Краун-содержащие фталоцианины – потенциальные сенсибилизаторы для фотодинамической терапии. Синтез, свойства и роль нековалентных взаимодействий

Phthalocyanines (Pc) and their supramolecular aggregates are widely used in molecular electronics, chemical sensors, and catalysis, as well as in biology and medicine, including photodynamic therapy (PDT). One of the possibilities of preventing Pc aggregation in an aqueous medium is using surfactants: with their molecules are self-organized various supramolecular complexes. This results in formation of the required microheterogeneous Pc environment compatible with the biological medium. The monomolecular state of Pc in an aqueous medium is especially important for their use as sensitizers in fluorescence diagnostics and PDT. We have summarized here the results of investigations of distinctive features of the supramolecular aggregation of octa-[(4′-benzo-15-crown-5)oxy]phthalocyaninates (Mcr8Pc) and tetra-[(4′-benzo-15-crown-5)oxy]phthalocyaninates (Mcr4Pc) in electrolytic solutions and solutions of synthetic cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS). Biocompatible surfactants such as carboxymethylcellulose sodium salt (Na-CMC) and sodium deoxycholate (SDC) were also studied. Using the electron absorption spectra it has been shown that formation of Mсr8Pc monomers in micellar solutions of SDC is affected by both increased surfactant concentration and by changes in the ionic strength of solution after sodium chloride is added. The effect of the chemical structure of the biocompatible anionic surfactant on monomerization of crown_containing phthalocyanines has been identified; this fact opens new possibilities for using this family of compounds for fluorescent diagnosis and PDT.Благодаря комплексообразующим, электрофизическим, оптическим и другим свойствам, фталоцианины (Pc) и их супрамолекулярные агрегаты находят применение в молекулярной электронике, химических сенсорах, катализе, а также в биологии и медицине, в том числе, для фотодинамической терапии (ФДТ). Одной из возможностей предотвращения агрегации Pc в водной среде является использование поверхностно-активных веществ, молекулы которых самоорганизуются в различные надмолекулярные комплексы, и, как результат, возникает необходимое микрогетерогенное окружение для Pc, совместимое с биологической средой. Мономолекулярное состояние Pc в водной среде особенно важно для их использования в качестве сенсибилизаторов при флуоресцентной диагностике и ФДТ. В рамках поиска эффективных сенсибилизаторов в настоящей работе приведены обобщённые результаты исследований окта- и тетра-(бензо-15-краун-5)фталоцианинов в водных растворах электролитов как в присутствии синтетических (гексадецилтриметиламмоний бромид (СТАВ), додецилсульфат натрия (SDS), додецилбензолсульфонат натрия (SDBS), так и природных ПАВ (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-CMC) и дезоксихолат натрия (SDC). Обсуждаются особенности формирования супрамолекулярных структур на основе Pc и ПАВ, возможности предотвращения агрегации Pc в водных средах и, соответственно, перспективы применения краун-фталоцианинов в ФДТ. Значительное внимание уделено изучению синергизма нековалентных взаимодействий, таких как комплексообразование ионов Na+ с фрагментами бензо-15-краун-5 (гость-хозяин), электростатическим и гидрофобным взаимодействиям, обеспечивающих высокую селективность формирования мицелло-связанного мономера Pc в случае ряда анионных ПАВ, что позволяет рассматривать краун-содержащие фталоцианины с точки зрения их потенциальной применимости в ФДТ

Complexation of lithium and sodium cations with B-phosphorylate ethers, modelling terminal groups of organophosphorus podands. An experimental and theoretical study

The organophosphorus compounds o-Ph2P(O)C6H4OCH3 and Ph2P(O)C2H4OCH3, which are analogs of podands' terminal groups, have been synthesized. The thermodynamic characteristics of their complexation with LiNCS and NaNCS in acetonitrile were obtained by calorimetry. Molecular mechanics calculations on M+ L complexes with different stoichiometries M+:L = 1:1, 1:2 and 1:4 (M+ = Li+, Na+) were performed, as well as on their solvates with a limited number of MeCN molecules. It has been shown that the experimental data could be explained by taking into account both the specific features of the complex structure and the solvent effects. The possibility of the application of additive schemes in the investigation of the complexation of polydentate molecules is discussed

Синтез водорастворимых фталоцианинов и модификация их периферических фрагментов как метод направленного изменения липофильно-гидрофильных свойств

