Синтез водорастворимых макроциклических сульфопроизводных и гибридных материалов на их основе для связывания биополимеров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Нугманова Айгуль Рафилевна

• Нугманова Айгуль Рафилевна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Нугманова Айгуль Рафилевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИНТЕЗ И СУПРАМОЛЕКУЛЯРНАЯ САМОСБОРКА ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРОИЗВОДНЫХ (ТИА)КАЛИКСАРЕНОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Общая характеристика каликс[4]аренов и тиакаликс[4]аренов

1.2. Синтез водорастворимых производных (тиа)каликсаренов

1.2.1. Функционализация (тиа)каликсаренов аминными, фосфатными, карбоксильными, сульфонатными группами по верхнему и нижнему ободу

1.2.2. Функционалиция (тиа)каликсаренов цвиттер-ионными фрагментами

1.3. Комплексы типа «гость - хозяин» и супрамолекулярная самосборка с

участием (тиа)каликсаренов, содержащих заряженные фрагменты

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ТЕТРАЗАМЕЩЕННЫХ ПО НИЖНЕМУ ОБОДУ П-ТРЕТ-БУТИЛТИАКАЛИКС[4]АРЕНОВ, СОДЕРЖАЩИХ НА НИЖНЕМ ОБОДЕ АЛКИЛСУЛЬФОНАТНЫЕ ФРАГМЕНТЫ, И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С БИОПОЛИМЕРАМИ (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ)

2.1. Синтез тетразамещенных производных (тиа)каликс[4]аренов, содержащих на нижнем ободе пропокси- и бутоксисульфонатные фрагменты

2.2. Влияние природы катиона металла (Ка+, К+, Cs+) на соотношение стереоизомерных форм тетразамещенных производных (тиа)каликс[4]арена, содержащих на нижнем ободе алкилульфонатные фрагменты

2.3. Синтез производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, тетразамещенных по нижнему ободу алкилсульфонатными фрагментами, на основе п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащего фрагменты ^,^-диметилпропан-1,3-диамина, в конфигурации конус

2.4. Интерполиэлектролитные ассоциаты на основе тетразамещенного производного п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащего на нижнем ободе

2

пропоксисульфонатные фрагменты, и их взаимодействие с модельными биополимерами

2.4.1. Синтез интерполиэлектролитных ассоциатов на основе тетразамещенного производного п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащего на нижнем ободе пропоксисульфонатные фрагменты

2.4.2. Самосборка смешанных интерполиэлектролитных наночастиц с модельными ДНК

2.4.3. Самосборка интерполиэлектролитных смешанных наночастиц с белками

(лизоцимом и бычьим сывороточным альбумином)

2.5. Супрамолекулярная самосборка п-трет-бутилтиакаликс[4]аренов, тетразамещенных по нижнему ободу фрагментами, содержащими аммонийную и сульфонатную группы, в присутствии катиона

серебра

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез водорастворимых макроциклических сульфопроизводных и гибридных материалов на их основе для связывания биополимеров»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Поверхностно-активные вещества на основе каликс[4]аренов и (тиа)каликс[4]аренов представляют собой относительно новый класс амфифилов, которые, в дополнение к обычным гидрофобным и гидрофильным свойствам, способны включать молекулы «гостей» как внутрь макроциклической полости, так и в псевдополости, образованные заместителями на верхнем и нижнем ободах. Кроме того, путем изменения природы полярных фрагментов и/или их положения в структуре макроцикла (верхний или нижний обод), размера каликс^аренового макроцикла, длины алкильных заместителей можно получить ряд амфифильных соединений с различными критическими концентрациями мицеллообразования (ККМ) и способностью к агрегации. По сравнению с обычными поверхностно-активными веществами амфифильные каликсарены обладают более низкими значениями ККМ и лучшей способностью самоорганизовываться в структурно стойкие мицеллы. Их способность распознавания субстратов в воде, низкая цитотоксичность и отсутствие гемолитических эффектов делают их многообещающими кандидатами для медицинских и фармацевтических применений.

В последнее время большое внимание ученых уделяется исследованию нековалентной самосборки в растворе для макроциклических структур. На наноразмерном уровне подобные ассоциаты и агрегаты проявляют новые свойства, например, наноразмерные агрегаты, полученные сборкой различных соединений с катионами серебра, различной формы и размеров, которые являются определяющими в проявлении заданных свойств, используются для разработки материалов с антибактериальными свойствами. Таким образом, синтез водорастворимых макроциклических соединений и их нековалентная (само)сборка в полифункциональные частицы с формированием стабильных наноразмерных частиц в воде и средах, приближенных к биологическим, несомненно, является актуальным направлением исследования.

Степень разработанности темы исследования. В настоящий момент накоплен большой экспериментальный материал по синтезу различных производных (п-трет-бутил)(тиа)каликс[4]арена, а также изучены их комплексообразующие и агрегационные свойства. Показана их способность

4

взаимодействовать с низкомолекулярными субстратами и модельными биополимерами, такими как ДНК и белки. В литературе широко представлены примеры получения амфифильных молекул, когда верхний обод содержит гидрофильные группы (сульфонатные), а нижний - гидрофобные алкильные с числом атомов углерода в цепи более восьми. При этом практически отсутствуют примеры функционализации макроциклов алкилсульфонатными фрагментами (с числом атомов углерода п=3-4) именно по нижнему ободу; еще меньше информации об их уникальных свойствах, способности формировать различные архитектуры при агрегации под влиянием низкомолекулярных субстратов и взаимодействии с высокомолекулярными биосубстратами.

Цели и задачи работы. Целью данной работы является синтез производных (тиа)каликс[4]арена, содержащих на нижнем ободе алкилсульфонатные фрагменты, и изучение нековалентной (само)сборки с образованием полифункциональных частиц (интерполиэлектролитных ассоциатов и агрегатов с серебром) для распознавания модельных биополимеров (ДНК и белков).

Для выполнения поставленной цели последовательно решались следующие задачи:

1. Разработать и оптимизировать подходы к синтезу производных (тиа)каликс[4]арена, содержащих на нижнем ободе алкилсульфонатные фрагменты, функционализацией нижнего обода макроциклов.

2. Оценить влияние различных факторов (природы катиона металла, реагента, макроциклической платформы и силы основания), на распределение стереоизомерных форм (конус, частичный конус и 1,3-альтернат) при синтезе тетразамещенных производных (п-трет-бутил)(тиа)каликс[4]аренов, содержащих на нижнем ободе алкилсульфонатные фрагменты.

3. Разработать подход к синтезу тетрапроизводных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащих на нижнем ободе, наряду с терминальными сульфогруппами, дополнительно аммонийные фрагменты, разделенные алкилиденовыми линкерами, и изучить их агрегационные свойства.

5. Установить структуру полученных производных (п-трет-бутил)(тиа)каликс[4]аренов методами одномерной ЯМР 1Н, 13С и двумерной ЯМР

1Н-1Н NOESY спектроскопии, ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии МАЛДИ и ESI, а состав - методом элементного анализа.

6. Разработать методики формирования интерполиэлектролитных ассоциатов на основе синтезированных сульфопроизводных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена с различным зарядом поверхности для селективного взаимодействия с биополимерами.

7. Оценить способность ассоциатов взаимодействовать с биополимерами (бычий сывороточный альбумин, лизоцим, ДНК из тимуса теленка и молок лосося), регулируя состав и структуру полиэлектролитных ассоциатов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1 Синтезирована серия тетразамещенных производных (тиа)каликс[4]аренов, содержащих на нижнем ободе пропокси- и бутоксисульфонатные фрагменты.

2 Впервые установлено, что при функционализации нижнего обода п-трет-бутилкаликс[4]арена, каликс[4]арена и п-трет-бутилтиакаликс[4]арена циклическими реагентами (1,3-пропансультон и 1,4-бутансультон) на распределение стереоизомерных форм (конус, частичный конус и 1,3-альтернат) оказывает влияние природа катиона металла (Na+, K+, Cs+), сила основания (гидрид или карбонат щелочного металла), размер цикла реагента и природа мостикового фрагмента в макроциклической платформе (метиленовый или сульфидный).

3 Впервые синтезированы и охарактеризованы новые водорастворимые тетразамещенные производные п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащие одновременно аммонийную и сульфонатную группы, в стереоизомерной форме конус.

4 Впервые для макроциклических соединений применена методика получения интерполиэлектролитных ассоциатов, широко используемая в химии полимеров; получены частицы, стабильность и заряд поверхности которых регулируется конфигурацией макроцикла (конус, 1,3-альтернат).

5 Впервые методом динамического светорассеяния установлена зависимость между способностью макроциклов образовывать монодисперные системы и эффективностью конденсации высокомолекулярной ДНК.

