Супрамолекулярные комплексы "гость-хозяин" с участием спиновых ловушек и нитроксильных радикалов

• Автор: Половяненко, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

§1.1. Метод спиновых ловушек

§1.1.1. Свободные радикалы

§ 1.1.2. Метод ЭПР спиновых ловушек

§1.1.3. Метод ЯМР спиновых ловушек

§1.2. Комплексы «гость-хозяин» с различными супрамолекулами

§ 1.2.1. Циклодекстрины и их комплексы

§1.2.2. Каликсарены и их комплексы

§ 1.2.3. Кукурбитурилы и их комплексы

§1.3. Подвижность иитроксильиых радикалов при ограниченном движении
Постановка задачи
Глава 2. Исследование механизма реакции глутатиильного радикала и спиновой
ловушки ФБН
Введение
§2.1. Экспериментальна часть
§2.2. Результаты и обсуждение
§2.1.1. Измерение скорости захвата тиильного радикала
§2.2.2. Механизм гибели радикального аддукта
§2.2.3. Измерение константы скорости реакции с тиильным радикалом конкурентным
методом
§2.2.4. Исследование механизма гибели ФБН/ОБ* и фтор-ФБН /ОБ' методом ЯМР-
спектроскопии
§2.5.5. Нерадикалыюе присоединение восстановленного глутатиона к ФБН
§2.3. Заключение
Глава 3. Влияние р-циклодскстрииов на реакцию спинового захвата тиильного
радикала ловушкой ФБН
Введение
§3.1. Экспериментальная часть
§3.2. Результаты и их обсуждение

§3.2.1. Измерение константы скорости захвата тиильного радикала в присутствии 13-
циклодекстринов
§3.2.2. ЭПР спектры адцукта и кинетический анализ
§3.2.3. Спектры ЭПР и кинетики гибели адцуктов ФБН, ковалентно связанного с Р-
циклодекстринами
§3.2.4. Измерение константы скорости реакции глутатиильных радикалов с ФБН,
коваленто связанным с Р-циклодекстринами
§3.3. Заключение
Глава 4. Структура нитроксильного радикала Т1Р1ЧО, ковалентно связанного с р-
циклодекстрином
Введение
§4.1. Экспериментальная часть
§4.2. Результаты
§4.2.1. Исследование методом ЭПР У-диапазона
§4.2.2. Конкурентные эксперименты с применением ЯМР
§4.2.3. Конкурентные эксперименты с применением ЭПР
§4.3. Обсуждение результатов
§4.4. Заключение
Глава 5. Изучение комплексов нитроксильных радикалов с каликеаренами и
кукурбитурнлами
Введение
§5.1. Экспериментальная часть
§5.2. Результаты и их обсуждение
§5.2.1. Структура комплекса 4-метокси-ТЕМПО с каликеаренами
§5.2.2. Исследование комплекса методом ЭПР в различных частотных диапазонах
§5.2.3. Подвижность и динамика радикалов, помещенных в каликсарены
§5.2.4. Устойчивость инкапсулированных нитроксильных радикалов к
восстановлению аскорбиновой кислотой
§5.2.5. Комплексы нитроксильного радикала ПЕРИ с каликеаренами
§5.2.6. Комплексы нитроксильных радикалов с кукурбит[7]урилом
§5.3. Заключение
Результаты и выводы
Благодарности
Список литературы
Введение
Исследования последнего десятилетия указывают на то, что свободные короткоживущие радикалы принимают участие в различных физиологических и патологических процессах в живых организмах. Показано, что микробицидная функция фагоцитов, осуществляющих защиту организма от бактериальных инфекций, во многом зависит от способности клеток вырабатывать супероксидный радикал. Однако высокий уровень генерации реактивных форм кислорода клетками может вызвать повреждение клеток и тканей организма. Генерация кислородных радикалов приводит к окислительному повреждению биомолекул, к нарушению функций биомембран, повреждению ДНК, и в итоге к развитию патологий и старению. Неспаренный электрон может быть локализован не только на атомах кислорода, но и на атомах углерода, серы, азота. Для живых организмов большое значение имеют тиильные радикалы глутатиона (ОЭ*) и радикалы мочевой кислоты с локализацией электрона на атомах серы и азота. Основным источником супероксидного радикала (О2*) в биологических системах являются ферментативные системы, такие как митохондриальная цепь переноса электронов и фотосинтезирующая система хлоропластов растительных клеток, и ксантиноксидаза. Тиильные радикалы могут образовываться из глутатиона (08Ы), при реакции глутатиона с различными реакционными частицами. С реакциями, инициируемыми в живых организмах этими радикалами, связывают такие важные биологические процессы как окислительный стресс, ишемию и т.д. Типичные времена жизни таких радикалов лежат в диапазоне времен 10'9-10'6 секунд. Вследствие высокой реакционной активности, стационарные концентрации таких радикалов низки, что затрудняет, а часто делает невозможным их непосредственное детектирование методами лазерного импульсного фотолиза или методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).
В качестве метода детектирования короткоживущих радикалов часто используется метод ЭПР спиновых ловушек, основанный на реакции спиновых ловушек (как правило, нитронов) с короткоживущими радикалами с образованием относительно стабильных спиновых аддуктов, времена жизни которых лежат в диапазоне 1-103 секунд. Наиболее важными характеристиками спиновых ловушек являются — скорость реакции нитрона с короткоживущими радикалами, времена жизни образующихся спиновых аддуктов и различие спектров ЭПР в зависимости от захваченного короткоживущего радикала. Кроме

Для нитроксила 5 (рисунок 1.10) наблюдается равновесие между комплексом с радикальным фрагментом вне полости и фрагментом, прикрывающим полость циклодекстрина. В случае равновесия для нитроксила 4 (рисунок 1.11) структура сильно связанного комплекса характеризуется нитроксильным фрагментом, погруженным в полость циклодекстрина. Различный тип равновесия для молекул 4 и 5 связан с различной структурой мостика между нитроксильным радикалом и циклодекстрином. Различие констант сверхтонкого взаимодействия для двух форм составляет Дам я 0.02 мТ для нитроксила 5 и Даы ~ 0.045 мТ для нитроксила 4. При этом получение указанных питроксильных радикалов, связанных с циклодекстрином, сопряжено со сложным синтезом с выходом 7.6%. Информация о детальной структуре форм нитроксил-циклодекстрин была получена на основе данных метода двумерной ’Н ЯМР спектроскопии КОББУ для соответствующих гидроксиламинов.
§1.2.2. Каликсарены и их комплексы
Реакции диамагнитных и парамагнитных молекул, помещенных в нанокапсулы, представляют интерес ввиду селективности подобных реакций по отношению к другим молекулам. При этом принципиальным свойствами инкапсулированных молекул являются подвижность молекул гостей и способность молекул покидать наноконтейнеры. Каликсарены представляют собой отдельный класс супрамолекул, являющихся продуктом циклической олигомеризации фенола с формальдегидом.
Рисунок 1.11. Структура амфифильных каликс[4]аренов.
Благодаря своей структуре каликсарены способны образовывать комплексы с различными молекулами [142]. Модифицированные каликс[4]арены нашли широкое применение в процессах транспорта через биомембраны [143], образования каналов для ионов [144], адсорбции газов [145,146,147] и в качестве флуоресцентных меток [148]. Особый интерес представляют амфифильные каликсарены (рисунок 1.11), которые
ОН он ОН НО