Zawada Bartłomiej

Zakład Chemii Organicznej i Technologii Chemicznej
Pracownia Stereokontrolowanej Syntezy Organicznej

Receptory 1,8-diamidokarbazolowe z pomocniczymi akceptorami wiązań wodorowych: synteza oraz badania właściwości kompleksotwórczych

Bartłomiej Zawada

Promotor: dr hab. Michał Chmielewski

Rozpoznanie molekularne anionów pozostaje jednym z centralnych zainteresowań chemii supramolekularnej, ponieważ aniony odgrywają różnorodne i istotne role w technologii, biologii, medycynie oraz środowisku. Szczególnie dużo pracy poświęcone jest tworzeniu receptorów zdolnych selektywnie i silnie wiązać diwodorofosforan, H₂PO₄^– [1,2]. Mimo to syntetyczne receptory wciąż nie dorównują białkom odpowiedzialnym za wiązanie tego anionu (phosphate binding proteins, PBP), zarówno pod względem selektywności jak i siły wiązania. PBP wykorzystują akceptory wiązań wodorowych w celu rozróżnienia H₂PO₄^–od innych oksoanionów np. SO₄^2– [3] i taka strategia została też zastosowana w szeregu syntetycznych receptorów. Jednakże, wciąż brakuje bezpośrednich dowodów na konstruktywny wkład pomocniczych akceptorów wiązań wodorowych w syntetycznych receptorach. Obecnie opublikowane badania postulują go jedynie na podstawie poszlak [4-7]. W niniejszej pracy zaprezentowane zostały: projekt, synteza oraz badania właściwości kompleksotwórczych nowych receptorów opartych na szkielecie 1,8-diamidokarbazolu z pomocniczymi akceptorami wiązań wodorowych. W celu zbadania powyżej opisanej strategii kompleksowania H₂PO₄^– zostały wybrane pierścienie pirydyny oraz chinoliny, tj. pochodne kwasów 2-, 3- i 4-pirydynokarboksylowego i 7-chinolinokarboksylowego. Modelowanie molekularne przy pomocy DFT wykazało, że dla trzech z czterech receptorów mogą istnieć postulowane pomocnicze oddziaływania z H₂PO₄^–. Pochodna 4-pirydynokarboksylowa została wybrana tak, aby otrzymany receptor referencyjny nie mógł tworzyć wiązania z badanym anionem poprzez heterocykliczny atom azotu. Miareczkowania UV-Vis i ¹H NMR wykazały, że trzy z czterech receptorów silnie wiążą H₂PO₄^–, podczas gdy pochodna 2-pirydynokarboksylowa ulega deprotonowaniu. Nieoczekiwanie, receptor referencyjny okazał się najsilniej wiązać badany anion, wskazując na drugorzędny wpływ postulowanych pomocniczych wiązań wodorowych. Powyższy trend został zaobserwowany także w obliczonych energiach kompleksowania przy pomocy modelowania DFT in vacuo.

Literatura:
[1] Hargrove A. E., Nieto S., Zhang T., Sessler J. L., Anslyn E. V., Chem. Rev. 2011, 111, 6603–6782.
[2] Bąk K. M., Chabuda K., Montes H., Quesada R., Chmielewski M. J., OBC 2018, 16, 5188–5196.
[3] Luecke H., Quiocho F. A., Nature 1990, 347, 402–406.
[4] Kondo S. I., Hiraoka Y., Kurumatani N., Yano Y., Chem. Comm. 2005, 13, 1720–1722.
[5] Kwon T. H., Jeong K. S., Tetrahedron Lett. 2006, 47, 8539–8541.
[6] Kondo S. I., Takai R., Org. Lett. 2013, 15, 538–541.
[7] Senthil Pandian T., Joo Cho S., Kang J., JOC 2013, 78, 12121–12127.