6 Впервые методами динамического светорассеяния и спектроскопии ЯМР 1Н-1Н NOESY установлена зависимость между длиной алкильного линкера между аммонийной и сульфонатной группами в тетразамещенных производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена и эффективностью самосборки в присутствии катионов серебра.

Теоретическая и практическая значимость работы. Синтезированы новые тетразамещенные производные (тиа)каликс[4]аренов, содержащие на нижнем ободе пропокси- и бутоксисульфонатные фрагменты. Разработаны подходы к синтезу производных (тиа)каликс[4]арена, содержащих на нижнем ободе алкилсульфонатные фрагменты, позволяющие получать определеленные стереоизомерные формы макроциклов (конус, частичный конус и 1,3-альтернат). Представлены и адаптированы методики формирования интерполиэлектролитных ассоциатов на основе макроциклических соединений, которые показали эффективность взаимодействия с биополимерами (ДНК и белки). Показано, что распознавание этих биополимеров селективно и определяется типом биополимера, способностью макроциклов к формированию ассоциатов и природой (зарядом) функциональных групп на поверхности интерполиэлектролитного ассоциата.

Методология и методы исследования. При выполнении данного исследования для выяснения структуры и состава тетразамещенных по нижнему ободу производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, п-трет-бутилкаликс[4]арена, каликс[4]арена был применен комплекс физических и физико-химических методов, таких как ЯМР и ИК спектроскопия, масс-спектрометрия и элементный анализ. С помощью методов динамического светорассеяния и УФ-спектроскопии были исследованы взаимодействия макроциклов с ДНК, лизоцимом и бычьим сывороточным альбумином. Морфология ассоциатов была исследована методом просвечивающей микроскопии.

Положения, выносимые на защиту:

1. Синтез новых тетразамещенных производных (тиа)каликс[4]арена, содержащих алкилсульфонатные фрагменты.

2. Закономерности влияния природы катиона металла (№+, К+, Cs+) на соотношение стереоизомерных форм тетразамещенных производных (тиа)каликс[4]арена, содержащих на нижнем ободе алкилсульфонатные фрагменты.

7

3. Методики получения производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, тетразамещенных по нижнему ободу фрагментами, содержащими, помимо алкилсульфонатной группы, дополнительно аммонийные фрагменты.

4. Методики формирования интерполиэлектролитных ассоциатов на основе тетразамещенного производного п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащего на нижнем ободе пропилсульфонатные фрагменты.

5. Закономерности, связывающие структуру синтезированных производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, функционализированных по нижнему ободу алкилсульфонатными фрагментами, со способностью взаимодействовать с катионом серебра и биополимерами.

Личный вклад автора. Автор принимала участие в постановке цели и задач исследования, анализе литературных данных, выполнении экспериментальных исследований, обсуждении результатов и формулировке выводов, подготовке публикаций по теме исследования. Все соединения, представленные в диссертационной работе, синтезированы соискателем лично.

Степень достоверности результатов. Достоверность результатов проведённых исследований подтверждается использованием целого ряда современных физических и физико-химических методов анализа.

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях: на 27-ой Международной Чугаевской конференции по координационной химии, 4-ой конференции-школе молодых ученых "Physicochemical Methods in Coordination Chemistry" (Нижний Новгород, 2-6 октября, 2017), Международной конференции молодых учёных по химии «МЕНДЕЛЕЕВ-2017» и II школе-конференции «Направленный дизайн веществ и материалов с заданными свойствами» (Санкт-Петербург, 4-7 апреля, 2017), XXIV Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Марий Эл, Яльчик, 26-30 июня, 2017), Итоговых научных конференциях сотрудников КФУ за 2020, 2021 годы (Казань, 2020, 2021).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, а также 5 тезисов докладов в материалах конференций и форумов различного уровня.

Объём и структура работы. Диссертационная работа изложена на 129 страницах печатного текста, который содержит 9 таблиц, 21 схему, 56 рисунков и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка использованных сокращений и списка литературы, содержащего 138 ссылок на отечественные и зарубежные работы.

В первой главе диссертации представлен обзор литературных данных по методам синтеза водорастворимых производных (тиа)каликс[4]аренов, содержащих терминальные карбоксильные, аммониевые, аминогруппы и сульфонатные, фосфонатные фрагменты по верхнему и/или нижнему ободу макроциклов. Также рассмотрено их применение в химии «гость-хозяин» и в качестве средств адресной доставки лекарств.

Результаты и обсуждение экспериментальных исследований приведены во второй главе. Представлены различные синтетические подходы к получению тетразамещенных функционализированных по нижнему ободу п-трет-бутилтиакаликс[4]аренов, содержащих алкилсульфонатные фрагменты. На примере синтезированных производных п-трет-бутилтиакаликс[4]арена, содержащих на нижнем ободе алкилсульфонатные фрагменты, показана их способность к самосборке в присутствии неорганических и органических молекул и селективному распознаванию биополимеров.

Экспериментальная часть, приведенная в третьей главе диссертации, включает описание проведённых синтетических, физико-химических и физических экспериментов, а также экспериментов по изучению агрегационных и комплексообразующих свойств синтезированных соединений.

Работа выполнена на кафедре органической и медицинской химии Химического института им. А.М. Бутлерова ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», является частью исследований по основному научному направлению «Синтез, строение, реакционная способность и практически полезные свойства органических, элементоорганических и координационных соединений». Исследования проводились в рамках гранта РНФ № 18-73-10094 «Полифункциональные частицы оксидов неметаллов и макроциклических соединений для 3D конструктора самособирающихся наноструктур» (2018-2021 гг.) и гранта РНФ № 18-73-10094-П «Полифункциональные частицы оксидов

9

неметаллов и макроциклических соединений для 3D конструктора самособирающихся наноструктур» (2021-2023 гг.)

Автор выражает благодарность научному руководителю Якимовой Людмиле Сергеевне за приобретённые во время выполнения и написания диссертационной работы навыки и опыт, за профессиональные качества, за терпение, постоянную готовность к обсуждению возникающих проблем и научное руководство. Также автор благодарен заведующему кафедрой органической и медицинской химии Стойкову Ивану Ивановичу и всему коллективу кафедры органический и медицинской химии КФУ. Отдельную благодарность автор выражает Мостовой Ольге Александровне, Шибаевой Ксении Сергеевне за неоценимую помощь, оказанную на различных стадиях выполнения научно-исследовательской работы; Кунафиной Айсылу, Гизятову Ильгизу за вклад в развитие научно-исследовательской темы.

Запись ИК-спектров выполнялась на кафедре неорганической химии Химического института им. А.М. Бутлерова к.х.н. А.А. Ханнановым и к.х.н., доцентом М.П. Кутыревой. Запись масс-спектров выполнена в лаборатории физико-химического анализа Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова под руководством к.х.н. И.Х. Ризванова. Регистрация спектров флуоресценции и флуоресцентные свойства исследованы на кафедре органической и медицинской химии Химического института им. А.М. Бутлерова КФУ к.х.н., доцентом О.А. Мостовой. Регистрация спектров ЯМР выполнена на кафедре органической и медицинской химии Химического института им. А.М. Бутлерова КФУ к.х.н. Д.Н. Шурпиком и к.х.н. К.С. Шибаевой. Исследования методом просвечивающей электронной микроскопии проведены к.б.н. В.Г. Евтюгиным в Междисциплинарном центре Аналитической микроскопии КФУ. Регистрация спектров КД выполнена на кафедре физической химии Химического института им. А.М. Бутлерова к.х.н. Т.А. Мухаметзяновым. В выполнении отдельных разделов работы принимали участие сотрудники кафедры органической и медицинской химии Падня П.Л., Вавилова А.А. и студенты Л.Х. Гильманова, А.Ф. Кунафина, И.З. Гизятов, Терешина Д.С.

ГЛАВА 1. СИНТЕЗ И СУПРАМОЛЕКУЛЯРНАЯ САМОСБОРКА ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРОИЗВОДНЫХ (ТИА)КАЛИКСАРЕНОВ

(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР) 1.1.Общая характеристика каликс[4]аренов и тиакаликс|4|аренов.

Супрамолекулярная химия [1] — это «химия за пределами молекулы», которая занимается исследованием биологических систем. Супрамолекулярные компоненты, аналогичные биологическим молекулам, обладают способностью самоорганизовываться и самособираться в системы. В течение нескольких десятилетий в области супрамолекулярной химии были достигнуты значительные успехи, которые позволили заложить основы молекулярного распознавания, катализа, самосборки и наномедицины [2-4]. Молекулярное распознавание и синтез молекулярных рецепторов полезны для понимания и имитации специфических природных взаимодействий с различными молекулами-«гостями» посредством

и и /-Ч

нековалентных взаимодействий. С появлением химии молекулярного распознавания (химии «хозяин-гость») в качестве молекулярных рецепторов использовались самые различные синтетические органические рецепторы, такие как краун-эфиры [5], порфирины [6], каликсарены [7], тиакаликсарены [8] и циклодекстрины [9]. Каликс[4]арен является одним из наиболее активно изучаемых синтетических макроциклов. Каликсарены — это циклические олигомеры, состоящие из фенольных звеньев, связанных между собой метиленовыми мостиками, которые обладают определенными конформационными свойствами и полостями, способными инкапсулировать различные виды «гостей».

