SYNTEZA I WŁASNOŚCI SPEKTRALNE F LUOROFOSFONIANOWYCH ANALOGÓW KWASU GAMMA-AMINOMASŁOWEGO (GABA)

Transkrypt

1 Tematy prac magisterskich 2016/2017 Prof. zw. dr hab. Henryk Koroniak SYNTEZA I WŁASNOŚCI SPEKTRALNE F LUOROFOSFONIANOWYCH ANALOGÓW KWASU GAMMA-AMINOMASŁOWEGO (GABA) Aminofosfoniany stanowią grupę analogów aminokwasów o coraz szerszym zastosowaniu. Dodatkowo, podstawienie atomu wodoru lub grupy hydroksylowej atomem fluoru pozwala na uzyskanie związków organicznych charakteryzujących się często zaskakującymi właściwościami. Pochodne fosfonianowe, posiadające grupę monofluorometylenową, charakteryzują się znaczną stabilnością hydrolityczną, szczególnie w porównaniu z naturalnie występującymi fosforanami. Znalazły one już wiele zastosowań m.in. jako inhibitory różnego typów kinaz oraz fosfataz oraz jako analogi aminokwasów w hamowaniu peptydaz. Kwas gamma-aminomasłowy (GABA) pełni w organizmie ssaków funkcje głównego neuroprzekaźnika o działaniu hamującym w układzie nerwowym, co wykorzystywano w terapii z zespołem nadpobudliwości z deficytem uwagi (ADHD) oraz w leczeniu autyzmu (ASD). Kwas gamma-aminomasłowy Celem pracy magisterskiej jest otrzymanie fluorofosfonianowych analogów kwasu γ-aminomasłowego, zbadanie ich reaktywności, a także wykonanie pełnej charakterystyki spektralnej.

2 SYNTEZA FLUOROMETYLENOWYCH POCHODNYCH ESTRU KWASU FOSFONOWEGO JAKO ANALOGÓW ACYKLOWIRU Wprowadzenie atomu fluoru do cząsteczki w olbrzymim stopniu zmienia zarówno właściwości fizyczne, jak i chemiczne związków organicznych. Liczne fluorowane pochodne organiczne wykorzystywane są w terapii antynowotworowej, posiadają także właściwości przeciwbakteryjne oraz przeciwwirusowe. Grupa monofluorometylenowa wykorzystywana jest jako izoelektronowy i izosteryczny substytut tlenu w analogach fosforanów wykorzystywanych głównie jako inhibitory różnego rodzaju enzymów. Acyklowir będący analogiem guanozyny, w którym pierścień rybozy został zastąpiony innym ugrupowaniem jest handlowo dostępnym, mało toksycznym dla człowieka składnikiem leków hamujących replikację takich wirusów jak wirusów opryszczki HSV-1 oraz HSV-2 oraz wirusa ospy wietrznej i półpaśca VZV. Dodatkowo wykorzystywany jest także w walce z zakażeniami cytomegalowirusem (CMV) oraz wirusem Epsteina-Barra (EBV). Celem pracy jest synteza fluorowanych analogów fosfonianowych, otrzymanych w wyniku otwarcia pierścienia oksiranu, które mogą stanowić interesujący przykład wpływu atomu fluoru na właściwości fizyczne, chemiczne oraz potencjalnie na aktywność biologiczną, a także stanowić interesującą alternatywę skutecznej walki z zakażeniami wirusami.

3 Tematy prac magisterskich 2016/2017 Prof. zw. dr hab. Henryk Koroniak Nanotransportery organiczne na bazie cyklodekstryn do zastosowań biomedycznych Celem prezentowanej pracy jest wykorzystanie pochodnych cyklodekstryn jako nanotransporterów związków organicznych w procesie budowy układów molekularnych na powierzchniach stałych. Samoorganizujące się układy, w tym także monowarstwy (Selfassembled monolayer, w skrócie SAM) powstają na skutek spontanicznej adsorpcji cząsteczek organicznych z roztworu. Nanotransportery dzięki swojej hydrofobowej wnęce są wstanie przetransportować cząsteczki nierozpuszczalne w środowisku adsorpcji, co umożliwia selektywną modyfikację powstającego układu już podczas jego tworzenia.

