Лаборатория фотоактивных супрамолекулярных систем №107
EN
RU
/
ИССЛЕДОВАНИЕ №4
Гетероциклические аналоги стильбена: разработка методов получения и изучение
ИССЛЕДОВАНИЕ №4
Гетероциклические аналоги стильбена: разработка методов получения и изучение
с.н.с., к.х.н. Гулакова Е.Н. н.с., к.х.н. Сайфутярова А.Э.
Структурные особенности изучаемого класса соединений
Сочетание двух функциональных фрагментов в стириловых производных азагетероциклов – гетероароматического, участвующего во многих химических процессах, совершающихся в живых клетках, и стирилового, являющегося «фотоантенной» – значительно расширяет сферу применения соединений типа А-π-D.
!!! В нашей научной группе особое внимание уделяется исследованиям, связанным с разработкой методов синтеза орто-стирилзамещенных N-гетероциклов.
Уникальные фотохимические и фотофизические свойства
Известно, что гетероциклические аналоги стильбена способны участвовать в трех видах фотохимических реакций – E-Z-фотоизомеризации, внутримолекулярной фотоциклизации и межмолекулярном фотоциклоприсоединении.
Последние две реакции позволяют получать сложные по структуре, полифункциональные гетероциклические производные, синтез которых стандартными методами препаративной органической химии представляется достаточно сложным и многостадийным процессом. В связи с этим разработка реакций фототрансформаций стирилгетероциклов может рассматриваться как удобный метод синтеза труднодоступных полициклических гетероциклических производных.

В наших исследованиях устанавливается возможность влияния на направление фототрансформаций стирилгетероциклов путем изменения длины волны облучения, концентрации субстрата в облучаемом растворе, варьирования заместителей в молекуле стирилгетероцикла и др.факторов.
Реакция [2+2]-фотоциклоприсоединения
Для достижения максимальной эффективности данной фотореакции нами были выявлены условия (растворитель, тип (структура) и концентрация субстрата) для проведения реакции [2+2]-фотоциклоприсоединения, приводящей к регио- и стереоселективному образованию производных циклобутана.
Показано, что фотодимеризация может протекать в мягких условиях как в воде при комнатной температуре, так и в кристалле.
Внутримолекулярная фотоциклизация орто-стирилзамещенных N-гетероциклов
В нашей лаборатории впервые была обнаружена реакция C-N циклизации орто-стирилзамещенных N-гетероциклов под воздействием света и предложен механизм протекания данной фотореакции.
Изучаемая фотореакция включает ряд последовательных стадий: фотоизомеризацию E-изомера стирилгетероцикла в Z-изомер, реакцию внутримолекулярной циклизации с образованием нестабильного циклического соединения, которое после отщепления гидрид-иона трансформируется в поликонденсированный гетероароматический катион. Нами обнаружено, что электроциклический продукт служит сенсибилизатором для образования активных форм кислорода, что позволяет использовать такие соединения в качестве тераностиков для фотодинамической терапии (ФДТ).
Биологическая активность фотопродуктов: интеркаляция с ДНК и противоопухолевая оценка in vitro
Мы изучаем биологическую активность синтезируемых соединений, в том числе полициклических продуктов внутримолекулярной фотоциклизации производных орто-стирилзамещенных N-гетероциклов, которые могут быть использованы в качестве противораковых агентов.
Они обладают характеристическими чертами, присущими ДНК- интеркаляторам, а именно - плоской гетероароматической системой и положительным зарядом. Было изучено комплексообразование электроциклических продуктов с ДНК тимуса теленка (тт-ДНК) методами спектрофотометрического и спектрофлуориметрического титрования и с использованием спектроскопии кругового дихроизма, и проведена оценка цитотоксической активности с помощью колориметрического анализа MTS в отношении различных линий опухолевых клеток человека. Обнаружена высокая селективность ряда изученных соединений по отношению к аденокарциномным альвеолярным базальных эпителиальным клеткам (A549).
  1. Saifutiarova A. E., Fedorov Y. V., Maurel F., Gulakova E. N., Karnoukhova V. A., Fedorova O. A. Highly regioselective and stereoselective photodimerization of azine-containing stilbenes in neat condition: An efficient synthesis of novel cyclobutanes with heterocyclic substituents // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. – 2022. – P. 113804. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2022.113804
  2. [2] Saifutiarova A. E., Fedorov Y. V., Gulakova E. E., Fedorova O. A. Mechanism of hydride abstraction in the electrocyclic phototransformation of heterostilbene // Mendeleev Communications. – 2022. – Vol. 32. – # 3. – P. 374-376. DOI: 10.1016/j.mencom.2022.05.027
  3. [3] Карноухова В.А., Сайфутярова А.Э., Федорова О.А., Вологжанина А.В. [2+2]-фотоциклоприсоединение (E)-2-(3,4-диметоксистирил)пиримидина и его солей в кристаллах // Журнал структурной химии. – 2022. – Т. 63. – №. 3. – С. 392-400. DOI: 10.26902/jsc_id89298
  4. [4] Saifutiarova A. E., Fedorov Y. V., Tsvetkov V. B., Rustamova D. A., Gulakova E. N., Chmelyuk N. S., Abakumov M. A., Aliev T. M., Fedorova O. A. Photochemical synthesis, intercalation with DNA and antitumor evaluation in vitro of benzo [d] thiazolo [3, 2-a] quinolin-10-ium derivatives // Bioorganic Chemistry. – 2021. – Vol. 115. – P. 105267. DOI: 10.1016/j.bioorg.2021.105267
  5. [5] Saifutiarova A.E., Karnoukhova V.A., Gulakova E.N., Fedorova O.A., Fedyanin I.V. Molecular structures and crystal packings of styryldiazines // Journal of Structural Chemistry. – 2021. – Vol. 62. – # 4. – P. 527-536. DOI: 10.1134/s002247662104003x
  6. Сайфутярова А.Э., Гулакова Е.Н., Федорова О.А., Черникова Е.Ю., Шаповалов А.Д., Федоров Ю.В. Cинтез, спектральные и фотохимические свойства новых орто-стирилзамещенных N-гетероциклов // Журнал органической химии – 2020. – Том 56. – № 4. – С. 576-583. DOI 10.31857/S0514749220040096
  7. [6] Fedorova O. A. Saifutiarova A. E., Gulakova E. N., Guskova E. O., Aliyeu T. M., Shepel N. E., Fedorov Y. V. The regioselective [2 + 2] photocycloaddition reaction of 2-(3,4-dimethoxystyryl)quinoxaline in solution // Photochemical & Photobiological Sciences. – 2019. – Vol. 18. –# 9. – P. 2208-2215. DOI: 10.1039/c9pp00028c