Новые флюоресцентные порфиразиновые свободные основания и металлокомплексы для применения в фотонике и биофотонике

• Автор: Лермонтова, Светлана Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.03, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
ЕЕ Темплатный синтез порфиразинов
1.2. Спектральные свойства порфиразинов
1.3. Исторический обзор химии порфиразинов
1.4 Тетрапиррольные красители как флуоресцентные маркеры и фотосенсибилизароры для медицинской диагностики и фотодинамической терапии
ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
2.1. Получение ароматических производных тетрацианоэтилена
2.2. Получение новых порфиразиновых комплексов ванадила
2.3. Получение порфиразиновых комплексов иттербия
2.4 Исследование люминесцентных свойств порфиразиновых комплексов иттербия
2.5. Создание лабораторной модели люминесцентного солнечного концентратора на основе оптически малодеффектого органического стекла, допированного металлокомплексом Уа
2.4. Получение порфиразиновых хромофоров в виде свободных оснований
2.6. Особености фотофизических свойств полученных порфиразинов и их металлокомплексов. Новый тип флюоресцентных молекулярных роторов
2.7 Характеристики новых красителей как потенциальных агентов
фотодинамической терапии
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность и степень разработанности темы исследования.
Тетрапиррольные красители занимают центральное место в современной органической и биоорганической химии. В течение многих лет они продолжают находиться в фокусе множества междисциплинарных исследований. Повышенный интерес к этому обширному классу красителей связан с особенностями макроциклической ароматической системы, определяющими их уникальные фотофизические, электрохимические и фотохимические свойства. Это в свою очередь обусловило постоянный высокий интерес к этим соединениям с точки зрения их эффективных приложений в разнообразных новейших технологиях, в частности, для создания оптических, оптоэлектронных, фотовольтаических и сенсорных устройств. Многие из тетрапиррольных красителей нашли широкое применение в биомедицине, поскольку они часто обладают яркой флюоресценцией и способны избирательно накапливаться в раковой опухоли, обеспечивая тем самым возможность ее детектирования. Кроме того, под действием света с подходящей длиной волны они способны продуцировать синглетный кислород, который вызывает гибель раковых клеток. Эта концепция лежит в основе фотодинамической терапии (ФДТ) онкологических заболеваний. Для повышения эффективности и избирательности воздействия важно, чтобы полосы поглощения фотосенсибилизатора и собственных хромофоров живой ткани перекрывались как можно меньше. Указанному требованию как нельзя лучше отвечают многие порфирииовые и тетраазапорфириновые (порфиразиновьте) макроциклы и их металлокомплексы, демонстрирующие сильное поглощение и люминесценцию в красной и ближней инфракрасной областях спектра, соответствующих оптическому «окну» относительной прозрачности биоткани.
Ранее научной группой под руководством Клашиной Л.Г. был разработан новый синтетический подход, позволивший в мягких условиях осуществить темплатную сборку порфиразинового макроцикла, используя молекулы тетрацианоэтилена и трициановинилбензола в качестве его структурных

элементов. Этот подход впервые позволил получить октацианопорфиразиновый макроцикл, сконструированный из молекул тетрацианоэтилена, имеющий 8 электроноакцепторных СЫ - групп в периферическом обрамлении макроцикла. Данная диссертационная работа была призвана продемонстрировать широту возможностей разработанного ранее синтетического подхода, позволяющего варьировать периферийное обрамление макроцикла, используя в качестве его структурных единиц разнообразные арильные производные тетрацианоэтилена. Актуальность этой задачи определяется тем, что варьирование периферийного обрамления в значительной степени влияет на фотофизические, фотохимические и электрохимические свойства макроциклов и, помимо развития новых фундаментальных знаний о свойствах тетрапиррольных макроциклов, позволяет также осуществлять тонкую настройку их характеристик для конкретных практических приложений.
В данной работе осуществлен синтез серии новых флюоресцентных порфиразиновых хромофоров в виде металлокомплексов и свободных оснований, содержащих в периферийном обрамлении макроцикла циано- и разнообразные ароматические группы. Уникальной для соединений порфиразинового ряда особенностью полученных нами красителей является сочетание их высокой фотодинамической активности с необычно сильной вязкостной чувствительностью флюоресцентных параметров (квантового выхода и времени жизни флюоресценции). Это открывает возможность использовать полученные макроциклы не только как агенты ФДТ, но и в необычном для этого класса соединений качестве зондов локальной вязкости. Проведенные в данной диссертационной работе исследования показали, что полученные новые флюоресцентные тетрапиррольные соединения и светоизлучающие наноструктурированные полимерные матегприалы на их основе очень перспективны для применения в медицине в качестве агентов оптической тераностики (т.е. одновременно для целей терапии и диагностики онкологических заболеваний), а также в технологиях фотоники, связанных с преобразованием солнечной энергии.
R = Ph An = TCNVB^- Yl-P- 2TCNVB
Рисунок 1.20 - Получение тетрафенилтетрацианопофиразинового комплекса
иттербия
Полученные тетрафенилтетрацианопорфиразиновые комплексы иттербия, инкорпорированные в различные полимерные матрицы, позволяют получить материалы, демонстрирующие яркую люминесценцию в широком диапазоне длин волн (650 - 1550 нм) [39]. Это делает их весьма перспективными для использования в качестве светопоглощающих и светоизлучающих компонентов материалов в различных технологиях фотоники и оптоэлектроники, в частности, в фотоэлектрических преобразователях, фотонных интегральных схемах, а также для различных биомедицинских приложений, таких как фотодинамическая терапии и флюоресцентная диагностика.