4 ZASTOSOWANIE MONOFLUOROWANYCH POCHODNYCH STYRENOWYCH W SYNTEZIE NOWYCH MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH Fluoropolimery to niezwykle interesujące substancje charakteryzujące się unikalnym połączeniem pożądanych cech - na przykład wysokiej stabilności termicznej i odporności chemicznej (na kwasy, zasady, rozpuszczalniki czy benzynę), niskiego współczynnika załamania i współczynnika tarcia, niskimi stałymi dielektrycznymi i współczynnikami rozpraszania, niską absorpcyjnością wody, wyjątkową odpornością na niekorzystne warunki atmosferyczne czy niezwykle interesującymi właściwościami powierzchniowymi. Wśród fluoropolimerów charakteryzujących się pożądanymi właściwościami i mających potencjalne zastosowanie w chemii materiałowej pojawiła się nowa, niezwykle interesująca grupa związków - fluorowane polimery aromatyczne. Na razie jest niewiele opisanych przypadków kopolimeryzacji fluoroolefin z monomerami aromatycznymi posiadającymi grupy funkcyjne. Celem prowadzonych badań będzie opracowanie nowych, ekonomicznych metod, umożliwiających syntezę na skalę przemysłową, monofluorowanych pochodnych α- metylostyrenu posiadających grupy fosfonianowe w pozycji para do podstawnika monofluoropropenylowego oraz zbadanie ich reaktywności w reakcjach polimeryzacji rodnikowej (Rys. 1). Prace prowadzone w naszym zespole ukazują złożoność problematyki oraz szerokie perspektywy zastosowania związków fluoroorganiczych między innymi do syntezy związków o bardziej złożonej budowie jakimi są fluoropolimery. Rys. 1 WYBRANE POZYCJE LITERATUROWE: [1] Ameduri, B.; Boutevin, B. Well-architectured fluoropolymers: Synthesis, properties and applications. Elsevier, 2004, Amsterdam. [2] Walkowiak, J.; Martinez del Campo, T.; Ameduri, B.; Gouverneur, V. Synthesis, 2010, 11, [3] Walkowiak-Kulikowska, J.; Szwajca, A.; Boschet, F.; Gouverneur, V.; Ameduri, B. Macromolecules, 2014, 47, [4] Walkowiak-Kulikowska, J.; Kanigowska, J.; Koroniak, H. J. Fluorine Chem., 2015, 179,

5 ZASTOSOWANIE TRIFLUOROWANYCH POCHODNYCH STYRENOWYCH W SYNTEZIE NOWYCH MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH Fluoropolimery to niezwykle interesujące substancje charakteryzujące się unikalnym połączeniem pożądanych cech - na przykład wysokiej stabilności termicznej i odporności chemicznej (na kwasy, zasady, rozpuszczalniki czy benzynę), niskiego współczynnika załamania i współczynnika tarcia, niskimi stałymi dielektrycznymi i współczynnikami rozpraszania, niską absorpcyjnością wody, wyjątkową odpornością na niekorzystne warunki atmosferyczne czy niezwykle interesującymi właściwościami powierzchniowymi. Wśród fluoropolimerów charakteryzujących się pożądanymi właściwościami i mających potencjalne zastosowanie w chemii materiałowej pojawiła się nowa, niezwykle interesująca grupa związków - fluorowane polimery aromatyczne. Na razie jest niewiele opisanych przypadków kopolimeryzacji fluoroolefin z monomerami aromatycznymi posiadającymi grupy funkcyjne. Celem prowadzonych badań będzie opracowanie nowych, ekonomicznych metod, umożliwiających syntezę na skalę przemysłową, trifluorowanych pochodnych α- metylostyrenu posiadających grupy fosfonianowe w pozycji para do podstawnika fluoropropenylowego oraz zbadanie ich reaktywności w reakcjach polimeryzacji rodnikowej (Rys. 1). Prace prowadzone w naszym zespole ukazują złożoność problematyki oraz szerokie perspektywy zastosowania związków fluoroorganiczych między innymi do syntezy związków o bardziej złożonej budowie jakimi są fluoropolimery. Rys. 1 WYBRANE POZYCJE LITERATUROWE: [1] Ameduri, B.; Boutevin, B. Well-architectured fluoropolymers: Synthesis, properties and applications. Elsevier, 2004, Amsterdam. [2] Walkowiak, J.; Martinez del Campo, T.; Ameduri, B.; Gouverneur, V. Synthesis, 2010, 11, [3] Walkowiak-Kulikowska, J.; Szwajca, A.; Boschet, F.; Gouverneur, V.; Ameduri, B. Macromolecules, 2014, 47, [4] Walkowiak-Kulikowska, J.; Kanigowska, J.; Koroniak, H. J. Fluorine Chem., 2015, 179,

