Хромогенные супрамолекулярные системы на основе дифильных каликс[4]резорцинаренов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Миронова, Диана Александровна

• Миронова, Диана Александровна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Миронова, Диана Александровна

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Супрамолекулярная химия. Определение и развитие, движущие силы и

концепции

1.1.1. Супрамолекулярные системы «host - guest» на основе каликсаренов

1.2. Супрамолекулярная самосборка макроциклов на примере амфифильных

каликсаренов

1.3. Рецепторные свойства амфифильных каликсаренов

1.4. Взаимодействие водорастворимых каликсаренов с красителями

1.5. Сенсорные системы на основе каликсареновых макроциклов

1.6. Тетраметиленсульфонатные каликс[4]резорцинарены

1.7. Постановка задачи исследования

Глава 2. Обсуждение результатов

2.1. Изучение взаимодействия тетраметиленсульфонатных

каликс[4]резорцинаренов с азо-красителями в водных растворах

2.1.1. Изучение двойных систем макроцикл / рН-индикатор методом спектрофотометрии видимого света

2.1.1.1. Солюбилизация Метилового желтого растворами макроциклов

2.1.1.2. Взаимодействие Метилового оранжевого со 100-кратным избытком макроциклов в нейтральных условиях

2.1.1.3. Определение рКа рН-индикаторов в присутствии 100-кратного избытка макроциклов в буферной среде

2.1.2. ЯМР-исследования двойной системы Метиловый оранжевый / макроцикл и тройной системы в присутствии конкурентного «гостя»

2.1.3. Изучение систем макроцикл / молекула - «гостя» (S2/G) методом динамического рассеяния света (ДРС)

2.1.4. Спектрофотометрическое исследование тройных систем Метиловый оранжевый / Агрегированный макроцикл / «Гость» (МО/ S2/ G)

2.2. Изучение взаимодействия Амидоаммонийных каликс[4]резорцинаренов с Метиловым оранжевым

2.2.1. Изучение агрегации макроциклов методами ЯМР-спектроскопии

2.2.2. Исследование взаимодействия Метилового оранжевого с макроциклами методами ЯМР-спектроскопии

2.2.3. Изучение растворов агрегированного макроцикла (А5) в присутствии Метилового оранжевого методом ДРС

2.2.4. Спектрофотометрическое изучение протолитических свойств Метилового оранжевого в присутствии макроциклов

2.2.5. Стехиометрия и константы связывания макроциклов и Метилового оранжевого

2.2.6. Влияние разбавления на комплексы Метилового оранжевого с максимально агрегированными макроциклами

2.2.7. Тройные системы Метиловый оранжевый / Агрегированный макроцикл / «Гость» (MO/A5/G)

2.3. Изучение системы Кристаллический фиолетовый / Карбоксизамещенные каликс[4]резорцинарены

2.3.1. Влияние макроциклов на скорость реакции нуклеофильного замещения Кристаллического фиолетового

2.3.2. Агрегация макроциклов и комплексов с Кристаллическим фиолетовым по

данным методов ЯМР: 'H, 2D NOES Y и ИГМП

2.3.3. Изучение системы Кристаллический фиолетовый / Агрегированный макроцикл (С6) методом динамического рассеяния света (ДРС)

2.3.4. Электрохимическое исследование Кристаллического фиолетового и системы Кристаллический фиолетовый / Агрегированный макроцикл (С6)

2.3.5. Флуоресценция Кристаллического фиолетового в присутствии макроциклов

2.3.6. Связывание Кристаллического фиолетового агрегатами и индивидуальными молекулами каликсрезорцинаренов. Резюме

2.4. Сорбция водорастворимых азо-красителей из водных растворов производными тетрадодецилоксибензилкаликс[4]резорцинарена

Глава 3. Экспериментальная часть

3.1. Синтез и описание веществ

3.2. Методы исследования

3.3. Проведение экспериментов

Основные результаты и выводы

Список литературы

Приложение

Список условных обозначений и сокращений

Тетраметиленсульфонатные каликс[4]резорцинарены:

81 - с метальными заместителями на нижнем ободе

82 - с дентальными заместителями на нижнем ободе Амидоаммонийные каликс[4]резорцинарены:

А1 - с метальными заместителями на нижнем ободе

А2 -с пентильными заместителями на нижнем ободе

АЗ -с октальными заместителями на нижнем ободе

А4 -с ундецильными заместителями на нижнем ободе

А5 -с феноксидодецильными заместителями на нижнем ободе

Карбоксилатные каликс[4]резорцинарены:

С1 - с феноксиметильными заместителями на нижнем ободе

С2 - с пентильными заместителями на нижнем ободе

СЗ - с феноксипентильными заместителями на нижнем ободе

С4 - с октальными заместителями на нижнем ободе

С5 - с ундецильными заместителями на нижнем ободе

С6 - с феноксидодецильными заместителями на нижнем ободе

Тетрадодецилоксибензилкаликс[4]резорцинарены

Н1 - с незамещенными гидроксо-гуппами на верхнем ободе

Н2 - с карбоксильными группами на верхнем ободе

НЗ - со сложноэфирными группами на верхнем ободе

Н4 - с аминоамидными группами на верхнем ободе

МЖ - азо-краситель Метиловый желтый МО - азо-краситель Метиловый оранжевый ТРОО - азо-краситель Тропеолин 00 КК - азо-краситель Конго красный