Рис. 1. Структуры п-трет-бутилкаликс[4]арена 1, п-трет-бутилтиакаликс[4]арена

2 и каликс[4]арена 3.

и-от/;£>/7?-бутилтиакаликс[4]арсн

/г-/??/;е/??-бутилкаликс[4]арс[1

каликс[4]арен

Каликс[4]арены имеют четыре различные конфигурации, они идентифицируются как конус, частичный конус, 1,2- и 1,3-альтернат [10] (рис. 2).

Присутствие четырех атомов серы в молекуле тиакаликс[4]арена приводит к появлению ряда новых свойств, которые отличаются от свойств «классических» каликсаренов. По сравнению с обычным каликс[4]ареном, тиакаликс[4]арен является более привлекательным по следующим причинам: а) размер кольца тиакаликс[4]арена на 15% больше, чем у каликс[4]арена, поскольку длина связи С-S больше по сравнению с С-С; б) мостиковые связи, содержащие серу, обеспечивают большую конформационную подвижность и более легкое образование различных стереоизомерных форм; в) возможность окисления серы с образованием сульфоксида и сульфона, которые изменяют свойства полости, образованной каликс-бензольными кольцами.

Тиакаликс[4]арены обладают широким спектром интересных свойств, что делает эти соединения привлекательными для множества различных применений [11-13]. Химия тиакаликсаренов начинается с изучения ступенчатой процедуры, в ходе которой был получен п-трет-бутилтиакаликс[4]арен 2 [14]. Тиакаликс[4]арены являются относительно новым классом в семействе

1,3-алътернат

1,2-алътернат

Рис. 2. Конфигурации каликс[4]арена [10].

каликс[4]аренов, которые получены не так давно и до недавнего времени были мало изучены [15-19].

В работе Мияно [20] было впервые сообщено о синтезе п-трет-бутилтиакаликс[4]арена 2, в котором метиленовые мостики каликсарена заменены на сульфидные мостики (схема 1).

Схема. 1. Ступенчатый синтез п-трет-бутилтиакаликс[4]арена [20].

Среди синтетически доступных стереоизомеров, наиболее привлекательным является тиакаликсарен в конфигурации 1,3-альтернат, который содержит по два заместителя по разные стороны от макроциклического фрагмента.

(Тиа^аликс^арены являются эффективными рецепторами и образуют комплексы путем специфических взаимодействий с большим разнообразием химических и биологических соединений (например, ионами аммония, аминами, аминокислотами и пептидами). Кроме того, функционализированные каликс^арены (п = 4, 6, 8) могут выступать в качестве переносчиков лекарств через мембраны, а также в технологии ДНК-чипов, биотехнологии и биологии (рис. 3) [2124].

ТЕХНОЛОГИЯ ДНК-Ч1ШОВ/БИОСЕНСИНГ

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА Рис. 3. Области применения каликс[4]аренов [21].

***

Таким образом, (тиа)каликс[4]арены обладают широким спектром свойств, позволяющих исследователям применять их в разных областях науки [11-13]. Свойство (тиа)каликсаренов выступать в качестве «хозяина» и способность образовывать комплексы включения с молекулами-«гостями» делает их более привлекательными для дальнейшего изучения. В связи с этим, исследование (тиа)каликс[4]аренов является актуальным и перспективным направлением супрамолекулярной и органической химии.

1.2. Синтез водорастворимых производных (тиа)каликсаренов.

Каликсарены являются одними из самых универсальных строительных блоков в супрамолекулярной химии [25-27]. Водорастворимые каликсарены уже давно привлекли внимание ученых благодаря своим гидрофобным полостям. С помощью различных реакций были введены водорастворимые группы, такие как сульфонатные [28], карбоксильные [29], аминные [30] и фосфонатные [31]. В последнее время амфифильные каликсарены привлекают внимание ученых в различных направлениях науки, связанных с изучением их свойств и применения в биомедицинских приложениях [32-35]. Однако синтез поливалентных водорастворимых каликсаренов представляет собой значительную проблему [36]. Если реакция не дает высокой конверсии, выделение тетразамещенных (высокополярных) продуктов от неполностью замещенных затруднительно. Очень важна разработка модульного синтеза, который позволяет вводить множество гидрофильных групп без использования защитных групп, поскольку многие из упомянутых выше биологических и химических применений зависят от характеристик заряда водорастворимых каликсаренов.

Для введения в молекулу гидрофильных групп «клик-химия» [37] является наиболее удобной. Преимуществами таких реакций являют широкий спектр используемых растворителей, простота синтеза и высокий выход целевых продуктов. Так, например, в работе [38] показан синтез водорастворимых каликс[4]аренов 5, 7-9 посредством 1,3-диполярного циклоприсоединения между азидами и алкинами (схема 2).

(81%)

ОН ОН он

-ЭОз^ 8 (80%)

© 0

Ы=-NMeзBr 9 (80%)

Схема 2. Синтез водорастворимых каликс[4]аренов 5, 7-9. Реагенты: (а) пропаргилбромид, (б) CuSO4, аскорбат натрия; (в) бромэтилацетат, ^^3; (г)

LiAlH4; (д) Msa, EtзN; (е) NN3 [38].

1.2.1. Функционализация (тиа)каликсаренов аминными, фосфатными, карбоксильными, сульфонатными группами по верхнему и нижнему ободу.

Исходные каликсарены характеризуются очень плохой растворимостью в воде, и, несомненно, именно это свойство задерживает биофармацевтическое применение каликсаренов [39]. С целью преодоления этой трудности были получены водорастворимые анионные и катионные производные каликсаренов. Для увеличения растворимости в воде в последнее время стали использовать такие

функции, как аминные, карбоксилатные, фосфатные, аммонийные или сульфонатные.

Функционализация (тиа)каликс[4]аренов аминными фрагментами.

Аминокаликс[4]арены являются наиболее привлекательным классом водорастворимых каликс[4]аренов, которые хорошо взаимодействуют с анионными субстратами и нуклеиновыми кислотами. В работе [40] описывается синтез аминопроизводных (п-трет-бутил)каликс[4]аренов и тиакаликс[4]арена через: прямое нитрование с последующим восстановлением нитрогрупп до аминных (соединения 11, 13); через получение азопроизводных и их восстановление (соединение 16) [41]; а также по реакции Манниха, позволяющей ввести в верхний обод стабильную диалкиламинометиленовую группу (соединение 17), либо аминоэтиленовую группу (соединение 20), полученную в две стадии через цианометиленовую группу (схема 3) [42].

Схема 3. Аминирование (тиа)каликс[4]аренов по верхнему ободу [42].

В работе [43] описывается синтез амфифильного п-амино-тетрадодецилоксикаликс[4]арена 22. Соединение 22 получали введением первичных аминогрупп в верхний обод макроцикла. Для этого нитрогруппы первоначально

полученного каликс[4]арена 21 были восстановлены реакцией с гидразингидратом в присутствии палладиевой черни в качестве катализатора (схема 4) [43]. Каликсарен 22 интересен свойствами самосборки в виде твердых липидных наночастиц и способностью к молекулярному распознаванию ДНК.

21 22 (95%)

Схема 4. Синтез водорастворимого каликс[4]арена 22 [43].

В работе [44] было синтезировано соединение 23 путем первоначального алкилирования гидроксильных групп нижнего обода п-трет-бутилтикаликс[4]арена Л-(3-бромпропил)фталимидом с последующим гидразинолизом и дальнейшим алкилированием Л-(3-бромпропил)фталимидом полученных аминогрупп (схема 5). Дальнейший гидразинолиз соединения 23 позволил получить с хорошим выходом макроцикл 24 с третичными аминогруппами, которые отделены от терминальных первичных аминогрупп пропильными линкерами [45].

24 (65%) 23 (70%)

Схема 5. Функционализация тиакаликс[4]аренов аминными фрагментами [44].

Функционализация каликс[4]аренов фосфорсодержащими группами.