6 SYNTEZA FLUOROWANYCH ETERÓW WINYLOWO ALKILOFOSFONIANOWYCH I BADANIA ICH REAKTYWNOŚCI W REAKCJACH POLIMERYZACJI RODNIKOWEJ Fluoropolimery to niezwykle interesujące substancje charakteryzujące się unikalnym połączeniem pożądanych cech - na przykład wysokiej stabilności termicznej i odporności chemicznej (na kwasy, zasady, rozpuszczalniki czy benzynę), niskiego współczynnika załamania i współczynnika tarcia, niskimi stałymi dielektrycznymi i współczynnikami rozpraszania, niską absorpcyjnością wody, wyjątkową odpornością na niekorzystne warunki atmosferyczne czy niezwykle interesującymi właściwościami powierzchniowymi. Celem pracy będzie opracowanie nowych, ekonomicznych metod, umożliwiających syntezę na skalę przemysłową, fluorowanych eterów winylowo alkilowych posiadających grupy fosfonianowe. Równie ważnym obszarem prowadzonych badań będzie sprawdzenie ich reaktywności w reakcjach polimeryzacji rodnikowej (Rys. 1). Prace prowadzone w naszym zespole ukazują złożoność problematyki oraz szerokie perspektywy zastosowania związków fluoroorganiczych między innymi do syntezy związków o bardziej złożonej budowie jakimi są fluoropolimery. Rys. 1 WYBRANE POZYCJE LITERATUROWE: [1] Ameduri, B.; Boutevin, B. Well-architectured fluoropolymers: Synthesis, properties and applications. Elsevier, 2004, Amsterdam. [2] Walkowiak, J.; Martinez del Campo, T.; Ameduri, B.; Gouverneur, V. Synthesis, 2010, 11, [3] Walkowiak-Kulikowska, J.; Szwajca, A.; Boschet, F.; Gouverneur, V.; Ameduri, B. Macromolecules, 2014, 47, [4] Walkowiak-Kulikowska, J.; Kanigowska, J.; Koroniak, H. J. Fluorine Chem., 2015, 179,

