Химия высоких энергий, 2020, T. 54, № 4, стр. 263-268

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Синтез и очистку МПК и ее 1,3-тиазолсодежащих производных 1–5 проводили по методике [9]. Триптофан (Fluka, ≥99.0%), малеиновый ангидрид (МА) и ацетонитрил (Криохим, сорт 0) использовали без предварительной очистки.

Cпектры поглощения регистрировали на спектрофотометре “Specord M-40”, скорректированные спектры возбуждения и излучения FL на спектрофлюориметре “СМ-2203”. Квантовые выходы FL (φ) определяли по известной методике [11] с использованием внешнего стандарта триптофана (Trp) по уравнению: φ_i = φ_Trp(S_iA_Trp)/(S_TrpA_i), где φ_i – квантовый выход FL, φ_Trp – квантовый выход FL Trp (φ_Trp= 0.14, Н₂О, pH 7, 298 К [12]), S_i и A_i – светосумма под полосой FL и оптическая плотность поглощения субстрата на длине волны возбуждающего света (λ_ex), соответственно, S_Trp и A_Trp – аналогично для триптофана.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

На рис. 2 приведены спектры поглощения соединений 1–5, а их спектральные UV-характеристики представлены в табл. 1. Обращает на себя внимание существенный батохромный сдвиг в соединениях 4, 5, обусловленный присутствием тиазольного фрагмента, содержащего вторичную ароматическую аминогруппу во втором положении гетероцикла (рис. 2, табл. 1).

Рис. 2.

Спектры поглощения исследуемых соединений: 1 – 1; 2 – 2; 3 – 3; 4 – 4; 5 – 5 (10^–4 моль/л, l = 1 см, CH₃CN, 298 К).

На рис. 3 представлены спектры FL 2-амино-1,3-тиазолсодержащих производных малеопимаровой кислоты 1–5. Спектральные характеристики соединений 1–5 приведены в табл. 1.

Рис. 3.

Скорректированные спектры FL 1,3-тиазолпроизводных малеопимаровой кислоты: 1 – 1; 2 – 2; 3 – 3; 4 – 4; 5 – 5 (10^–4 моль/л, λ_ex = 235 нм, CH₃CN, 298 К).

Следует отметить, что для всех полученных соединений регистрируется максимум FL на длине волны эмиссии λ_em ≈ 340 ± 10 нм (рис. 3, табл. 1). В то же время, модификация тиазольного хромофора сопровождается изменениями спектрального состава FL в коротковолновой и длинноволновой областях спектров (рис. 3). В ряду изученных 1,3-тиазолов, содержащих дитерпеновый фрагмент заслуживают внимания следующие спектрально-люминесцентные характеристики. Во-первых, перегиб в длинноволновой области FL для соединений 1–4 (рис. 3), который для тиазола 5 проявляется в виде максимума λ_em = 403 нм (рис. 3, спектр 5). На основании литературных данных [9, 10] FL в этой спектральной области логично было отнести к эмиссии 1,3-тиазольного фрагмента. Во-вторых, для соединений 1–3 в коротковолновой области λ_em ≈ 300 нм также наблюдается перегиб, который для 2 становится доминирующим максимумом λ_em = 304 нм (рис. 3).

Из сравнения значений квантовых выходов FL соединений 1–5, приведенных в табл. 1, следует, что наличие тиазольного заместителя приводит к тушению их флюоресценции, которое обусловлено процессами безызлучательного переноса энергии.

Наряду с отмеченными выше закономерностями, как следует из сравнения данных, приведенных на рис. 2 и 3, наблюдается нарушение правила Левшина о зеркальной симметрии UV и FL спектров [13]. Отсутствие симметрии UV и FL спектров регистрируется у молекул, обладающих различными формами потенциальных кривых и расположением колебательных уровней электронно-возбужденного и основного состояния [13]. На форму спектров FL соединений 1–5, вероятно, могут оказывать влияние концевые группы дитерпеноида – малеиновый ангидрид и заместители во втором положении тиазольного цикла. Наиболее характерно отклонение от закона зеркальной симметрии выражено для соединений 1, 5 и проявляется, как отмечалось выше, в виде максимумов при λ_em = 304 нм и λ_em = 403 нм соответственно.

