Введение к работе
Актуальность темы. Уникальные свойства природных соединений давно вдохновляют химиков-органиков на разработку новых методов синтеза и разделения. В последнее десятилетие на первый план выдвинулась проблема моделирования и получения синтетических препаратов, имитирующих некоторые из свойств биологических систем, таких как хранение и воспроизведение генетической информации, ферментативный катализ и иммунологический отклик, перенос ионов и молекул, -процессов, которые включают в качестве обязательной стадии молекулярное распознавание.
Приоритетным направлением современной химии является разработка новых методов концентрирования и разделения биологически важных веществ, в том числе и получение чистых оптически активных форм различных соединений, простыми и доступными методами. Перспективным подходом к решению данной проблемы является мембранная экстракция, привлекающая в последние годы все большее внимание исследователей. Задача целенаправленного синтеза молекул-переносчиков, обладающих требуемым набором физико-химических свойств, имеет принципиальное значение для развития данной области. Ее решение напрямую связано с установлением закономерностей, связывающих структуру переносчика и транспортируемого субстрата со скоростью и селективностью, включая и стереоселективность, процесса межфазного переноса.
Основная часть работ по молекулярному распознаванию и мембранному транспорту посвящена созданию рецепторов и молекул-переносчиков для различных катионов. В то же время практически не уделялось внимание анионам и органическим кислотам, поэтому поиск экстрагентов для последних является актуальным. Цвиттер-ионная форма а-аминокислот, а также самоассоциация а-оксикислот в водных растворах создают ряд проблем вследствие неблагоприятно влияющего на комплексообразование взаимного соседства двух связываемых групп и сильной их гидратации. Поэтому большинство исследований по изучению мембранного транспорта этих субстратов с помощью синтетических рецепторов проводилось с производными кислот, а не со свободными соединениями, имеющими биологическое значение.
Целью настоящей работы явилось моделирование, и синтез молекул-переносчиков ct-окси и а-аминокислот, осуществление процессов массопереноса через жидкие импрегнированные мембраны, выявление закономерностей, связывающих структуру субстрата и переносчика со скоростью мембранного транспорта, его энантио- и субстративной селективностью.
Научная новизна работы. Синтезирован и охарактеризован ряд новых соединений, содержащих а-аминофосфонатный фрагмент, которые были исследованы в качестве переносчиков некоторых органических кислот через липофильные жидкие импрегнированные мембраны. Впервые показана возможность применения а-аминофосфонатов в качестве переносчиков а-скси- и а-аминокислот и их селективность при транспорте указанных субстратов. Установлена структура комплексов а-шннофосфонатов с а-оксикислотами в растворах и в твердой фазе. Изучено, влияние структуры молекул-переносчиков на величины потоков переноса данных кислот.
На основании этих исследований углублены представления о влиянии структуры рецептора на скорость транспорта изучаемых субстратов. Проведен энантиоселективный массоперенос некоторых сс-окси- и а-аминокислот с помощью хирального а-аминофосфоната. Разработан способ непрерывного проточного определения концентраций аминокислот при мембранном переносе.
Практическая значимость работы. Синтезирован ряд новых экстракционных реагентов, среди которых найдены эффективные и селективные переносчики а-окси- и, а-аминокислот. Получены экспериментальные данные по транспорту изучаемых субстратов, показывающие возможность разделения смесей кислот. Изучение массопереноса хиральным а-аминофосфонатом оптических изомеров а-окси-и а-аминокислот продемонстрировало возможность их энантиоселекгивного разделения.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на X Всероссийской конференции по экстракции (Уфа, 1994), на XIII Международной научной конференции по химии фосфора - "ІСРС-ХІІГ (Иерусалим, Израиль, 1995), на XI международной научной конференции по химии соединений фосфора - "ICCPS-ХГ (Казань, 1996), на III Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем"
(Йошкар-Ола, 1996), на IV Международной научной конференции по каликсаренам -"І.С.С.-4" (Парма, Италия, 1997), Молодежном симпозиуме по химии фосфорорганических соединений "Петербургские встречи '97", посвященном памяти академика МАКабачника (С-Петербург, 1997), на научной сессии, посвященной памяти профессора И.М.Шермергорна (Казань, 1997), на итоговой научной конференции Казанского государственного университета (Казань, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей и 12 тезисов докладов.
Работа выполнена на кафедре органической химии Казанского
государственного университета в рамках исследований по созданию
рецепторов для органических кислот и изучению молекулярного
распознавания оптических изомеров при поддержке гранта РФФИ № 95-03-
09273 "Исследование молекулярных взаимодействий хиральных молекул на
основе каликс[4]аренов"(1995-1997), гранта РФФИ по научным школам
(школа академика А.И.Коновалова) №96-15-97374 "Молекулярный дизайн
новых трехмерных синтетических рецепторов и исследование их
комплексообразующих свойсгв"(1997-1999) и фанта С.-Петербургского
конкурсного центра Проект 095-0-9.3-51 "Термодинамика
комплексообразования и реакций фосфор- и мышьяксрганических соединений в растворе и газовой фазе"(199б-1997).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включает 23 рисунка, 23 таблицы и состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы (193 ссылки).