7 SYNTEZA DIFLUOROWANYCH POCHODNYCH α-metylostyrenowych ORAZ BADANIA ICH REAKTYWNOŚCI W REAKCJACH POLIMERYZACJI RODNIKOWEJ. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat obserwowany jest gwałtowny rozwój chemii polimerów. Zdaniem wielu chemików tworzywa sztuczne to przykład globalnego sukcesu. Synteza nowych materiałów jest związana z postępem technologicznym, ponieważ trudno wyobrazić sobie rozwój przemysłu militarnego, komunikacyjnego bądź energetycznego bez syntezy nowatorskich makrocząsteczek. Do grupy polimerów charakteryzujących się połączeniem unikalnych cech należą polimery fluoroorganiczne. Z powodzeniem znajdują one zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu np. w inżynierii, lotnictwie, aeronautyce, optyce czy elektronice. Jedną z interesujących grup tego typu związków są fluorowane polimery aromatyczne (FPA). Zastosowanie monomerów zawierających w strukturze pierścień aromatyczny przyczynia się do zwiększenia wytrzymałości mechanicznej, natomiast wbudowanie fluorowanego fragmentu w aromatyczny łańcuch polimerowy powoduje poprawę właściwości termicznych otrzymywanych materiałów. Celem projektu jest szeroko zakrojona praca nad syntezą difluorowanych monomerów α-metylostyrenowych (Rys. 1) z niepodstawionym pierścieniem aromatycznym A oraz posiadających grupy fosfonianowe w pozycji para do difluorowanego podstawnika propylenowego B. Ponadto, za cel przyjęto zbadanie ich reaktywności w reakcjach polimeryzacji rodnikowej z innymi olefinami oraz wykonanie pełnej analizy fizykochemicznej materiałów. Rys. 1 WYBRANE POZYCJE LITERATUROWE: [1] B. Ameduri, B. Boutevin, Well-architectured fluoropolymers: Synthesis, properties and applications. Elsevier, 2004, Amsterdam. [2] R. Souzy, B. Ameduri, Progress In Polymer Science, 2005, 30, [3] J. Walkowiak, T. Martinez del Campo, B. Ameduri, V. Gouverneur, Synthesis, 2010, 11, [4] J. Walkowiak-Kulikowska, J. Kanigowska, H. Koroniak, J. Fluorine Chem., 2015, 179,

8 Tematy prac magisterskich 2016/2017 Prof. zw. dr hab. Henryk Koroniak i Bioorganicznej Synteza i badanie reaktywności analogów fosfomycyny. Fosfomycyna, lek o działaniu bakteriobójczym, zawiera w swej strukturze niezwykle reaktywny pierścień oksiranowy oraz grupę fosfonianową mogącą specyficznie koordynować atomy metali znajdujące się w miejscach aktywnych enzymów (np. katepsyny K) (Rysunek 1). Związki należące do oksiranofosfonianów mogą być użytecznymi blokami budulcowymi w syntezie odpornych na działanie fosfataz dalszych pochodnych fosfonianowych. Dodatkowo wprowadzenie atomu fluoru lub grupy fluoroalkilowej do cząsteczki aktywnej biologicznie wpływa na jej reaktywność, dlatego zabieg ten jest często stosowany w syntezie leków. O OH Me P OH H H O Rysunek 1 Celem pracy magisterskiej jest otrzymanie fluorowanych analogów fosfomycyny zawierających dodatkowo podstawniki alkilowe i arylowe przy pierścieniu oksiranowym, zbadanie ich reaktywności, a także wykonanie pełnej charakterystyki spektralnej.

9 Tematy prac magisterskich 2016/ Synteza i właściwości fosfonianowych pochodnych trifluorometylowanych -laktamów Ze względu na interesujące chemiczne i biologiczne właściwości -laktamy zaliczne są do bardzo ważnej klasy czteropierścieniowych związków azaheterocyklicznych. Wiele z nich wykazuje znaczące działanie biologiczne: jako środki antybakteryjne, proteasy wirusa HIV-1, związki antynowotworowe czy środki stosowane przeciwko malarii. Ponadto, obecność grupy CF 3 w pierścieniu laktamowym, często prowadzi do chemicznych, fizycznych i biologicznych zmian właściwości związków wyjściowych. R O CF 3 N Bn R (EtO) 2 (O)P HO N Bn Literatura 1 J.-P. Begue, D. Bonnet-Delpon, Bioorganic and Medicinal Chemistry of Fluorine, John Wiley & Sons, New Jersey, K. Mollet, M. D hooghe, N. De Kimpe, Mini-Rev. Org. Chem. 2013, 10, 1 3 V. Petrik, G.-V. Roschenthaler, D. Cahard, Tetrahedron 2011, 67, 3254 CF 3 (EtO) 2 (O)P OH O CF 3 N Bn