Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)
100 %
Panel
Chemistry 2
Department or equivalent
Department of Organic Chemistry and Technology (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Bitter, István Csókai, Viktor
Starting date
2007-07-01
Closing date
2012-07-31
Funding (in million HUF)
8.000
FTE (full time equivalent)
6.36
state
closed project
Summary in Hungarian
Az élő szervezet felépítésében, működésében, a sejtek metabolizmusában résztvevő biomolekulák közül az aminosavak, szénhidrátok és ezek konjugátumai szinte minden életfolyamatban alapvető szerepet játszanak. Jelenlétük detektálása, koncentrációjuk meghatározása egy szervben vagy szövetben diagnosztikus értékű a szervezet egyes részein lezajló biokémiai folyamatok ellenőrzésében, ezek rosszirányú megváltozásának felderítésében. Ugyanakkor ezek a biomolekulák táplálékaink, italaink esszenciális összetevői is, mennyiségi és minőségi meghatározásuk fontos élelmiszeranalitikai feladat. A szupramolekuláris kémia térhódításával egyre gyakrabban mesterséges receptorok szelektív molekuláris felismerésén alapuló megoldásokat keresnek és találnak biomolekulák detektálására, kvantitatív analízisére. A molekuláris felismerési folyamatot leggyakrabban optikai (spektrofotometriás, fluoreszcenciás) vagy elektroanalitikai módszerekkel követik. Minthogy a vizsgálandó molekulák szerkezeti elemei (NH2, OH, COOH csoportok) többnyire hidrogén kötéseken keresztül tudnak kötődni a receptorhoz, olyan kalixarén- és 1,1’-binaftol alapú makrociklusok és podandok szintézisét tervezzük, amelyekben a lánc vagy gyűrű donor és akceptor csoportjai (peptid, OH, NH) megfelelő intramolekuláris távolságban helyezkednek el. A királis környezetet a kötőhelyben elhelyezett aminosav illetve BINOL egységek biztosítják. A felismerési folyamat detektálására a receptorokat optikai jelképzö (kromo/fluorofor) funkcióval látjuk el vagy indikátor helyettesítési assay-t alkalmazunk. A fluoreszcens jelzőmolekulák közül kitüntetett figyelmet fordítunk a kiváló fotofizikia tulajdonságokkal rendelkező borono-dipirrometén (BODIPY) származékokra. Ezt a funkciós csoportot tervezzük bevezetni régi-és új kalix-és tiakalix[4] valamint BINOL-koronaéter ionofororjainkba. Emellett a fotodinamikus rákterápiában (PDT) új és ígéretes iniciátorokként mutakozó aza-BODIPY származékok szintézisével és fotofizikai vizsgálatával is foglakozni kívánunk.
Summary
Among biomolecules taking part in the construction, function and metabolism of the living organisms, aminoacids, carbohydrates and related molecules play essential roles in almost all life processes. Detection of their presence and determination of their concentration in an organ or tissue are of diagnostic value in controlling biochemical processes thereby allowing the recognition of illnesses. In addition, these biomolecules are essential constituents of foods and beverages, their detection or quantitative determination is of great importance in food analysis. With the expansion of supramolecular chemistry, growing attention is paid to artificial receptors capable of selective molecular recognition to utilize them in the analysis of biomolecules. The binding processes have been frequently monitored by optical (UV/Vis, fluorescence spectroscopy) or electroanalytical methods. As the the targets mostly can bind with the receptor via hydrogen bonds of the structural units (NH2, OH, COOH), macrocycles and podands based on calixarenes and 1,1’-binaphthol (BINOL) are planned to synthesize, where the donor and acceptor moieties (peptide, OH, NH) in the ring or the chains are located in appropriate intramolecular distances for binding the target. The chiral character of the binding sites is ensured by the aminoacid constituents of the peptide moieties and/or by BINOL unit. For the detection of the recognition process, optical signalling function introduced in the environment of the binding site or indicator displacement assay are planned to apply. Among fluorescent signalling groups, special attention is paid to the boronodipyrromethene (BODIPY) derivatives possessing excellent photophysical properties, that are planned to introduce in our old and novel calix[4], tiacalix[4]- and BINOL-crown ionophores. In addition, aza-BODIPY derivatives as novel and promising PDT iniciators are also planned to synthesize and their photophysical characteristics will be investigated.
