Целью проекта является создание новых перспективных Ru(bpy)2-металлокомплексов рутения (bpy – 2,2’-бипиридин) и Ir(ppy)2-металлокомплексов иридия (ppy – 2-фенил-пиридин), содержащие в качестве лиганда производные 1,2,4-триазина. для использования в качестве фотокатализаторов, проб/агентов для биовизуализации, а также, по возможности, для исследования/связывания ДНК и компонентов противоопухолевых препаратов.
Для достижения поставленной цели в проекте будет использована имеющаяся у коллектива исполнителей обширная наработка экспериментальных и теоретических данных по методам синтеза и функционализации 1,2,4-триазиновых лигандов (см. список основных публикаций).
Актуальность поставленной в проекте задачи связана с высокой востребованностью многих отраслей науки и техники в новых металлокомплексах рутения (II) и иридия (III), содержащие в качестве лигандов 1,2,4-триазиновые производные, как основы перспективных фотокатализаторов в реакциях кросс-дегидрогенативного сочетания, реакции Миниши, в процессах нуклеофильного присоединения по кратным связям, а также в ключевых синтетических органических превращениях, кросс-сочетаниях и родственных процессах, как основы проб/агентов для исследования и связывания ДНК, а также компонентов противоопухолевых препаратов. Способность металлокомплексов выполнять такие задачи напрямую связана с соотношением «структура лиганда-свойство комплекса».
Новизна проекта для фундаментальной науки заключается в применении производных 1,2,4-триазина в качестве лигандов при синтезе гетеролептических рутениевых Ru(bpy)2 и иридиевых Ir(ppy)2 комплексов, свойства и применение которых слабо освещено в научной литературе. Присутствие 1,2,4-триазинового ядра не искажает геометрию комплекса, но значительно влияет на окислительно-восстановительные, фотофизические, координационно-химические и пр. характеристики ввиду его большей электрондефицитности. К тому же 1,2,4-триазины обладают большей реакционной способностью (реакции нуклеофильного замещения, аза-Дильса-Альдера, взаимодействие с ариновыми интермедиатами и пр.), что позволит менять лигандное окружение рутения (II) и иридия (III) в зависимости от требуемых характеристик. В ходе выполнения проекта будет наработана обширная библиотека фотокатализаторов на основе иридиевых/рутениевых 1,2,4-триазин-содержащих металлокомплексов с достаточно большим диапазоном окислительно-восстановительных потенциалов и свойств в возбужденном состоянии, что позволит реализовать на практике фотохимические реакции на основе реакций Миниши, кросс-дегидрогенативного сочетания и в других ключевых синтетических органических превращениях. В проекте будут получены и детально проанализированы координационно-химические свойства и соотношение «структура-свойство» металлокомплексов, что позволит реализовывать заданный конкретный механизм фотокатализа, а также выдвигать гипотезы о возможном пути протекания фотохимической реакции.
Оценка возможной противоопухолевой активности и потенциала применения 1,2,4-триазин-содержащих комплексов рутения и иридия в качестве проб/агентов для исследования и связывания ДНК полученных объектов будет проведена с использованием, во-первых, методов “in-silico” скрининга, и во-вторых (в рамках второго года) с использованием экспериментов ex/in-vivo с привлечением сторонней организации (Институт иммунологии и физиологии УрО РАН).
Ожидаемые результаты:
В результате выполнения проекта будут синтезированы Ru(bpy)2-металлокомплексы рутения (bpy – 2,2’-бипиридин) и Ir(ppy)2-металлокомплексы иридия (ppy – 2-фенил-пиридин), содержащие в качестве лиганда производные 1,2,4-триазина. Для этого будут отобраны наиболее перспективные лиганды, функционализированные по всем трём возможным положениям 1,2,4-триазина (а именно С3 и/или С5, и/или С6 1,2,4-триазинового ядра) заместителями различной природы (фенил, арильные заместители, анилины и алициклические амины, фенолы, ацетилены и стильбены и пр.). Наша научная группа уже продолжительное время успешно исследует и применяет производные 1,2,4-триазина в синтезе хромофоров, лигандов и пр. органических функциональных материалов.
Применение Ru(bpy)2 и Ir(ppy)2 металлокомплексов, содержащих 1,2,4-триазиновый лиганд, изучено в современной научной литературе в малом объеме, и они могут найти применение в качестве фотокатализаторов или в качестве биотехнологических и терапевтических инструментов, также как и в случае с (поли)пиридильными рутениевыми и иридиевыми комплексами. Однако мы ожидаем существенного изменения в фотофизических, окислительно-восстановительных, координационно-химических и пр. свойствах, а значит изменится и потенциал прикладного применения таких материалов.
Поэтому, будут изучены фотофизические и координационно-химические характеристики полученных комплексов. В проекте будет произведена оценка влияния заместителей в составе 1,2,4-триазинового лиганда на прикладные свойства комплекса. На завершающем этапе проекта будут изучены два основополагающих прикладных признака исследуемых комплексов. А именно, будут детально изучены фотокаталитические свойства рутениевых и иридиевых комплексов на основе использования реакций Миниши, кросс-дегидрогенативного сочетания, фотоактивации процессов нуклеофильного присоединения по кратным связям, фотокатализе в ключевых синтетических органических превращениях, кросс-сочетаниях и родственных процессах. А также будет исследован потенциал применения 1,2,4-триазин-содержащих комплексов рутения и иридия в качестве биотехнологических и фармакологических инструментов в роли агентов для исследования и связывания ДНК, а также компонентов противоопухолевых препаратов и в биовизуализации.
В результате выполнения проекта будут опубликовано 3 статьи в журналах, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science, а также будет подана заявка на 1 патент РФ.