Studentská vědecká konference

Sulfanylové skupiny cysteinu a aminoskupiny koncových a dibazických aminokyselin představují významná nukleofilní centra v proteinech, na kterých dochází k vazbě elektrofilních látek. Elektrofily mají schopnost vázat se nejen na proteiny, ale i na biologicky významné makromolekuly jako DNA. Proteinové adukty mohou tedy sloužit jako nepřímé indikátory poškození DNA. V rámci své práce jsem připravila cysteinové adukty se styren-7,8-oxidem, který je aktivním metabolitem průmyslově využívaného styrenu. Doposud se mi podařilo optimalizovat syntézu a připravit dva diastereomerně čisté adukty (1,2) a jeden adukt jako směs dvou diastereomerů (3) s využitím N-chráněného cysteinu. Dále pracuji na optimalizaci syntézy histidinových aduktů s 2-bromethanolem (4,5), který je používán jako syntetický ekvivalent průmyslově využívaného ethylenoxidu. U této syntézy hodnotím výhodu použití různých chránících skupin pro aminoskupinu histidinu.

V rámci uceleného výzkumu kapalně-krystalických materiálů s benzothiofenovým jádrem, který probíhá v naší laboratoři, bylo mým úkolem připravit sérii nových potenciálních mesogenů lomeného tvaru odvozených od 3-chlor-4-hydroxybenzo[b]thiofen-2-karboxylové kyseliny. Byla vypracována syntéza centrálního jádra a selektivní chránění hydroxylové skupiny 2,3,4-trisubstituovaného benzo[b]thiofenového derivátu. Následně bylo připraveno 5 cílových látek Ia-d a II lišících se délkou terminálních řetězců (C₈H₁₇, C₁₀H₂₁, C₁₂H₂₅, C₁₄H₂₉), popřípadě orientací esterové spojky u derivátu II mezi benzenovými jádry.

Deriváty chinazolinu patří do rostoucí skupiny alkaloidů, která vykazuje různou biologickou aktivitu.¹ Níže zmínění zástupci jsou biosyntetizováni z anthranilové kyseliny se začleněním dalších jednotek aminokyselin. Zástupci této skupiny snižují mnohočetnou lékovou rezistenci (anti-MDR), vykazují cytotoxické a antivirotické účinky, a proto potřebujeme praktické metody, které umožní syntézu těchto alkaloidů a jejich derivátů. Níže popisuji metodu vedoucí k derivátům chinazolinu, která využívá silikagelem zprostředkovanou dvojitou kondenzaci. Tato metoda byla úspěšně aplikována na totální syntézu glyantrypinu (3 kroky), fumichinazolinu F a G (3 kroky) a ardeeminu (4 kroky).   [1] Kshirsagar, U. A. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 9336-9352.

Calixareny se smíšenými můstkovými skupinami jsou strukturní kombinací klasických calixarenů, thiacalixarenů a homooxacalixarenů. Tyto exotické sloučeniny jsou na poli supramolekulární chemie neprozkoumaným územím, je však zřejmé, že záměny methylenových můstků mají razantní dopad na vlastnosti celého makrocyklu – od velikosti kavity přes flexibilitu a komplexační vlastnosti až po reaktivitu. Cílem mé práce je syntéza a derivatizace takovýchto smíšených calixarenů, určení jejich struktury a studium konformačního chování.

Komplexy ruthenia, jako je Hoveydův-Grubbsův prekatalyzátor II. generace, nebo komplexy palladia, jako je PEPPSI, jsou často používány v organické syntéze jako prekatalyzátory metatezí nebo cross-couplingů. Přestože jsou tyto prekatalyzátory finančně nákladné a toxické, běžně nejsou z reakčních směsí recyklovány. Analoga těchto komplexů nesoucí dostatečně fluorofilní NHC ligandy by mohla být rychle recyklovatelná za využití fluorových separačních metod. Cílem mé práce byla příprava dihydroimidazoliové soli 1, která je prekurzorem polyfluorovaného NHC ligandu, který by navíc mohl být vzhledem ke své chiralitě využit pro enantioselektivní varianty výše uvedených reakcí. Při syntéze soli 1 jsem s výhodou využil novou fluorovou separační metodu, která využívá ekologická a dostupná polyfluorována rozpouštědla.