В работе [46] были синтезирован и охарактеризован ряд амфифильных каликс[4]аренов, содержащих четыре гидрофобные ацильные цепи (С6-С12) на верхнем макроциклическом ободе, а также две гидрофильные дигидроксифосфорилоксигруппы на нижнем ободе. Синтез соединений протекает через региоселективное фосфорилирование тетраацильного производного каликс[4]арена 23а-г диэтилхлорфосфатом в присутствии триэтиламина. Этильные группы удаляют последовательной обработкой триметилбромосиланом и метанолом. Таким образом, были получены новые амфифильные производные каликс[4]арена 27а-г с хорошими выходами.

Г/1

oн оНон oн

3

Alk

о=с

Alk-C(O)-Cl

АЮЬ

Alk

I

О=С

А1к Alk

I |

С=О С=О

ОН ОН® ОН

25а-г Е«ОЬР(О>С1

А1к Alk

ОС

А1к Alk С=О С=О

А1к Alk

А1к Alk

I |

С=О С=О

ОС

< 2' МеОН

О ОНон О О ОНон о^

(НО)2Р=О О=Р(ОН)2 (ЕЮ)2Р=О О=Р(ОЕ^2

27а-г

26а-г

Схема 6. Синтез 25,27-бис-дигидроксифосфорилокситетраацилкаликс[4]аренов 27а-г. А1к=СНз(СН2)п. п=4 (а), 6 (б), 8 (в), 10 (г) [46, 47].

Функционализация каликс[4]аренов сульфонатными фрагментами.

Наиболее хорошо изученными из групп водорастворимых каликсаренов являются производные п-сульфонато-каликс[4]аренов, которые хорошо растворяются в воде. Известно три метода сульфирования, выбор применения которых, как правило, определяется в зависимости от исходного макроцикла.

• Прямое сульфирование.

Группа ученых под руководством Шинкая [47] первыми описали синтез п-сульфонато-каликс[4]арена 28 путем электрофильного замещения в концентрированной серной кислоте (схема 7).

Ипсо-сульфирование

Н038 Н°3§

803Н 803Н

Н2804 80 °С

Л Т

он он01Ьо

28

1

Н038 Н°з8

803Н 803Н

V

А1С13 Толуол

Н2804 100 °С

он *нонНо

28

Сульфирование

3

Схема 7. Синтез п-сульфонато-каликс[4]аренов [47].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нугманова Айгуль Рафилевна, 2023 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ

1. Petkau-Milroy, K. Supramolecular chemical biology; bioactive synthetic self-assemblies / K. Petkau-Milroy, L. Brunsveld // Org. Biomol. Chem. - 2013. - V. 11.

- №. 2. - P. 219-232.

2. Su, D. S. Nanocarbons for the Development of Advanced Catalysts / D. S. Su, S. Perathoner, G. Centi // Chem. Rev. - 2013. - V. - 113. - №. 8. - P. 5782-5816.

3. Avestro, A. J. Cooperative self-assembly: producing synthetic polymers with precise and concise primary structures / A. J. Avestro, M. E. Belowich, J. F. Stoddart // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V. 41. - №. 18. - P. 5881-5895.

4. Miyata, K. Rational design of smart supramolecular assemblies for gene delivery: chemical challenges in the creation of artificial viruses / K. Miyata, N. Nishiyama, K. Kataoka // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V. 41. - №. 7. - P. 2562-2574.

5 Chehardoli, G. The role of crown ethers in drug delivery / G. Chehardoli, A. Bahmani // Supramol. Chem. - 2019. - V. 31. - №. 4. - P. 221-238.

6 Rauch, V. Self-organized porphyrin arrays on surfaces: the case of hydrophilic side chains and polar surfaces / V. Rauch, J. Conradt, M. Takahashi, M. Kanesato, J. A. Wytko // J. Porphyr. Phthalocyanines. - 2014. - V. 18. - №. 1. - P. 67-75.

7 Guo, D. S. Calixarene-based supramolecular polymerization in solution / D. S. Guo, Y. Liu // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V. 41. - №. 18. - P. 5907-5921.

8 Kumar, R. Recent developments of thiacalixarene based molecular motifs / R. Kumar, Y. O. Lee, V. Bhalla, M. Kumar, J. S. Kim // Chem. Soc. Rev. - 2014. - V. 43.

- №. 13. - P. 4824-4870.

9 Kurkov, S. V. Cyclodextrins / S. V. Kurkov, T. Loftsson // Int. J. Pharm. -2013. - V. 453. - №. 1. - P. 167-180.

10 Gutsche, C. D. Calixarenes / C. D. Gutsche // Acc. Chem. Res. - 1983. - V. 16. - №. 5. - P. 161-170.

11 Iki, N. Thiacalixarenes / N. Iki // Calixarenes and Beyond. - 2016. - P. 335362.

12 Patel, N. A Review: A Novel Approach of Sulfur-Bearing Macro-Cyclic Compound and Its Sensing Application / N. Patel, K. Bhatt, K. Modi // Tailored Functional Materials: Select Proceedings of MMETFP 2021. - 2022. - P. 117-130.

116

13 Yamada, M. Thiacalixarenes: emergent supramolecules in crystal engineering and molecular recognition / M. Yamada, M. Rajiv Gandhi, U. M. R. Kunda, F. Hamada // J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. - 2016. - V. 85. - P. 1-18.

14 Sone, T. Synthesis and properties of sulfur-bridged analogs of p-tert-butylcalix[4]arene / T. Sone, Y. Ohba, K. Moriya, H. Kumada, K. Ito // Tetrahedron -1997. - V. 53. - №. 31. - P. 10689-10698.

15 Kumagai, H. Facile synthesis of p-tert-butylthiacalix[4]arene by the reaction of p-tert-butylphenol with elemental sulfur in the presence of a base / H. Kumagai, M. Hagesawa, S. Miyanari, Y. Sugawa, Y. Sato, T. Hori, S. Ueda, H. Kamiyama, S. Miyano // Tetrahedron Lett. - 1997. - V. 38. - №. 22. - P. 3971-3972.

16 Kon, N. Synthesis of p-tert-butylthiacalix[n]arenes (n=4, 6, and 8) from a sulfur-bridged acyclic dimer of p-tert-butylphenol / N. Kon, N. Iki, S. Miyano // Tetrahedron Lett. - 2002. - V. 43. - №. 12. - P. 2231-2234.

17 Iki, N. Synthesis of p-tert-Butylthiacalix[4]arene and its Inclusion Property / N. Iki, C. Kabuto, T. Fukushima, H. Kumagai, H. Takeya, S. Miyanari, T. Miyashi, S. Miyano // Tetrahedron. - 2000. - V. 56. - №. 11. - P. 1437-1443.

18 Shokova, S. First synthesis of adamantylated thiacalix[4]arenes / S. Shokova, V. Tafeenko, V. Kovalev // Tetrahedron Lett. - 2002. - V.43. - №. 29. - P. 5153-5156.

19 Lhotak, P. Synthesis of a deep-cavity thiacalix[4]arene / P. Lhotak, T. Smejkal, I. Stibor, J. Havlicek, M. Tkadlecova, H. Petrickova // Tetrahedron Lett. - 2003. - V. 44. - №. 44. - P. 8093-8097.

20 Miyano, S. Synthesis of p-tert-butylthiacalix[n]arenes (n=4, 6, and 8) from a sulfur-bridged acyclic dimer of p-tert-butylphenol / S. Miyano, N. Kon, N. Iki // Tetrahedron Lett. - 2002. - V. 43. - №. 12. - P. 2231-2234.

21 Nimse, S. B. Biological applications of functionalized calixarenes / S. B. Nimse, T. Kim // Chem. Soc. Rev. - 2013. - V. 42. - №. 1. - P. 366-386.

22 Gale, P. A. Anion transport and supramolecular medicinal chemistry / P. A. Gale, J. T. Davis, R. Quesada // Chem. Soc. Rev. - 2017. - V. 46. - №. 9. - P. 2497-2519.

23 Mutihac, L. Calix[n]arenes as synthetic membrane transporters: a minireview / L. Mutihac // Anal. Lett. - 2010. - V. 43. - №. 7-8. - P. 1355-1366.

24 Pan, Y. C. Biomedical applications of calixarenes: state of the art and perspectives / Y. C. Pan, X. Y. Hu, .D. S. Guo // J. Germ. Soc. - 2021. - V. 60. - №. 6. -P. 2768-2794.

25 Liu, Z. Surveying macrocyclic chemistry: from flexible crown ethers to rigid cyclophanes / Z. Liu, S. K. Nalluri, J. F. Stoddart // Chem. Soc. Rev. - 2017. - V. 46. - №. 9. - P. 2459-2478.

26 Gallego-Yerga, L. Cyclodextrin- and calixarene-based polycationic amphiphiles as gene delivery systems: a structure-activity relationship study / L. Gallego-Yerga, M. Lomazzi, V. Franceschi, F. Sansone, C. O. Mellet, G. Donofrio, A. Casnati, J. M. G. Fernandez // R. Soc. Chem. - 2015. - V. 13. - №. 6. - P. 1708-1723.

