НА ПУТИ К МОЛЕКУЛАМ XXI ВЕКА O

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