Final report
Results in Hungarian
1. Kalix-és binaftokorona éterek szintézise és alkalmazásuk
1.1. Kalix[6]arén Mitsunobu ciklizációját tanulmányoztuk 1,6-és 1,8-oktándiollal és a termékek konformációját meghatároztuk
1.2. Biológiailag fontos alfa-aminofoszfonátok nagy enentioszelektivitású szintézisét valósítottuk meg új, királis (R)-BINOL-áthidalt azakorona lariát éter katalizátorok jelenlétében
1.3. 1,3-alt-Tiakalix[4]ditiakorona-5 ionofor modellek arany nanaorészecskéken és nanoporusokon történő non-kovalens immobilizációjával a potenciometriás érzékelés új elvét valósítottuk meg és így Ag+ szenzorokat készítettünk
2. Azid-alkin click reakció (CuAAC) érzékelő rendszerek előállításában
2.1. Aminonaftalimid-alapú kétkarú fluoreszcens imidazolium/triazol receptorokat szintetizáltunk click reakcióval GTP és ATP szelektív érzékelésére fiziológiás körülmények között.
2.2. Számos 1,2,3-triazol egységgel ellátott kalix[4]arén ionofort szintetizáltunk, amelyekből Ag+, Cu2+ and Na+ szelektív potenciometriás elektródokat készítettünk
2.3. Felfedeztük és tanulmányoztuk propargiloxi csoport konformációs mozgékonyságát (O-through-the-annulus rotation) kalix[4]arén karboxamidokban
Results in English
1. Synthesis and application of calix-and binaphthocrown ethers
1.1. Mitsunobu cyclization of calix[6]arene with 1,6-hexane-and 1,8-octanediols was studied and the conformation of products was determined.
1.2. Highly enantioselective synthesis of -aminophosphonates of biological relevance was elaborated with novel (R)-BINOL-appended azacrown lariate ether catalysts.
1.3. New concept of the non-covalent immobilization of 1,3-alt thiacalix[4]dithiacrown-5 model ionophores onto the surface of inert gold nanoparticles and nanopores was developed and thus potentiometric Ag+ sensors were fabricated.
2. Azide-alkyne click reaction (CuAAC) in the syntheses of sensing systems
2.1. Aminonaphthalimide-based two-armed fluorescent imidazolium/triazole receptors were synthesized by click reaction for selective sensing of GTP and ATP under physiological conditions.
2.2. A series of 1,2,3-triazole-linked calix[4]arene ionophores were synthesized and applied for the fabrication of Ag+, Cu2+ and Na+ selectivitive potentiometric electrodes.
2.3. The conformational mobility of the propargyloxy group („O-through-the-annulus”rotation) in calix[4]arene carboxamides was discovered and studied.
Balázs B; Grün A; Bitter I;Tóth G: Studies on inclusion complexes of calix[4]arenes capped by diamide bridges withsmall organic molecules, Magnetic Resonence in Chemistry 46 (8) 707-712, 2008
Grün A; Balázs B; Bitter I: Cyclization of p-tert-Butylcalix[6]arene with Diols Under the Mitsunobu Protocol. A Conformational Study of the Peralkylated Derivatives, Letters in Organic Chemistry 6 (4) 311-315, 2009
Jágerszki Gy; Grün A; Bitter I;Tóth K; E. Gyurcsányi R E: Ionophore-Gold Nanoparticle Conjugates for Ag+-Selective Sensors with Nanomolar Detection Limit, Chemical Communications 46(4) 607-609, 2010
Jágerszki, Gy; Takács, Á; Bitter, I; Gyurcsányi, R E: Solid-State Ion Channels for Potentiometric Sensing, Angew. Chem. Int. Ed. 50, 1656-1659, 2011
Czirok J B, ; Bojtar M; Baranyai P; Drahos L; Kubinyi M; Bitter I: Aminonaphthalimide-based dipodal imidazolium/triazole receptors for fluorescent sensing of GTP and ATP, Sensors & Actuators: B. Chemical (submitted, under revision), 2012
Czirok J B; Jágerszki Gy; Tóth K; Révész Á; Drahos L; I. Bitter I: Synthesis and preliminary potentiometric evaluation of triazole-linked calix[4]arene ionophores, J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2012 (manuscript draft before submission), 2012
Bojtár M; Czirok J B; Baranyai P; Bitter I.: Synthesis and evaluation of novel fluorescent nucleoside-poliphosphate sensors, Period. Polytechn. Chem. Eng 55, 69-70, 2011
