новых ФЗ остается предметом постоянного внимания исследователей.
Важное место среди ФЗ нуклеиновых кислот занимают симметричные моно- и триметиновые красители бензотиазольного и бензоксазольного рядов (так называемые ФЗ типа ВОВО и РОРО), широко используемые в генетических исследованиях и в современных диагностических методах, таких, как например, полимеразная цепная реакция (ПЦР). ПЦР применяется для диагностики рака на ранних стадиях заболевания, инфекционных заболеваний, в том числе СПИДа, при идентификации образцов ДНК в криминалистике и др.
ФЗ указанных типов в РФ не производятся, поэтому медицинские учреждения страны обеспечиваются ими по импорту. Поскольку биомедицинские технологии, в которых используются ФЗ типа ВОВО и РОРО, направлены на сохранение здоровья нации, то остро стоит проблема импортозамещения путем организации их отечественного производства.
Синтетическими прекурсорами (полупродуктами) этих ФЗ являются дифункциональные молекулы, «надстраивание» которых приводит как к целевым симметричным продуктам (бис-замещения), так и к побочным несимметричным (моно-замещения). В ключевых реакциях получения ФЗ указанного типа для генерирования промежуточных карбанионов используют основные агенты, что приводит к протеканию ряда нежелательных (побочных) реакций. Вопросы, связанные с увеличением выходов и повышением чистоты целевых ФЗ, в специальной литературе не отражены или отражены крайне скупо. Помимо синтетических, существуют и аналитические проблемы установления квалификации (чистоты и индивидуальности) синтезированных ФЗ и полупродуктов их синтеза, связанные с особенностями спектральных характеристик этих соединений, практически не освещенными в специальной литературе. Без решения обозначенных проблем невозможно наладить рентабельный синтез ФЗ должной квалификации как в лабораторных, так и в опытно-промышленных условиях.

В ЯМР 'Н спектрах образцов соединения (50) мы не видим сигнал гидроксигруппы или алкоксигруппы, так что присутствие примеси (Е) можно исключить.
Судя по наблюдаемой спектральной картине (рисунки 1 и 2), из всех возможных продуктов трансформации (А)-(Е) на роль второй примеси более других подходит структура (В), причем эта примесь содержится как в образце соединения (50) (рисунок 1), так и в соединении (51), полученном при попытке переосадить соединение (50) насыщенным водным К1 из метанола (рисунок 2). Следует напомнить также, что соединение (51) является основной примесью в красителе (50).
Выяснить, какова структура соединения (51), позволили данные масс-спектрометрии. В масс-спектре красителя (50) присутствуют три интенсивных сигнала - два сигнала катиона [МД^ и один сигнал катиона [М2]+. Катион целевого соединения (50) [М,Г содержит атом брома, имеющий два изотопа 79Вг (50.57%) и 81Вг (49.43%) [80, с. 11], вследствие чего он выходит двумя сигналами почти равной интенсивности. Катион [М2]+ не содержит атома брома и выходит одиночным сигналом (таблица 2).
Таблица 2 - Данные масс-спектрометрии образца красителя (50)
Катион Брутго-формула/Структура Найдено Вычислено
[м,Г [С17Н18ВгК28]+ ОС чсн3 79Вг 361.0330 361.0374
81Вг 363.0312 363.0354
[М2]+ [С17Н18Ш28]+ хсн3 409.0175 409.0235
Массе катиона [М2]+отвечает брутто-формула [С17Н18Ш28]+, соответствующая 1-(3-йодпропил)-4-[(3-метил-2,3-дигидро-1,3-бензотиазол-2илиден)метил]пиридинию. Его происхождение можно объяснить двумя способами.
1. Изначально, перед записью масс-спектра, имеем индивидуальный краситель (50); в ходе записи масс-спектра происходит замещение брома в бромпропильной группе противоионом красителя - йодид-ионом. [МгВг+1]+.
2. Уже изначально имеем дело со смесевым красителем, состоящим из целевого красителя с бромпропильной группой (50) и красителя с йодпропильной группой (51), образующегося в ходе синтеза. Подобные реакции нуклеофильного замещения галогена на галоген известны [81]. [М2]+.