Pojem „kapalný krystal“ představuje unikátní stav hmoty, jejíž vlastnosti se nacházejí někde mezi tuhou a kapalnou fází. Díky schopnosti reagovat na změny vnějších podmínek našly tyto látky uplatnění v širokém spektru aplikací jako jsou výroba LCD, řízené uvolňování léčiva v organismu nebo lokace zánětlivých a nádorových ložisek. Tato práce se zabývá syntézou nových lomených kapalných krystalů na bázi 7-hydroxynaftalen-2-karboxylové kyseliny a studiem jejich mesomorfních vlastností. Připravila jsem molekuly s jedním postranním ramenem obsahujícím inverzní esterovou spojku a s druhým obsahujícím dvě benzenová jádra spojená fotosenzitivní azoskupinou. U připravených látek bylo stanoveno pomocí DSC a polarizační mikroskopie jejich mesomorfní chování a následně budeme studovat možnost přepínání jednotlivých fází pomocí UV záření.

Je známo, že močovinové deriváty 1,1‘-binaftalen-2,2‘-diaminu interagují s chirálními molekulami pomocí vodíkových vazeb. Tato interakce může být sledována měřením ¹H NMR spekter, ve kterých může dojít k rozštěpení signálů obou enantiomerů. Díky tomu mohou být tyto látky využity při stanovení enantiomerního přebytku u mnoha léčiv, katalyzátorů a dalších důležitých látek.  Schopnost komplexace sloučeniny 1 byla sledována u 1‑fenylethanolu. U obou enantiomerů alkoholu byl po přidání sloučeniny 1 pozorován posun signálů oproti jejich původní pozici. Tento výsledek naznačuje, že sloučenina 1 tvoří komplex s oběma enantiomery, což bylo potvrzeno vypočtenými komplexačními hodnotami, které dosahovaly podobné hodnoty. Selektivní interakce bylo dosaženo se sloučeninou 2. Komplexační konstanty prokázaly, že (S)- enantiomer 1-fenylethanolu je vázán mnohem silněji než (R)- enantiomer. Sloučenina 2 může být výchozím bodem pro syntézu obdobných struktur pro enantioselektivní interakce.

Během posledních několika let se problematika meta-substitucí na thiacalixarenech stává atraktivním předmětem zkoumání naší vědecké skupiny. Nedávno se objevilo několik publikací úspěšných meta-substitucí derivátů thiacalix[4]arenů, imobilizovaných v různých konformacích (konická a 1,3-střídává konformace), a to i bez direktivních vlivů jiných substituentů na stejném aromatickém jádře. V průběhu mého výzkumu byla objevena unikátní regioselektivita při ortho-lithiační reakci, která dosud nebyla v literatuře popsána. Ortho-lithiace umožňuje jednokrokové zavedení různých derivátů do meta-polohy thiacalixarenu a tím otevírá široké možnosti využití těchto thiacalixarenů, například jako inherentně chirální receptory.

Mnohé elektrofilné látky sú schopné reagovať s nukleofilnými reakčnými centrami v proteínoch a tvoriť tak proteínové adukty. Medzi takéto elektrofilné látky patrí aj akrylamid – karcinogénny a mutagénny priemyslový monomér a arylnitréniové ióny, ktoré vznikajú metabolickou aktiváciou nitroaromátov a aromatických amínov. Cieľom tejto práce bolo pripraviť lyzínové deriváty odvodené od akrylamidu a cysteínové deriváty odvodené od 1-aminonaftalénu. 4-Aminonaftylcysteín a príslušná merkapturová kyselina boli pripravené reakciou 1-brom-4-nitronaftalénu s metylesterom N-terc-butyloxykarbonylcysteínu resp. N-acetylcysteínu, následnou redukciou nitroskupiny a odstránením chrániacich skupín. Lyzínové adukty, N_ε-(2-karbamoyletyl)lyzín, N_α-acetyl-N_ε-(2-karbamoyletyl)lyzín a N_α-acetyl-N_ε-di-(2-karbamoyletyl)lyzín boli získané priamou reakciou Nα-acetyllyzínu s akrylamidom. N_α-acetyl-N_ε-(2-karbamoyletyl)lyzín bol izolovaný pomocou semipreparatívnej HPLC. Pripravené adukty nachádzajú využitie ako analytické štandardy pre štúdium tvorby a odbúravania proteínových aduktov a v biologickom monitorovaní expozície uvedených xenobiotík.