This article brief by describes results of studies devoted to synthesis of water-soluble phthalocyanines derivatives, which are carried out by the Complexing Agents Chemistry group of IPAC RAS. Metal-free ligands and metallophthalocyanines, containing peripheral substituents with fragments of pyridine, oxybenzoic and hydroxyphenylphosphonic acids are potential photosensitizers for photodynamic therapy of cancer diseases. Methods for the modification of peripheral substituents have been developed that make it possible to synthesize phthalocyanine ligands and complexes soluble in organic solvents, or soluble in aqueous media and also possess amphiphilic properties.Данная статья – краткий обзор исследований, посвященных синтезу водорастворимых производных фталоцианинов, проводимых в группе химии комплексообразователей ИФАВ РАН. Фталоцианиновые лиганды и металлофталоцианины, содержащие периферические заместители с фрагментами пиридина, оксибензойной и оксифенилфосфоновой кислот являются потенциальными фотосенсибилизаторами для фотодинамической терапии рака. Разработаны схемы модификации периферических заместителей, позволяющие синтезировать фталоцианиновые лиганды и комплексы, растворимые либо в органических растворителях, либо в водных средах, а также обладающие амфифильными свойствами

1,5-бис[2-(диоксифосфорил)-4-этилфенокси]-3-оксапентан и его аналоги как перспективные органические лиганды для связывания катиона меди(II)

The dissociation and complexation ability toward Cu(II) of acidic type phosphoryl-containing podands – tetrabasic 1,5-bis[2-(dioxyphosphoryl)-4-ethylphenoxy]-3-oxapentane (L1), dibasic – 1,5-bis[2-(ethoxyhydroxyphosphoryl)-4-ethylphenoxy]-pentane (L2) and also of their carboxylic analogue dibasic 1,5-bis[2-(oxycarbonylphenoxy)]-3-oxapentane (L3) were investigated by spectrophotometric, conductometric and potentiometric methods in water in the presence 5% of dimethyl formamide. Spectrophotometric and conductometric titration data provided evidence for formation of 1:1 (M:L) complexes. The dissociation constants were determined and species distribution diagrams for studied acids were obtained by potentiometric method. These data are of interest for the design of binary extragents and medicinal drugs based on the studied ligands. The stability constants of Cu(II) 1:1 (M:L) complexes were estimated. Analysis of the titration curves suggests that deprotonation forms of the studied ligands react with Cu2+. Substitution of carboxylic groups in acyclic polyesters by phosphonic results in increased stability of the copper(II) complexesСпектрофотометрическим, кондуктометрическим и потенциометрическим методами в воде в присутствии 5% диметилформамида изучена диссоциация и комплексообразование с катионом Сu(II) фосфорилподандов кислотного типа: четырёхосновного – 1,5-бис[2-(диоксифосфорил)-4-этилфенокси]-3-оксапентана (L1), двухосновного – 1,5-бис[2-(оксиэтоксифосфорил)-4-этилфенокси]-пентана (L2), а также их карбонильного аналога – полиэфирной дикарбоновой кислоты 1,5-бис[2-(оксикарбонилфенокси)]-3-оксапентана (L3). Данные спектрофотометрических и кондуктометрических титрований свидетельствуют об образовании комплексов состава 1 : 1 (M : L). Методом потенциометрического титрования определены значения констант диссоциации и получены диаграммы распределения форм ионизации изученных соединений в зависимости от рН среды, которые представляют несомненный интерес при создании бинарных экстрагентов и медицинских препаратов на основе этих соединений. Определены значения констант устойчивости комплексов с катионом Cu2+ состава 1 : 1 (M : L). Анализ кривых титрования позволяет сделать вывод о том, что в реакцию с Cu2+ вступают депротонированные формы исследуемых лигандов. Замена карбоксильных групп в молекулах ациклических полиэфиров на фосфоновые приводит к заметному увеличению устойчивости образующихся комплексов меди(II) с близкими по строению лигандами L3 и L1

Исследования комплексообразования в растворах методом ЯМР

NMR spectroscopy has been used to study the complexation of organic ligands, that are of interest for biology and medicine, with ions of biologically significant metals (Li+, Na+, Ca2 +, Ga3+). The possibilities and advantages of NMR spectroscopy methods in the study of complex formation are shown. A high sensitivity of the NMR signal to the formation of a complex even with a very small natural concentration of the magnetic isotopes is detected. The formation of a complex with a low stability constanthas has been found by 43Ca NMR spectroscopy. The equilibrium constants of the complexes and the parameters of their NMR spectra are obtained. The possibility of using the 31P and 13C NMR method for initial testing of the complexation of cyclene derivatives with the cation Ga3+ in D2O is shown.Методами спектроскопии ЯМР исследованы процессы комплексообразования представляющих интерес для биологии и медицины органических лигандов с ионами биологически значимых металлов (Li+, Na+, Ca2+, Ga3+). Показаны возможности и преимущества методов спектроскопии ЯМР при исследовании комплексообразования. Установлена высокая чувствительность ЯМР-сигнала к образованию комплекса даже при очень малой природной концентрации магнитного изотопа. Методом ЯМР 43Ca зафиксировано образование комплекса с низкой константой устойчивости. Получены константы равновесия комплексов и параметры их ЯМР-спектров. Показана возможность применения метода ЯМР 31P и 13C для первичного тестирования комплексообразования производных циклена с катионом Ga3+ в D2O