
СПИНОВЫЕ ЛОВУШКИ ДЛЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Характеристика
Спиновые ловушки - индивидуальные химические вещества, способные реагировать с короткоживущими радикалами, образуя персистентные парамагнитные соединения - спиновые аддукты (как правило, нитроксильные радикалы), регистрируемые с помощью спектроскопии ЭПР. Эти соединения применяются для изучения различных процессов, протекающих с участием свободных радикалов. ЭПР спектры образующихся спиновых аддуктов позволяют устанавливать строение генерируемых в системе свободных радикалов, и получать данные о кинетике и механизме протекающих в системе свободнорадикальных реакций.
В Новосибирском институте органической химии СО РАН разработаны технологии получения спиновых ловушек высокой степени очистки. За десятилетия научно-исследовательских работ в области химии нитронов в институте накоплен уникальный опыт и разработаны оригинальные know-how по методам синтеза спиновых ловушек и удалению примесей, ответственных за возникновение фоновых сигналов и ошибок эксперимента.

Рис.1
Помимо таких широко используемых соединений, как PBN, POBN, DMPO и TMPO (Рис.1) институт реализует оригинальные спиновые ловушки на базе 2Н-имидазол-1-оксидов (Рис. 2.).

Рис.2
Эти соединения обладают рядом важных преимуществ: высокой химической устойчивостью в различных средах и высоким электрохимическим потенциалом окисления (Ep=1.7-2.5 B отн. Н.К.Э.), что повышает надёжность измерений. Кроме того, образующиеся спиновые аддукты обладают большим временем жизни и имеют более информативный спектр ЭПР по сравнению с другими типами спиновых ловушек.
Технико-экономические преимущества
Производимые в НИОХ спиновые ловушки по своему качеству не уступают лучшим мировым образцам и поставляются за рубеж по заказам таких известных компаний, как Acros Organics и Alexis. Мировая потребность в этих соединениях составляет от нескольких килограммов (PBN) до нескольких сот граммов в год. Ожидается, что мировые потребности в спиновых ловушках будут возрастать в связи с расширением их применений в медико-биологических исследованиях и появлением новых областей их применения.
Области применения
Спиновые ловушки применяются для изучения различных процессов, протекающих с участием свободных радикалов.
Большие количества РВN, POBN и DMPO используются в биофизических и биомедицинских исследованиях для изучения развития различных патологий сердечно-сосудистой системы и головного мозга (ишемия-реперфузия), канцерогенеза, процессов старения и др. Активно исследуются защитные свойства некоторых спиновых ловушек при вредных воздействиях на организм, что предполагает возможность появления фармакологических применений.
Кроме того, в значительных количествах PBN используется для определения качества пива.
Уровень и место практической реализации
Соединения синтезируются в Лаборатории азотистых соединений Новосибирского института органической химии СО РАН под заказ. Средний объём производства - 1 - 2 кг в год.
Коммерческие предложения
Производство соединений под заказ.
Рассмотрим предложения услуг по реализации продукции.
Ориентировочная стоимость
Ведущие зарубежные компании реализуют спиновые ловушки по ценам от 40 до 200 долларов США за грамм.
630090, г. Новосибирск, 90, просп. Академика Лаврентьева, 9
Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН
Тел.: (383) 330-88-50 Григорьев Игорь Алексеевич, директор, д.х.н.
Факс: 330-97-52
E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В Новосибирском институте органической химии СО РАН разработаны оригинальные спиновые зонды нового типа - производные нитроксильных радикалов имидазолина и имидазолидина, обладающие чувствительным к изменению рН среды спектром ЭПР (Рис.).
Эти соединения широко используются в биофизических и биомедицинских исследованиях, а также для изучения полиэлектролитов, цеолитов и гетерофазных систем. С помощью ЭПР спектроскопии рН-чувствительных спиновых зондов можно проводить измерения рН в непрозрачных средах и даже в живых организмах invivo. Разработаны методы синтеза широкого набора спиновых зондов, позволяющих проводить измерения в диапазоне рН 0 - 14 с точностью до 0,05 единиц рН.
Для получения имидазолиновых НР были разработаны специальные методы, позволившие получить большое число разнообразных производных НР этого ряда с различными функциональными группами, придающими этим НР необходимые физические и химические свойства и обеспечивающие достижение желаемых спектральных характеристик. Один из наиболее впечатляющих примеров, раскрывающих возможности новых методов синтеза – стабильные имидазолиновые НР с нетрадиционным окружением радикального центра. Метод синтеза этих соединений основан на окислительной активации нитронной группы в составе гетероцикла с последующим присоединением нуклеофильного агента. Получен целый ряд НР с алкокси-, амино- группами или атомом фтора у α-атома углерода нитроксильной группы, отличающихся по своим свойствам от обычных тетраалкил-замещённых НР.
При введении в положение 4 гетероцикла функциональной группы, способной к координации, имидазолиновые НР становятся эффективными хелатирующи-ми агентами, поскольку атом азота имино-группы или атом кислорода нитронной группы могут участвовать в образовании координационных соединений с ионами металлов. При этом в хелатных комплексах с парамагнитными ионами металлов наблюдаются сильные обменные взаимо-действия. Такие комплексы послужили основой для создания нового семейства ферромагнитных материалов.
Неподелённая пара электронов у атома азота N-3 в НР 3-имидазолина и имидазолидина придаёт этим НР основный характер. Обратимое протонирование по этому основному центру, находящемуся в непосредственной близости к нитро-ксильной группе, вызывает заметные изменения в спектре ЭПР. Это явление лежит в основе оригинального метода определения рН среды, разработанного с участием НИОХ. Имидазолиновые и имидазолидиновые НР – наилучшие рН-чувствительные спиновые зонды. Полученные на основе имидазолиновых НР спиновые зонды позволяют проводить измерения рН в диапазоне 0-14 с точностью до 0.05 единицы pH. НР с рН-зависимым спектром ЭПР были успешно использованы для измерения локального рН и изучения процессов, связанных с транспортом протонов в различных системах, в том числе в биологических объектах и в гетерогенных материалах органической и неорганической природы.
Например, они применяются для изучения трансмембранного транспорта, измерения поверхностного потенциала мембран и белковых молекул, оценки эффективности систем доставки лекарственных средств в организме, контроль изменений рН в непрозрачных (гетерогенных) средах, например, в эмульсиях, исследованиях свойств поверх-ностей полиэлектролитов, определения кислотности в мезопорах цеолитов, и т.д.







Алюминотипия

