Синтез, строение и свойства молекулярных и супрамолекулярных сенсоров на основе водорастворимых макрогетероциклов и их потенциальное применение в медицине и экологии

Синтезированы органо- и водорастворимые порфирины и фталоцианины с остатками моно- и полисахаридов, аминокислот, разработаны методы их выделения, очистки, и исследованы их физико- и фотохимические свойства. На основе полученных порфиринов методом их восстановления получены хлориновые структуры. Изучена реакционная способность 3- и 4-нитрофталонитрилов в реакциях нуклеофильного замещения с циклодекстринами, и оптимизированы методы препаративного синтеза циклодекстринзамещенных фталонитрилов. Получены новые супрамолекулярные системы на основе порфиринов и фталоцианинов с циклодекстринами посредством ковалентного и нековалентного связывания с участием циклодекстринового фрагмента. Исследованы комплексы включения с участием циклодекстринзамещенных фталонитрилов с малыми молекулами, и проведена модификация циклодекстриновых фрагментов этих фталонитрилов посредством ковалентного связывания для придания этим соединениям новых свойств. Определены термодинамические параметры процессов комплексообразования и параметры связывания (константы аффинности, число сайтов связывания) синтезированных макрогетероциклических соединений с биополимерами (ДНК, альбумин, хитозан), характеристики образующихся комплексов биополимеров с макрогетероциклическими соединениями (дзета-потенциал, гидродинамический радиус, температура плавления). Получены и охарактеризованы наноразмерные бислойные водорастворимые капсулы на основе двух биополимеров - хитозана и альбумина, способных солюбилизировать синтезированные макрогетероциклические соединения, выявлены их основные фотохимические параметры (квантовых выходов флюоресценции, синглетного кислорода, фотолиза), а также оценено влияние условий фотовоздействия на порфирин-протеин-белковые системы, термическое проявление пост-эффектов фотооблучения; определены условия, отвечающие фотосшивке спиралей белка или фоторасщеплению белковой глобулы. Исследован процесс комплексообразования полученных тетрапиррольных макрогетероциклических соединений с катионами металлов, в том числе коордиционно-ненасыщенными катионами, для последующего аксиального замещения с целью получения соединений, менее ассоциированных в водных растворах, и получены термодинамические параметры процессов комплексообразования и параметры связывания (константы аффинности, число сайтов связывания) синтезированных макрогетероциклических соединений с биополимерами. Получены водорастворимые моно- и дигетерозамещенные тиапорфирины путем замены одного или двух атомов азота реакционного центра обычного порфирина на атом серы, проведены их идентификация и очистка, и исследованы их физико-химических свойства. Изучено влияние электронных эффектов гетероатомного замещения внутренних атомов азота и мезозаместителей на биохимическую активность водорастворимых гетеропорфириновых лигандов. Установлены механизмы формирования у указанных соединений оптических откликов, обусловленных их взаимодействием с катионами переходных металлов. Даны рекомендации по практическому использованию синтезированных и изученных макрогетероциклических соединений.