27 Kalchenko, V. I. Functional Calixarene Nanostructures / V. I. Kalchenko // Theor. Exp. Chem. - 2018. - V. 54. - №. 2. - P. 74-84.

28 Daze, K. D. Synthesis of new trisulfonated calix[4]arenes functionalized at the upper rim, and their complexation with the trimethyllysine epigenetic mark / K. D. Daze, M. C. Ma, F. Pineux, F. Hof // Org. Lett. - 2012. - V. 14. - №. 6. - P. 1512-1515.

29 Espanol, E. S. Calixarenes: generalities and their role in improving the solubility, biocompatibility, stability, bioavailability, detection, and transport of biomolecules / E. S. Espanol, M. M. Villamil // Biomolecules. - 2019. - V. 9. - №. 3. - 90 p.

30 Izzo, I. Cationic calix[4]arenes as anion-selective ionophores / I. Izzo, S. Licen, N. Maulucci, G. Autore, S. Marzocco, P. Tecilla, F. De Riccardis // ChemComm. -2008. - №. 26. - P. 2986-2988.

31 Bayrakci, M. Synthesis of new water-soluble phosphonate calixazacrowns and their use as drug solubilizing agents / M. Bayrakci, S. Ertul, M. Yilmaz // J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. - 2012. - V. 74. - №. 4. - P. 293-303.

32 Rodik, R. V. Anionic amphiphilic calixarenes for peptide assembly and delivery / R. V. Rodik, S. O. Cherenok, V. Y. Postupalenko, S. Oncul, V. Brusianska, P. Borysko, V. I. Kalchenko, Y. Mely, A. S. Klymchenko // J. Colloid Interface Sci. - 2022. - V. 624. - P. 270-278.

33 Sansone, F. Multivalent glycocalixarenes for recognition of biological macromolecules: glycocalix mimics capable of multitasking / F. Sansone, A. Casnati // Chem. Soc. Rev. - 2013. - V. 42. - №. 11. - P. 4623-4639.

118

34 Oshima, T. Recognition of exterior protein surfaces using artificial ligands based on calixarenes, crown ethers, and tetraphenylporphyrins / T. Oshima, Y. Baba // J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. - 2012. - V. 73. - №. 1. - P. 17-32.

35 Fujii, S. Glutamic acids bearing calix[4]arene micelles: pH-controllable aggregation number corresponding to regular polyhedra / S. Fujii, R. Takahashi, K. Sakurai // Langmuir. - 2017. - V.33. - №. 16. - P. 4019-4027.

36 Helttunen, K. Self-assembly of amphiphilic calixarenes and resorcinarenes in water / K. Helttunen, P. Shahgaldian // New J. Chem. - 2010. - V. 34. - №. 12. - P. 2704-2714.

37 Moses J. E. The growing applications of click chemistry / J. E. Moses, A. D. Moorhouse // Chem. Soc. Rev. - 2007. - V. 36. - №. 8. - P. 1249-1262.

38 Ryu, E. Efficient Synthesis of Water-Soluble Calixarenes Using Click Chemistry / E. Ryu, Y. Zhao // Organic Letters. - 2005. - V. 7. -№. 6. - P. 1035-1037.

39 Rodik, R. Functional Calixarenes for Material and Life Science / R. Rodik, S. Cherenok, O. Kalchenko, O. Yesypenko, J. Lipkowski, V. Kalchenko // Curr. Org. Chem. - 2018. - V. 22. - №. 22. - P. 2200-2222.

40 Silva, E. D. Biopharmaceutical applications of calixarenes / E. D. Silva, A.N. Lazar, A.W. Coleman // J. Drug del. sci. tech. - 2004. - V. 14. - №. 1. - P. 3-20.

41 Lhotak. P. Diazo coupling: an alternative method for the upper rim amination of thiacalix[4]arenes / P. Lhotak, J. Moravek, I. Stibor // Tetrahedron Letters. - 2002. - V. 43. - №. 20. - P. 3665-3668.

42. Gutsche, C. D. Calixarenes. 22. Synthesis, properties, and metal complexation of aminocalixarenes / C. D. Gutsche, K. C. Nam // J. Amer. Chem. Soc. - 1988. - V. 110. - №. 18. - P. 6153-6162.

43. Shahgaldian, P. Amino-substituted amphiphilic calixarenes: self-assembly and interactions with DNA / P. Shahgaldian, M. A. Sciotti, U. Pieles // Langmuir. - 2008. - V. 24. - №. 16. - P. 8522-8526.

44. Stoikov, I. I. Synthesis and complexation properties of 1,3-alternate stereoisomers of p-tert-butylthiacalix[4]arenes tetrasubstituted at the lower rim by the phthalimide group / I. I. Stoikov, A. V. Galukhin, E. N. Zaikov, I. S. Antipin // Mendeleev Commun. - 2009. - V. 19. - P. 193-195.

45. Galukhin, A. V. Mono-, 1,3-Di- and Tetrasubstituted p-tert-Butylthiacalix[4]arenes Containing Phthalimide Groups: Synthesis and Functionalization with Ester, Amide, Hydrazide and Amino Groups / A. V. Galukhin, E. N. Zaikov, I. S. Antipin, A. I. Konovalov, I. I. Stoikov // Macroheterocycles. - 2012. - V. 5. - P. 266-274.

46. Shahgaldian, P. Synthesis and properties of novel amphiphilic calix[4]arene derivatives / P. Shahgaldian, A. W. Coleman, V. I. Kalchenko // Tetrahedron Letters. -2001. - V. 42. - №. 4. - P. 577-579.

47 Shinkai, S. New syntheses of calixarene-p-sulfonates and p-nitrocalixarenes / S. Shinkai, K. Araki, T. Tsubaki, T. Arimura, O. Manabe // J. Chem. Soc. - 1987. - V. 1.

- P. 2297-2299.

48. Патент 1997049677А1 Международный, Preparation of sulfonated calixarenes, D. V. Regnouf; J. B. Lamartine; R. P. Choquard; А. Marcillac, № 49677, заявл. 24. 06. 97; опубл. 31. 12. 97.

49. Morzherin, Y. Chlorosulfonylated calix[4]arenes: precursors for neutral anion receptors with a selectivity for hydrogen sulfate / Y. Morzherin, D. M. Rudkevich, W. Verboom, D. N. Reinhoudt // J. Org. Chem. - 1993. - V. 58. - №. 26. - P. 7602-7605.

50. Tauran, Y. Calix-arene silver nanoparticles interactions with surfactants are charge, size and critical micellar concentration dependent / Y. Tauran, A. Brioude, P. Shahgaldian, A. Cumbo, B. Kim, F. Perret, A. W. Coleman, I, Montasser // ChemComm.

- 2012. - V. 48. - №. 76. - P. 9483-9485.

51. Basilio, N. Calixarene based surfactants: conformational dependent solvation shells for the alkyl chains / N. Basilio, L. Garcia-Rio / Chem. Phys. Chem. - 2012. - V. 13. - №. 9. - P. 2368-2376.

52. Gattuso, G. A supramolecular amphiphile from a new water-soluble calix[5]arene and n-dodecylammonium chloride / G. Gattuso, A. Notti, A. Pappalardo, S. Pappalardo, F. Melchiorre, F. Puntoriero // Tetrahedron Lett. - 2013. - V. 54. - №. 2. - P. 188-191.

53. Rodik, R. V. Calixarenes in biotechnology and bio-medical research / R. V. Rodik, V. I. Boyco, V. I. Kalchenko // FiMC. - 2016. - V. 206. - №. 96. - P. 206-301.

54 Goh, C. Y. The inhibitory properties of acidic functionalised calix[4]arenes on human papillomavirus pentamer formation / C. Y. Goh, D.-Y. Fu, C. L. Duncan, A.

Tinker, F. Li, M. Mocerino, M. I. Ogden, Y. Wu // Supramol. Chem. - 2020. - V. 32. - №. 5. - P. 345-353.

55 Lesinska, U. Lower-rim-substituted fert-butylcalix [4] arenes; Part IX: One-pot synthesis of calix[4]arene-hydroxamates and calix[4]arene-amides / U. Lesinska, M. Bochenska // Synthesis. - 2006. - V. 2006. - №. 16. - P. 2671-2676.

56 Talanov, V. S. Highly selective preparation of conformational^ rigid stereoisomeric calix[4]arenes with two carboxymethoxy groups / V. S. Talanov, R. A. Bartsch // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 - 1999. - №. 14. - P. 1957-1962.

