O НА ПУТИ К O O МОЛЕКУЛАМ O O XXI OВЕКА Карцова Анна Алексеевна Санкт-Петербург 2008 Состав Строение Свойства HNOC Либих 1828 г. «Гремучая» кислота 1830 г. Вёлер Циановая кислота Берцелиус «Изомерия» 2 I. Ароматичность 1865 г. Кекуле Бензол Дьюара Ладенбург Клаус h h Армстронг 3 II. Кислотно-основные свойства органических веществ •Теория Аррениуса •Теория Бренстеда – Лоури (протолитическая) •Теория Льюиса CH2=CH2 + NaOH → а) CH2=CH2 + HBr → CH2=CH2 + H+ → б) CH2=CH2 + Br2 → CH2=CH2 + Br+ → 4 Кислотные свойства органических соединений C-H-; O-H-; N-H-кислоты 1. Углеводороды + - - + H—C ≡ C—H C (sp3) ОЭО 2,5 C (sp2) C(sp) 2,8 3,2 H-C≡C-H + Na → H-C≡C-Na + ½ H2 H-C≡C-CH2-CH3 CH3-C≡C-CH3 [Ag(NH3)2]OH Ag-C≡C-CH2-CH3 5 6 H SR C + - -H C H H Циклопентадиен Ферроцен Циклопентадиенил-анион 7 8 9 10 11 С2H5NH2 (C2H5)3N (C2H5)2NH Сила основания возрастает CH3 +M N CH3 N CH3 CH3 CH3 CH3 HI N IN+ H 12 1894 г, Э. Фишер Фермент к субстрату - как «ключ к замку» Стерическое соответствие Геометрическая комплементарность Распознавание – Фиксация – Транспорт 13 1987 г., Нобелевская премия Ч. Педерсен, Д. Крам, Ж.-М. Лен Синтетические распознающие системы Краун-эфиры, криптанды, комплексы типа «гость-хозяин» 14 Супрамолекулярная химия Супермолекула Молекулярное распознавание Молекулярное распознавание – Превращение – Перенос (molecular recognition) Организованные среды 15 Типы организованных сред Мицеллярные системы Молекулы-рецепторы 16 САМОСОГЛАСОВАННЫЕ МИЦЕЛЛЯРНЫЕ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ 17 Типы макроциклических агентов макроциклические антибиотики O O краун-эфиры O K+ O O O O O открытоцепные аналоги краунэфиров цикламы H N N H OH O O OH и бицикламы R1 H N N H каликсарены NH N N NH HN R4 R3 HN R2 NH HN циклодекстрины 18 Влияние размера циклодекстрина на процесс комплексообразования α HO H H H HO H H H O O OH O H H OHO OH O HO H H HO H H H HO H H OH HO O OHH H OHO H O H а н а л и т ы H O H H O H OH HO Ǻ OH H H OH 4,7 – 5,2 Ǻ OH O H β H H OH O H H H H HO H H OH O H (фенилаланин, триптофан, тирозин) O OH H OH O HO H H H OH H H O O HO H H H OH H H H OH O HO H H H O H OH O HO H OH H O H H OH H O H O H H OH O OH HO H H OH HO O H HO H H H O 7,5 – 8,4 OH O O OH H H H HO H Анестетики (мепивакаин, прилокаин), нестероидные противовоспалительные препараты (флобуфен, HO H H O H OHO OH O H H OH H H HO O H H HO H HO OH O HO H H 6,0 - 6,6 Ǻ H HO H Аминокислоты небольшого размера H H OH O H γ H O O H OHO HO H H H OH O H HO H O H H OH H OH O HO H O H H O HO OHO H H OH H H H O H H Производные аминокислот, варфарин, стероиды (кортикостерон) ибупрофен) HOH2C HO CH3 HO O CH3 O