Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: cyklen

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Selektywne N-funkcjonalizowane pochodne 1,4,7,10-tetraazacyklododekanu. Kluczowe substancje w syntezie kompleksonów

Skierawska A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej. Chemia

2009

Nr 63(614)

3-120

1,4,7,10-Tetraazacyklododekan (cyklen) zajmuje poczesne miejsce wśród makrocyklicznych poliamin (rys.1). O znaczeniu tego związku decyduje szereg jego unikalnych właściwości, które przekładają się na liczne zastosowania przede wszystkim, w analityce w tym również w diagnostyce medycznej. W odróżnieniu od tlenowych makrocykli cyklen charakteryzuje się pomijalną zdolnością kompleksowania kationów metali I grupy na korzyść kationów metali przejściowych a w szczególności lantanowców. Niezwykłą trwałość kompleksów osiąga się poprzez wprowadzenie na atomy azotu dodatkowych ugrupowań zawierających donorowe heteroatomy. Wprowadzenie podstawników na atomy azotu cyklenu przynosi szereg istotnych wyzwań syntetycznych. Formalnie cztery atomy azotu w cyklenie są równocenne, a wprowadzenie czterech identycznych N-podstawników nie nastręcza szczególnych problemów. Wprowadzenie czterech reszt karboksymetylowych ma największe znaczenie dla tworzenia niezwykle trwałych kompleksów z jonami lantanowców, przede wszystkim z gadolinem(III). Jednak selektywność tworzenia poszczególnych kompleksów może być również stymulowana wprowadzeniem do jednej cząsteczki cyklenu różnych N-podstawników. Tu problemem staje się selektywność syntezy mono-N-podstawionych cyklenów, a w dalszej kolejności pochodnych z dwoma i trzema podstawnikami o zróżnicowanej naturze. Rodzaj podstawników na atomach azotu nie musi się ograniczać do ugrupowań, których najistotniejszym elementem są atomy donorowe biorące bezpośredni udział w kompleksowaniu jonów metali. Równie ważne są ugrupowania ułatwiające śledzenie procesu kompleksowania. Do nich należą takie, które zawierają reszty chromoforowe i/lub fluoroforowe, pozwalające na zwiększenie dokładności mierzonych stałych trwałości, a co za tym idzie - określenia selektywności wiązania poszczególnych kationów.

One of the most important macrocyclic ligands, which are applied in medicine, biochemistry and chemistry is 1,4,7,10-tetrazacyclododecane (cyclen). Derivatives of this compound are used to form very stable metal complexes with lanthanides, zinc, and other metal ions. Some of these complexes are irreplaceable in the field of medical imaging and radiotherapy. To utilize these compounds in medicine, derivatization of cyclen is necessary in order to create specific physical properties, to secure their inertness against living organism, to accomplish specific biological requirements including such as recognition of particular organ, receptor or substrate. The almost single method for modification of cyclen consists in alkylation or acylation of nitrogen atom(s). A simultaneous reaction on four nitrogen atoms is rather simple. On the other hand, selective substitution of only some nitrogen atoms is a key and most laborious step for new cyclen-based metal/radio metal complexes. Amongst functionalized cyclen, of particular interest are derivatives able to react as chelating reagents, which complexation properties, including stability and selectivity, are strongly dependent on the kind, number and location of functional groups. Therefore, of great importance are facile synthetic methods leading to mono, di-, tri- and tetra-N-substituted cyclens. These products may serve as protecting groups or may play a role of chelating moieties dependent on their chemical nature. The chelating grouping(s) could be created, for instance, by attaching residues of acetic acid, phosphonic acid, phosphonic acid monoesters, etc. onto nitrogen atoms. The number and type of these groups has a huge effect on complex coordination geometry, formal charge under physiological conditions and affects both the thermodynamic stability and rather frequently desired kinetic inertness. Additional cyclen modification by regioselective attaching hydrophobic, chromogenic or fluorescing/luminescent groups formulates species, which subsequently changes molecular recognition properties, their specificity and/or analytical sensitivity. The results of author's investigations are preceded by theoretical considerations and presentation of the preset state-of-the art. There are two main options for synthesis of mentioned above compounds. According to literature data mono-N-alkylation has been achieved by using a significant excess of cyclen relative to electrophiles. This methodology is undesirable for self understandable reasons. However, with highly sterically hindered alkylating agents, selective mono-N-substitution has been achieved using equimolar amounts of reactants. Alternative method reported for mono-N-alkylation of cyclen requires at least three synthetic steps: rather facile protection of three nitrogen atoms, alkylation of the residual nitrogen atom, and deprotection. The literature that describes tri-protection of 1,4,7,10-tetraazacyclododecane with different groups is very rich compared to di- and mono-protection. At this point, a facile method that allows direct introduction of one or two removable ethoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl (BOC), or benzyloxycarbonyl (Cbz) group(s) in one-pot N-acylation reaction under very mild conditions is presented. Syntheses of some of di- and tri-functionalized cyclen derivatives are also described. The new acylation reaction based on active esters is published. This method allows also attaching acyl residues equipped with additional reactive (e.g. electron donating) residues. Finally, complexing properties of some new cyclen derivatives are presented. For example, compound, which molecules consist of cyclen and salicylic acid moieties are discussed in details. Mono-N-(O-acetylsalicyloyl)-cyclen forms fluorescent complexes with cobalt(II) cation. On the other hand, 1-N-salicyloyl-1,4,7,10-tetraazacyclododecane is selective for zinc(II), whereas 1,7-bis-N,N'-salicyloyl-1,4,7,10-tetraazacycklododecane forms fluorescent complexes with zinc(II), cadmium(II) and aluminum((III) cations. Interactions of cyclen derivatives are not limited to metal cations. Reactions of some organic compounds were discovered. Two examples of 1,4,7,10-tetraazacyclododecane derivatives showing such behavior are presented. In the final chapters cyclen derivatives bearing residues with azo units are shown. Different syntheses of such compounds are elaborated. Original coupling reactions of cyclen derivatives with diazonium salts producing chromogenic materials are presented. Influence of different parameters on products distribution is investigated. These chromogenic compounds behave as acid-base indicators, and change color upon complexation. They also specifically interact with solvents. Solvatochromic effects for these compounds are studied and discussed.