57 Iwamoto, K. Synthesis and ion selectivity of all conformational isomers of tetrakis [(ethoxycarbonyl) methoxy] calix [4] arene / K. Iwamoto, S. Shinkai // J. Org. Chem. - 1992. - V. 57. - №. 26. - P. 7066-7073.

58 Chen, H. Efficient synthesis of water-soluble calix[4]arenes via thiol-ene ''click''chemistry / H. Chen, Z. Zou, S. Tan, J. Bi, D. Tian, H. L. Chin // Chinese Chem. Lett. - 2013. - V. 24. - №. 5. - P. 367-369.

59 Dave, N. A concise review on surfactants and its significance / N. Dave, T. Joshi // Int. J. Appl. Chem. - 2017. - V. 13. - №. 3. - P. 663-672.

60 Cai, H. Y. Progress on synthesis and application of betaine surfactants / H. Y. Cai, H. Z. Wang, D. S. Ma, Q. Zhang, Z. H. Zhou, J. Cheng // Adv. Mat. Res. - Trans Tech Publications Ltd. - 2014. - V. 881. - P. 148-153.

61 Rezvani, H. How ZrO2 nanoparticles improve the oil recovery by affecting the interfacial phenomena in the reservoir conditions / H. Rezvani, A. Khalilnezhad, P. Ganji, Y. Kazemzadeh // J. Mol. Liq. - 2018. - V. 252. - №. 8. - P. 158-168.

62 Becker, T. Proline-functionalised calix[4]arene: an anion-triggered hydrogelator / T. Becker, C. Y. Goh, F. Jones, M. J. McIldowie, M. Mocerino, M. I. Ogden // Chem. Commun. - 2008. - V. 203. - №. 33. - P. 3900-3902.

63 Ozyilmaz, E. Effect of cyclic and acyclic surfactants on the activity of Candida rugosa lipase / E. Ozyilmaz, F. Eski // Bioprocess Biosyst. Eng. - 2020. - V. 43. - №. 6. - P. 2085-2093.

64 Padnya, P. L. Water-soluble betaines and amines based on thiacalix[4]arene scaffold as new cholinesterase inhibitors / P. L. Padnya, E. E. Bayarashov, I. V. Zueva, S. V. Lushchekina^O. A. Lenina, V. G. Evtugyn, Y. N. Osin, K. A. Petrov, I. I. Stoikov // Bioorg. Chem. - 2020. - V. 94. - №. 4. - 103455 p.

121

65 Li, J. Recent progress in the design and applications of fluorescence probes containing crown ethers / J. Li, D. Yim, W.- D. Jang, J. Yoon // Chem. Soc. Rev. - 2017.

- V. 46. - №. 9. - P. 2437-2458.

66 Zhou, H. Systematic investigation of ionic liquid-type gemini surfactants and their abnormal salt effects on the interfacial tension of a water/model oil system / H. Zhou, Y. Liang, P. Huang, T. Liang, H. Wu, P. Leng, C. Jia, Y. Zhu, H. Jia // J. Mol. Liq. - 2018.

- V. 249. - №. 12. - P. 33-39.

67 Basilio, N. Colloidal nature of cationic calix[6]arene aqueous solutions / N. Basilio, L. Garcia // Chem. Phys. Chem. - 2012. - V. 13. - №. 18. - P. 2368-2376.

68 Mchedlov-Petrossyan, N. O. Colloidal nature of cationic calix[6]arene aqueous solutions / N. O. Mchedlov-Petrossyan, N. A. Vodolazkaya, R. V. Rodik, L. N. Bogdanova, T. A. Cheipesh, O. Y. Soboleva, A. P. Kryshtal, L. V. Kutuzova, V. I. Kalchenko // J. Phys. Chem. - 2012. - V. 116. - №. 18. - P. 10245-10259.

69 Basilio, N. Calixarene-based surfactants: evidence of structural reorganization upon micellization / N. Basilio, R. L. Garcia, M. Pastor // Langmuir. - 2012.

- V. 28. - №. 5. - P. 2404-2414.

70 Wang, K. Multistimuli responsive supramolecular vesicles based on the recognition of p-sulfonatocalixarene and its controllable release of doxorubicin / K. Wang, D. S. Guo, X. Wang, Y. Liu // ACS Nano. - 2011. - V. 5. - №. 4. - P. 2880-2894.

71 Guo, D. S. Cholinesterase-responsive supramolecular vesicle / D. S. Guo, K. Wang, Y. X. Wang, Y. Liu // J. Am. Chem. Soc. - 2012. - V. 134. - №. 24. - P. 1024410250.

72 Barbera, L. Self-assembly of amphiphilic anionic calix[4]arene and encapsulation of poorly soluble naproxen and flurbiprofen / L. Barbera, G. Gattuso, F. H. Kohnke, A. Notti, S. Pappalardo, M. F. Parisi, I. Pisagatti, S. Patane, N Micalid, V. Villarid / Org. Biomol. Chem. - 2015. - V. 13. - №. 23. - P. 6468-6473.

73. Gattuso, G. Encapsulation of monoamine neurotransmitters and trace amines by amphiphilic anionic calix[5]arene micelles / G. Gattuso, A. Notti, S. Pappalardo, M. F. Parisi, I. Pisagatti, S. Patane // New J. Chem. - 2014. - V. 38. - №. 12. - P. 5983-5990.

74 Tauran, Y. Size and Flexibility Define the Inhibition of the H3N2 Influenza Endonuclease Enzyme by Calix [n] arenes / Y. Tauran, J. P. Cerón-Carrasco, M. Rhimi, F.

Perret, B. Kim, D. Collard, A. W. Coleman, H. Pérez-Sánchez // Antibiotics. - 2019. - V. 8. - №. 2. - P. 73.

75. Seltki, M. The first example of a substrate spanning the calix[4]arene bilayer: the solid state complex of p-sulfonatocalix[4]arene with L-lysine / M. Seltki, A. W. Coleman, I. Nicolis, N. Douteau-Guevel, F. Villain, A. Tomas, C. Rango // J. Chem. Soc. Chem. Commun. - 2000. - №. 2. - P. 161-162.

76. Nichols P. J, Confinement of (S)-serine in tetra-p-sulfonatocalix[4]arene bilayers / P. J. Nichols, C. L. Raston C. L // J. Chem. Soc. Dalton Trans. - 2003. - №. 14. - P. 2923-2927.

77. Douteau-Guevel, N. Complexation of basic amino acids by water-soluble calixarene sulphonates as a study of the possible mechanisms of recognition of calixarene sulphonates by proteins / N. Douteau-Guevel, A. W. Coleman, J. Morel, N. Morel-Desrosiers / J. Phys. Org. Chem. - 1998. - V. 11. - №. 10. - P. 693-696.

78. Costa, C. Supramolecular self-assembly between an amino acid-based surfactant and a sulfonatocalixarene driven by electrostatic interactions / C. Costa, V. Francisco, S. G. Silva, M. L. C. Valea, L. Garcia-Rio, E. F. Marques // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. - 2015. - V. 480. - №. 8. - P. 71-78.

79. Kamboj, R. Gemini Imidazolium Surfactants: Synthesis and Their Biophysiochemical Study / R. Kamboj, S. Singh, A. Bhadani, H. Kataria, G. Kaur // Langmuir. - 2012. - V. 28. - №. 33. - P. 11969-11978.

80. Perez, L. Gemini surfactants from natural aminoacids / L. Perez, A. Pinazo, R. Pons, M. Infante // Adv. Colloid Interface Sci. - 2014. - V. 205. - №. 10. - P. 134-155.

81. Silva, S. G. Towardsnovel efficient monomeric surfactants based on serine, tyrosine and 4-hydroxyproline: synthesis and micellization properties / S.G. Silva, J. E. Rodriguez-Borges, E. F. Marques, M.L. Vale / Tetrahedron. - 2009. - V. 65. - №. 21. - P. 4156-4164.

82. Brito, R. O. Enhanced interfacial properties of novel amino acid-derived surfactants: effects of headgroup chemistry and of alkyl chain length and unsaturation / R. O. Brito, S. G. Silva, R. M. Fernandes, E. F. Marques, J. Enrique-Borges, M. L. Vale // Colloids Surf. B: Biointerfaces. - 2011. -V. 86. - №. 1. - P. 65-70.

83. Andreyko, E. A. Supramolecular self-assembly of water-soluble nanoparticles based on amphiphilic p-tert-butylthiacalix[4]arenes with silver nitrate and

123

fluorescein / E. A. Andreyko, L. P. Padnya, I. I. Stoikov // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2014. - V. 454. - № 1. - P. 74-83.