Если объяснение FL соединений 4–5 в области λ_em ≈ 400 нм (рис. 3, спектры 4, 5) влиянием вторичной ароматической группы во втором положении 1,3-тиазольного фрагмента представляется, основываясь на литературных данных [9, 10], непротиворечивым, то интерпретация коротковолновой эмиссии λ_em ≈ 300 нм требует дополнительных обоснований. Предположительно, FL соединений 1–5 в области λ_em ≈ 300 нм определяется влиянием дитерпенового фрагмента или малеинового ангидрида. Ответ на этот вопрос может дать спектрально-люминесцентное исследование МПК и малеинового ангидрида, структурные формулы, которых приведены ниже:

Спектры люминесценции МПК и МА представлены на рис. 4.

Рис. 4.

Скорректированные нормированные спектры FL: МПК – (1); МА – (2) (10^–4 моль/л, λ_ex = 235 нм, CH₃CN, 298 К).

В схожих по параметрам спектрах люминесценции МПК и МА регистрируются доминирующие максимумы при λ_em = 345 нм и минорные в области ~310 нм, коррелирующие с таковыми для соединений 1–3 (рис. 4, табл. 1). Следует отметить, что квантовый выход FL МПК (φ = 26 × 10^–4) значительно выше, нежели МА (φ = 6.0 × 10^–4), по-видимому, вследствие фотосенсибилизации последнего по механизму безызлучательного переноса энергии с дитерпеноида на малеиновый ангидрид.

Для FL соединения 1, в отсутствии тиазольного фрагмента, характерно не только совпадение со спектром эмиссии МПК (рис. 3, 4, спектры 1), но также наивысший квантовый выход FL в ряду тиазолпроизводных МПК 2–5 (φ = 7.7–5.2 × 10^–4 (табл. 1)), равный φ = 19 × 10^–4. Таким образом, анализ экспериментальных результатов позволяет предположить, что флюоресценция в области λ_em ≈ 345 нм может быть отнесена к излучению МПК, а тушение FL и нарушение закона зеркальной симметрии определяется 1,3-тиазольными заместителями малеопимаровой кислоты. Аргументом в пользу корректности вышеприведенной интерпретации спектров FL соединений 1–5 могут служить спектры возбуждения их люминесценции (рис. 5).

Рис. 5.

Скорректированные спектры возбуждения FL 1,3-тиазолпроизводных малеопимаровой кислоты: 1 – 1; 2 – 2; 3 – 3; 4 – 4; 5 – 5 (10^–4 моль/л, CH₃CN, 298) К).

Вероятно, длинноволновые максимумы в спектрах возбуждения FL соединений 4–5 (${\lambda }_{{{\text{ex}}}}^{{{\text{max}}}}$ ≈ ≈ 345 нм) (рис. 5), аналогично спектрам излучения FL (рис. 3), определяются вторичной ароматической аминогруппой тиазольного кольца, в то время как коротковолновые (${\lambda }_{{{\text{ex}}}}^{{{\text{max}}}}$ ≈ 245 нм) малеиновым ангидридом в малеопимаровой кислоте (табл. 1). Cравнение спектров поглощения (рис. 2) и возбуждения FL (рис. 5) соединений 1–5, подобно спектрам излучения FL (рис. 3), также, и даже в большей степени, указывает на отклонение от правила зеркальной симметрии UV и FL спектров [13].

В результате проведенных исследований установлено, что спектральный состав FL и нарушение правила зеркальной симметрии 1,3-тиазолилсодержащих производных МПК, на основании литературных данных [13], могут быть объяснены конкурирующим влиянием тиазольного заместителя и МА в дитерпеноиде на форму потенциальных кривых и расположение колебательных уровней электронно-возбужденного и основного состояния соединений 1–5. Полученные результаты демонстрируют высокую чувствительность и информативность спектрально-люминесцентного метода по сравнению со спектрофотометрией. Знание спектрально-люминесцентных характеристик может быть использовано при идентификации примесей в лекарственных препаратах на основе 2-амино-1,3-тиазолсодержащих производных МПК, обладающих высокой противоопуxoлевой, антимикробной и антиоксидантой активностью, а также в изучении их фармакокинетики и в биохимических исследованиях.

ИСТОЧНИКИ ФИНАНСИРОВАНИЯ

Спектрально-люминесцентных измерения выполнены на оборудовании ЦКП “Химия” УфИХ РАН и РЦКП “Агидель” УФИЦ РАН. Работа выполнена в рамках Государственного задания по темам НИР УфИХ УФИЦ РАН AAAA-A20-120012090030-6 (серийный номер 0246-2018-0018) и AAAA-A20-120012090026-9 (порядковый в ГЗ 0246-2018-0023, 0246-2019-0027).