Теоретичне вивчення фотофізичних властивостей похідних сполук біс-індолілмалеіміду :

Краткое содержание

Theoretical Study of Photophysical Properties of Bisindolylmaleimide Derivatives

Kenichiro Saita, Manabu Nakazono, Kiyoshi Zaitsu, Shinkoh Nanbu, and

Hiroshi Sekiya

Department of Chemistry, Faculty of Science, Graduate School of Molecular Chemistry, Kyushu University, 6-10-1 Hakozaki, Higashi-ku, Fukuoka 812-8581, Japan, Research Institute for Information Technology, Kyushu University, 6-10-1 Hakozaki, Higashi-ku, Fukuoka 812-8581, Japan, and Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Kyushu University, 3-1-1 Maidashi, Higashi-ku, Fukuoka 812-8582, Japan

Теоретичне вивчення фотофізичних властивостей похідних сполук біс-індолілмалеіміду

Фотофізичні властивості двох похідних сполук біс-індолілмалеіміду, 3,4-біс (3-iндоліл)-1-H піррол-2,5-діоно (arcyriarubin A) та індоло [2,3-a] пірроло [3,4-c] карбазоло-5,7-(6 H)-діоно (arcyriaflavin A), досліджуються із використанням на доемпіричному рівні молекулярної орбіталі (МО) та теорії коливань. Передбачається, що ці складові існують як моновалентні депротоновані аніони з групи індолу NH групи у безпротонних полярних розчинниках.

Аналіз моновалентних аніонів показав, що електронні структури S₁ та S₂ станів (states) зображено як одно-та дво-електронні хвилювання між природно локалізованими молекулярними орбіталями в індолі та частині малеіміду. Це означає, що інтрамолекулярне перенесення заряду (ІПЗ) може виникати у процесі фотозбудження.

Похідні бісіндолілмалеіміду, такі як arcyriarubin та arcyriaflavin, що були виділені зі спорів міксоміцетів (Arcyria denudata), містять водночас дві субодиниці індолу та субодиниця малеіміду. Ці складові відповідають структурі ядра селективних інгібіторів протеіну кінази C (PKC) або DNA топоізомерази, як наприклад, ставроспорин, ребеккаміцин та ICP-1, що мають остов бісіндолілмалеїміду або індолокарбазолу з C-N ланки агентів цукру. Можливість селективного інгібітора або регуляція процесів метаболізму в клітинах роблять їх терапевтично важливими антіраковими агентами. PKC членів родини ізоензимів фосфолірує широке розмаїття протеїнових клітин-мішеней, які задіяні у зворотній клітинній передачі або сигнальної трансдукції. Тому PKC інгібітори, такі як похідні бісіндолілмалеіміду в майбутньому зможуть використовуватися терапевтично, зокрема, у лікуванні аутоімунних захворювань та пухлин.

З іншого боку, флуоресцентні, хемілюміносцентні, та біолюміносцентні складники було винайдено при люмінесцентному аналізі, особливо для спеціальних відкриттів певних біомолекул. Були також синтезовані різноманітні  деривати індолу, та досліджено їхні люмінесцентні характеристики.  Низка похідних бісіндолілмалеіміду виявляють потужну флуоресцентність поряд із великим зсувом стоксів залежно від абсорбції довжини хвилі, що призводить до придатного люмінесцентного аналізу необхідного для специфічного моделювання.  Більшість бісіндолілмалеімідів являють собою яскраві червоні кристали у твердому стані, аморфні плівки N-метилових похідних застосовуються при виробництві червоних діодів (LEDs).

Походження великого зрушення стоків під час емісії бісіндолілмалеіміду у розчині ще остаточно не з’ясовано.

В цілому, вони є причиною певною різниці між рівноважною геометрії найнижчого збудженого стану електронів та, що сталий стан електронів,  але a великий зсув стоків може також виникати із пониженням енергії від вищого до найнижчого.

Визначено, що інтрамолекулярне перенесення заряду (ІПЗ). ІПЗ виникає у сталому стані електронів і/або електронно збудженому стані похідних індолілмалеіміду, тому що молекули мають добре відому рису донора-акцептора, що забезпечується групами індолу та мелеіміду.

В цій статті йдеться про фотофізичні властивості двох похідних флуоресцентних індолу,  BIM (або arcyriarubin A) та C-BIM (або arcyriaflavin A) на основі підрахунків квантової хімії.

Явище ІПЗ in BIM and C-BIM – є об’єктом даного дослідження. Результати дослідження підтвердили висунуту гіпотезу. Нейтральні частки та моновалентні аніони, що депротоновані з малеіміду з групи NH малеіміду BIM демонструють, що жодна з транзиції не має характеристики ІПЗ. ІПЗ характер залежить від молекулярної орбіталі. Зроблено висновок, що ІПЗ мають місце у  BIM та C-BIM в апротонічних полярних розчинах, як наприклад,  N,Nдіметилформальдегід (ДМФ). Для вирішення цієї проблеми корисною була б початкова симуляція молекулярної динаміки.