84. Yakimova, L. S. Nanostructured Polyelectrolyte Complexes Based on Water-Soluble Thiacalix[4]Arene and Pillar[5]Arene: Self-Assembly in Micelleplexes and Polyplexes at Packaging DNA / L. S. Yakimova, A. R. Nugmanova, O. A. Mostovaya, A. A. Vavilova, D. N. Shurpik , T. A. Mukhametzyanov, I. I. Stoikov // Nanomaterials. -2020. - V. 10. - №. 4. - P. 777.

85. Yakimova, L. Interpolyelectrolyte mixed nanoparticles from anionic and cationic thiacalix[4]arenes for selective recognition of model biopolymers / L. Yakimova, P. Padnya, D. Tereshina, A. Kunafina, A. Nugmanova, Y. Osin, V. Evtugyn, I. Stoikov // J. Mol. Liq. - 2019. - V. 279. - №. 3. - P. 9-17.

86. Нугманова, А.Р. Контролируемый синтез стереоизомеров тетразамещенных производных (тиа)каликс[4]арена, содержащих на нижнем ободе алкилсульфонатные фрагменты, за счет влияния темплатного эффекта катиона металла (Na+, K+, Cs+) / А.Р. Нугманова, Л.С. Якимова, К.С. Шибаева, И.И. Стойков / Журнал общей химии. - 2022. - Т. 92. - Номер 12. - С. 1850-1858. (Nugmanova, A. R. Metal (Na+, K+, Cs+) template effect-controlled synthesis of stereoisomers of tetrasubstituted (thia)calix[4]arene derivatives containing sulfonatoalkyl moieties on the lower rim / A. R. Nugmanova, L. S. Yakimova, K. S. Shibaeva, I. I. Stoikov // Russian Journal of General Chemistry. - 2022. - V. - 92. - №. 12. - P. 2582-2589.).

87. Otsuka, H. Stereochemical control of calixarenes useful as rigid and conformationally diversiform platforms for molecular design / H. Otsuka, S. Shinkai // Supramol. Sci. -1996. - V. 3. - №. 4. - P. 189-205.

88. Iwamoto, K. Syntheses of all possible conformational isomers of O-alkyl-p-t-butylcalix[4]arenes / K. Iwamoto, K. Araki, S. Shinkai // Tetrahedron. - 1991. - V. 47. -№. 25. - P. 4325-4342.

89. Iwamoto, K. Conformations and structures of tetra-O-alkyl-p-tert-butylcalix[4]arenes. How is the conformation of calix[4]arenes immobilized / K. Iwamoto, K. Araki, S. Shinkai // J. Org. Chem. - 1991. - V. 56. - №. 16. - P. 4955-4962.

90. Lhotak, P. Tetraalkylated 2,8,14,20-tetrathiacalix[4]arenas: novel infinite channels in the solid state / P. Lhotak, M. Himl, S. Pakhomova, I. Stibor // Tetrahedron Lett. - 1998. -V. 39. - №. 48. - P.8915-8918.

124

91. Lhotak, P. Alkylation of thiacalix[4]arenas / P. Lhotak, M. Himl, I. Stibor, H. Petrickova // Tetrahedron Lett. - 2002. - V. 43. - №. 52. - P. 9621 - 9624.

92. Shinkai, S. Ion template effects on the conformation of water-soluble calixarenes / S. Shinkai, K. Araki, M. Kubota, T. Arimura, T. Matsuda // J. Org. Chem. -1991. - V. 56. - №. 1. - P. 295-300.

93. Andreyko, E. A. Supramolecular "containers": self-assembly and functionalization of thiacalix[4]arenes for recognition of amino- and dicarboxylic acids / E. A. Andreyko, P. L. Padnya, R. R. Daminova, I. I. Stoikov // RSC Adv. - 2014. - V. 4.

- №. 7. - P. 3556-3565.

94. Yakimova, L. S. Sulfobetaine derivatives of thiacalix[4]arene: synthesis and supramolecular self-assembly of submicron aggregates with Ag cations / L. S. Yakimova, P. L. Padnya, A. F. Kunafina, A. R. Nugmanova, I. I. Stoikov // Mendeleev Commun. -2019. - V. 29. - №. 1. - P. 86-88.

95. Zylberberg, C. Pharmaceutical liposomal drug delivery: a review of new delivery systems and a look at the regulatory landscape / C. Zylberberg, S. Matosevic // Drug Deliv. - 2016. - V. 23. - №. 9. - P. 3319-3329.

96. Pan, J. Intradermal delivery of STAT3 siRNA to treat melanoma via dissolving microneedles / J. Pan, W. Ruan, M. Qin, Y. Long, T. Wan, K. Yu, Y. Zhai, C. Wu, Y. Xu // Sci. Rep. - 2018. - V. 8. - №. 5. - P. 1117-1128.

97. Ball, R. L. Oral delivery of siRNA lipid nanoparticles: fate in the GI tract / R. L. Ball, P. Bajaj, K. A. Whitehead // Sci. Rep. - 2018. - V. 8. - №. 1. - P. 2178-2190.

98. Wu, M. X. Polymer nanoassembly as delivery systems and antibacterial toolbox: from PGMAS to MSN PGMAS / M. X. Wu, X. Wang, Y.-W. Yang // Chem. Rec.

- 2018. - V. 18. - №. 1. - P. 45-54.

99. El-Say, K. M. Polymeric nanoparticles: promising platform for drug delivery / K. M. El-Say, H. S. El-Sawy // Int. J. Pharm. - 2017. - V. 528 - №. 1-2. - P. 675-691.

100. Li, Q. L. Self-assembly and applications of poly(glycidyl methacrylate)s and their derivatives / Q. L. Li, W.-X. Gu, H. Gao, Y.-W. Yang // Chem. Commun. - 2014. -V. 50. - №. 87. - P. 13201-13215.

101. Zhang, Y. Polymeric micelles: nanocarriers for cancer-targeted drug delivery / Y. Zhang, Y. Huang, S. Li // AAPS PharmSciTech. - 2014. - V. 15. - №. 5. - P. 862871.

102. Mendes, L. P. Dendrimers as nanocarriers for nucleic acid and drug delivery in cancer therapy / L. P. Mendes, J. Pan, V. P. Torchilin // Molecules. - 2017. - V. 22. -№. 9. - P. 1401-1422.

103. Baeza, A. Recent advances in porous nanoparticles for drug delivery in antitumoral applications: inorganic nanoparticles and nanoscale metal-organic frameworks / A. Baeza, D. Ruiz-Molina, M. Vallet-Regi // Expert Opin. Drug Deliv. - 2017. - V. 14. - №. 6. - P. 783-796.

104. Song, N. Molecular and supramolecular switches on mesoporous silica nanoparticles / N. Song, Y.-W. Yang // Chem. Soc. Rev. - 2015. - V. 44. - №. 11. - P. 3474-3504.

105. Yingchoncharoen, P. Lipid-based drug delivery systems in cancer therapy: what is available and what is yet to come / P. Yingchoncharoen, D. S. Kalinowski, D. R. Richardson // Pharmacol. Rev. - 2016. - V. 68. - №. 3. - P. 701-787.

106. Chen, S. Multifunctional bacterial imaging and therapy systems / S. Chen, Q. Li, X. Wang, Y.-W. Yang, H. Gao // J. Mater. Chem. B. - 2018. - V. 6. - №. 32. - P. 51985214.

107. Pergushov, D. V. Micellar interpolyelectrolyte complexes / D. V. Pergushov, A. H. E. Müller, F. H. Schacher // Chem. Soc. Rev. - 2012. - V. 41. - №. 21. - P. 68886901.

108. Morais, W. A. Interpolyelectrolyte complex formation: from lyophilic to lyophobic colloids / W. A. Morais, G. T. M. Silva, J. S. Nunes, A. W. Neto, M. R. Pereira, J. L. C. Fonseca // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. - 2016. - V. 498. - №. 4. -P. 112-120.

109. Lua, X. Polyelectrolyte complex nanoparticles of amino poly(glycerol methacrylate)s and insulin / X. Lua, H. Gaoa, C. Li, Y.-W. Yang, Y. Wang, Y. Fan, G. Wu, J. Ma // Int. J. Pharm. - 2012. - V. 423. - №. 2. - P. 195-201.

110. Perret, F. Biochemistry of the para-sulfonato-calix[n] arenes / F. Perret, A. N. Lazar, A. W. Coleman // Chem. Commun. - 2006. - V. 23. - №. 5. - P. 2425-2438.

111. Fayzullin, D. A. Influence of nature of functional groups on interaction of tetrasubstituted at lower rim p-tert-butyl thiacalix[4]arenes in 1,3-alternate configuration with model lipid membranes / D. A. Fayzullin, N. N. Vylegzhanina, O. I. Gnezdilov, V. V.

Salnikov, A. V. Galukhin, I. I. Stoikov, I. S. Antipin, Y. F. Zuev // Appl. Magn. Reson. -2011. - V. 40. - №. 7. - P. 231-243.