H OH NH2 O 19 20 21 Комплекс циклодекстринов с С60 22 γ - циклодекстрин : С60 (1 : 1) β - циклодекстрин : С60 (2 : 1) Соответствие размеров полости краун-эфиров и катионов Катион Диаметр, Å Краун-эфир Диаметр полости, Å Li+ 1,36 12-краун-4 1,2 - 1,5 Na+ 1,90 15-краун-5 1,7 – 2,2 K+ 2,66 18-краун-6 2,6 – 3,2 NH4+ 2,86 18-краун-6 2,6 – 3,2 Rb+ 2,94 18-краун-6 2,6 – 3,2 Cs+ 3,38 21-краун-7 3,4 – 4,3 23 24 25 ТЕТРАЭДРИЧЕСКОЕ ЛИНЕЙНОЕ ХИРАЛЬНОЕ СФЕРИЧЕСКОЕ 26 Сферическое распознавание 27 Тетраэдрическое распознавание 28 Линейное распознавание 29 30 БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ Кровь Моча Слезная Цереброспинальная жидкость Структуры жидкость мозга Слюна А В МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ 8 mAU СЛОЖНЫЙ ПРОФИЛЬ Capel Хроматографический профиль сыворотки крови 6 7 8 9 10 11 12 13 14 мин 4 Электрофоретический профиль мочи 5 6 7 8 9 10 11 Электрофоретический профиль слезной жидкости 1952 г. Нобелевская премия по химии Мартин Синг Спиртовой экстракт листьев М.С. Цвет Подвижная Фаза CaCO3 «О новой категории адсорбционных явлений» 1903 г. 31 Н.А. Измайлов, М.С. Шрайбер 1938 г. 1938 г. Н.А. Измайлов, М.А. Шрайбер ТСХ (хроматография в тонком слое) ТСХ (хроматография в тонком слое)фронт b a старт Rf = a/b 32 2.99 Влияние макроцикла в составе буферного электролита на разделение стероидов в ОП МЭКХ 0.05 %FS Предел обнаружения 500 мкг/л H H HO H H OH O H OHO HO H H O O H H OH H H OH O H H H OH O HO H H O O HO H H H OH H HO H O H OH HO H OH O HO H H H H OH O HO H HO H H H O H OH O HO H OH H O H ch1 1 2 3 4 5 6 7мин Электрофореграмма модельной смеси стероидных гормонов Рабочий электролит - боратный буфер, рН 9.3 Прибор: «Капель 103», λ = 254 нм, ввод пробы: 30 мбар, 5 с 33 34 б) в) а) O CH3 HO OH CH3 H F OH CH3 H O 15 мМ ДДСН 8 мМ β-ЦД Хроматограмма кортизона (E), кортикостерона (В), 11-дегидродексаметазон смеси кортизола (F),11-дегидрокортикостерон кортикостерона (А), преднизолона (Pl), дексаметазона(DEX), кортизон ацетата (E-ac) обнаружения 3 – 5 HPP мкг/л иПредел кортинеффа (Cort) (10 мкг/мл). Хроматограф 4001 (Чехия), УФ-детектор (254нм), колонка «Supelco» 150*4,6 мм (3 мкм) Стрельникова Е.Г. Кандидатская диссертация 2006 г, СПб HO CH2-CH2-NH2 OH MeO HO дофамин OH HO CH-CH2-NH2 HO норметанефрин CH-CH2-NH2 HO OH норадреналин MeO CH-CH2-NH-CH3 OH HO CH-CH2-NH-CH3 HO метанефрин HO адреналин 35 HO 30 mAU OH НМ А НМ H2C НА CH2 +N + ДА МН H O H ДА O А H НА O МН O O Capel 45 mAU O Capel 6 7 8 9 10 мин 6 7 8 9 10 11 36 мин Комплексообразование с OH мономером: OH HO O OH Полимеризация: OH (+)-Катехин ((+)-C) Удаление хирального прототипа: 37 38