112. Filenko, D. Chemical gas sensors based on calixarene-coated discontinuous gold films / D. Filenko, T. Gotszalk, Z. Kazantseva, O. Rabinovych, I. Koshets, Y. Shirshov, V. Kalchenko, I. W. Rangelow // Sens. Actuators B Chem. - 2005. - V. 111112. - №. 2. - P. 264-270.

113. Yakimova, L. S. Polyammonium derivatives of (thia)calix[4]arene: synthesis and interaction with nucleic acids / L. S. Yakimova, J. B. Puplampu, A. A. Vavilova, I. I. Stoikov // Adv. Chem. Res. - 2015. - V. 28. - №. 4. - P. 145-169.

114. Puplampu, J. B. Synthesis of p-tert-butylthiacalix[4]arenes functionalized with tris(2-aminoethyl)amine fragments at the lower rim and their interaction with model lipid membranes / J. B. Puplampu, L. S. Yakimova, A. A. Vavilova, D. A. Fayzullin, Y. F. Zuev, I. I. Stoikov // Macroheterocycles. - 2014. - V. 7. - №. 4. - P. 227-233.

115. Stoikov, I. I. Synthesis of hybrid nano- and microsized particles on the base of colloid silica and thiacalix[4]arene derivatives / I. I. Stoikov, A. A. Vavilova, R. D. Badaeva, V. V. Gorbachuk, V. G. Evtugyn, R. R. Sitdikov, L. S. Yakimova, I. Zharov // J. Nanopart. Res. - 2013. - V. 15. - №. 8. - P. 1617-1630.

116. Vavilova, A. A. Synthesis of photoswitchable derivatives of p-tert-butyl thiacalix[4]arenes containing ethoxycarbonyl and 4-amidoazobenzene fragments in the lower rim substituents / A. A. Vavilova, R. V. Nosov, L. S. Yakimova, I. S. Antipin, I. I. Stoikov // Macroheterocycles. - 2013. - V. 6. - №. 4. - P. 219-226.

117. Stoikov, I. I. Phosphorus-bridged calixarene phosphites: dramatic influence of a tert-butyl group at the upper rim of the macrocycle upon anion binding / I. I. Stoikov, O. A. Mostovaya, L. S. Yakimova, A. A. Yantemirova, I. S. Antipin, A. I. Konovalov // Mendeleev Commun. - 2010. - V. 20. - №. 6. - P. 359-360.

118. Yakimova, L. S. Molecular recognition of organic vapors by adamantylcalix[4]arene in QCM sensor using partial binding reversibility / L. S. Yakimova, M. A. Ziganshin, V. A. Sidorov, V. V. Kovalev, E. A. Shokova, V. A. Tafeenko, V. V. Gorbatchuk // J. Phys. Chem. B. - 2008. - V. 112. - №. 49. - P. 1556915575.

119. Ziganshin, M. A. Guest exchange in dimeric capsules of a tetraurea calix[4]arene in the solid state / M. A. Ziganshin, L. S. Yakimova, K. R. Khayarov, V. V.

127

Gorbatchuk, M. O. Vysotsky, V. Bohmer // Chem. Commun. - 2006. - №. 37. - P. 38973899.

120. Zadmard, R. Protein surface recognition by calixarenes / R. Zadmard, N. S. Alavijeha // RSC Adv. - 2014. - V. 4. - №. 78. - P. 41529-41542.

121. Padnya, P. L. Towards macrocyclic ionic liquids: novel ammonium salts based on tetrasubstituted p-tert-butylthiacalix[4]arenes / P. L. Padnya, E. A. Andreyko, P. A. Gorbatova, V. V. Parfenov, I. Kh. Rizvanov, I. I. Stoikov // RSC Adv. - 2017. - V. 7.

- №. 3. - P. 1671-1686.

122. Yakimova, L. S. Micelleplexes and polyplexes with DNA from salmon sperm based on pillar[5]arenes and thiacalix[4]arene / L. S. Yakimova, A. R. Nugmanova, D. N. Shurpik, T. A. Mukhametzyanov, I. I. Stoikov // AIP Conference Proceedings: 030098. - 2022. - 2390 p.

123. Jiang, Y. Packaging pDNA by polymeric ABC micelles simultaneously achieves colloidal stability and structural control / Y. Jiang, T. P. Lodge, T. M. Reineke // J. Am. Chem. Soc. - 2018. - V. 140. - №. 35. - P. 11101-11111.

124. Jhaveri, A. M. Multifunctional polymeric micelles for delivery of drugs and siRNA / A. M. Jhaveri, V. P. Torchilin // Front. Pharmacol. - 2014. - V. 5. - P. 77.

125. Amjad, M. W. Recent advances in the design, development, and targeting mechanisms of polymeric micelles for delivery of siRNA in cancer therapy / M. W. Amjad, P. Kesharwani, M. C. I. M. Amina, A. K. Iyer // Prog. Polym. Sci. - 2017. - V. 64. - P. 154-181.

126. Saraswathy, M. Recent developments in the co-delivery of siRNA and small molecule anticancer drugs for cancer treatment / M. Saraswathy, S. Gong // Mater. Today.

- 2014. - V. 17. - №. 6. - P. 298-306.

127. Gary, Z. D. J. Influence of Nano-Carrier Architecture on in Vitro siRNA Delivery Performance and in Vivo Biodistribution: Polyplexes vs Micelleplexes / Z. D. J. Gary, H. Lee, R. Sharma, J.-S. Lee, Y. Kim, Z. Y. Cui, D. Jia, V. D. Bowman, P. R. Chipman, L. Wan, Y. Zou, G. Mao, K. Park, B.-S. Herbert, S. F. Konieczny, Y.-Y. Won // ACS Nano. - 2011. - V. 5. - №. 5. - P. 3493-3505.

128. Boeckle, S. Purification of polyethylenimine polyplexes highlights the role of free polycations in gene transfer / S. Boeckle, K. Gersdorff, S. Piepen, C. Culmsee, E. Wagner, M. Ogris // J. Gene Med. - 2004. - V. 6. - №. 10. - P. 1102-1111.

128

129. Kapuscinski, J. Fluorescent complexes of DNA with DAPI 4'-6-diamidine-2-phenyl indole 2HCl or DC14'-6-dicarboxyamide-2-phenyl indole. / J. Kapuscinski, B. Skoczylas // Nucleic Acids Res. - 1978. - V. 5. - P. 3775-3799.

130. Biancardi, A. An investigation of the photophysical properties of minor groove bound and intercalated DAPI through quantum-mechanical and spectroscopic tools / A. Biancardi, T. Biver, F. Secco, B. Mennucci // Phys.Chem. Chem. Phys. - 2013. - V.15. -P. 4596 - 4603.

131. Kasyanenko, N. A. DNA Complexes with Cobalt (II) Phthalocyanine Disodium Disulfonate / N. A. Kasyanenko, R. A. Tikhomirov, V. M. Bakulev, V. N. Demidov, E. V. Chikhirzhina, and E. B. Moroshkina // ACS Omega. - 2019. - V. 4. - P. 16935-16942.

132. Zadmard, R. DNA recognition with large calixarene dimers / R. Zadmard, T. Schrader // Angew. Chem. Int. Ed. - 2006. - V. 45. P. 2703 -2706.

133. Pabbathi, A. Spectroscopic and Molecular Docking Study of the Interaction of DNA with a Morpholinium Ionic Liquid / A. Pabbathi, A. Samanta // J. Phys. Chem. B. -V. 119(34). - P. 11099-11105.

134. Banerjee, D. Dynamics in the DNA Recognition by DAPI: Exploration of the Various Binding Modes / D. Banerjee, S. K. Pal // J. Phys. Chem. B. - 2008. - V. 112. -P. 1016-1021.

135. Bhattacharjee, S. DLS and zeta potential - What they are and what they are not? / S. Bhattacharjee // Journal of Controlled Release. - 2016. - V. 235. P. 337-351.

136. Pradines, V. Adsorption of protein-surfactant complexes at the water/oil interface / V. Pradines, V. B. Fainerman, E. V. Aksenenko, J. Kragel, W. Wustneck, R. Miller // Langmuir. - 2011. - V. 27. - №. 3. - P. 965-971.

137. Sathiyajith, C. W. Biological and related applications of pillar[n]arenes / C. W. Sathiyajith, R. R. Shaikh, Q. Han, Y. Zhang, K. Meguellati, Y.-W. Yang // Chem. Commun. - 2017. - V. 53. - №. 4. - P. 677-696.

138. Landsdown, A. B. Silver in healthcare: Its antimicrobial efficacy and safety in use / A. B. Landsdown // Royal Soc. of Chem. - Cambridge. - 2010. - p. 256.