МОН+- протонированная форма Метилового оранжевого ТФМ - трифенилметановые красители

КФ+- трифенилметановый краситель Кристаллический фиолет

КФ"- радикал Кристаллического фиолетового

КФ*+ - катион-радикал Кристаллического фиолетового

ПАВ - поверхностно - активное вещество

Хут - ксимедон

ВтрЬ - димефосфон

МеРуг+ - И-метилпиридиний йодид

МеВ1р - N. метилбипиридиний гексафторфосфат

Туг - тирамин

Ас1г - адреналин

ТМА+ - тетраметиламмоний бромид ТВА+ — тетрабутиламмоний бромид СЬх+ - холин хлористый МУ2+ - метилвиологен

Вгц 35Р - ПАВ трикосаэтилен додецилэфир гликоль А1кРуг+ - децилпиридиний бромид

СТАВ+ - ПАВ цетилтриметиламмоний бромид SDS - ПАВ додецилсульфат натрия

AMP - нуклеотид аденозин-5'-монофосфат динатриевая соль

ADP - нуклеотид аденозин-5'-дифосфат динатриевая соль

АТР - нуклеотид аденозин-5'-трифосфат динатриевая соль

АОТ - пищевая добавка Аэрозоль ОТ

БСА - белок бычий сывороточный альбумин

ЯМР - ядерно-магнитный резонанс

ИГМП - импульсный градиент магнитного поля

2D NOESY - (Nuclear Overhauser Spectroscopy) спектроскопия с использованием ядерного эффекта Оверхаузера (ЯЭО)

DOESY - диффузионно ориентированная спектроскопия

Nag- числа агрегации

КСД - коэффициент самодиффузии

logP - логарифм коэффициента липофильности рассчитанный программой Molinspiration Cheminformatics

ККМ - критическая концентрация мицеллообразования

ЦВА - циклическая вольтамперограмма

СУЭ - стеклоуглеродный электрод

ДРС - динамическое рассеяние света

d - гидродинамический диаметр, нм

ММВС - межмолекулярные водородные связи

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Хромогенные супрамолекулярные системы на основе дифильных каликс[4]резорцинаренов»

Введение

Актуальность работы. Реализация селективных межмолекулярных взаимодействий или молекулярного распознавания - одна из основных задач супрамолекулярной химии. Основной областью приложения молекулярного распознавания являются сенсорные технологии, основанные на молекулярных сенсорах, которые включают два обязательных фрагмента - элемент химического распознавания и элемент генерирования сигнала (индикатор). Появление или исчезновение сигнала информирует нас о событии связывания/высвобождения детектируемого химического объекта. В идеале возможно детектирование просто при помощи человеческого глаза. Молекулярные сенсоры имеют мощный потенциал для создания новых аналитических реагентов и распознающих элементов высокоселективных лекарств, в целом являясь основной движущей силой развития этого направления [1 -6].

Настоящая работа сосредоточена на трех актуальных задачах из области современной супрамолекулярной химии, а именно: на расширении спектра известных на сегодняшний день водорастворимых хромофорных систем с участием макроциклов. На визуализации (в видимой области спектра) хромогенной системой процессов распознавания третьего компонента - биологически и технологически значимых субстратов-«гостей». На переходе от молекулярных сенсоров к их наноразмерным агрегатам, позволяющим усилить и изменить свойства индивидуальных молекулярных сенсоров и, таким образом, улучшить параметры отклика - чувствительность, селективность и диапазон детектируемых веществ.

В качестве элементов распознавания, или рецепторов, были выбраны водорастворимые молекулы-хозяева из класса каликсаренов, способные образовывать комплексы включения. Это каликс[4]резорцинарены различной природы: две группы анионных и одна группа катионных макроциклов, способных к связыванию «гостевых» молекул - органических и неорганических ионов, нейтральных молекул и цвиттер-ионов. Амфифильность структуры обеспечивает им способность к самоорганизации, подобную той, которую проявляют сурфактанты и липиды, но обладающие, кроме того, еще и способностью связывания субстратов-«гостей» в полости, по типу «гость-хозяин».

В роли преобразователей химического распознавания в физически детектируемые сигналы были использованы молекулы красителей (рН-индикаторы), позволяющие следить за молекулярным распознаванием (взаимодействием) по изменению цвета растворов, изменению спектров и/или параметров абсорбции.

Другой важный и актуальный аспект работы относится к области защиты окружающей среды и состоит в разработке макроциклических веществ, способных к эффективному связыванию красителей, выступающих в роли загрязнителей среды. Синтетические адсорбционные смолы, способные полностью элиминировать органические загрязнители, зачастую рассматривают как альтернативу

активированному углю. В этом случае физическая адсорбция играет во взаимодействии незначительную роль, поскольку площадь поверхности полимера невелика, в то время как образование комплексов включения «гость-хозяин» увеличивает эффективность удаления красителей.

Цель работы заключалась в изучении закономерностей формирования хромогенных супрамолекулярных систем из рН-индикаторов и макроциклов каликсрезорцинаренового ряда, в выяснении того, как структура и агрегированность макроциклов, разная степень которой обеспечивается систематически возрастающей липофильностью макроциклов, влияют на комплексообразующие свойства в двойных системах «индикатор-макроцикл» и на проявление оптического отклика при введении конкурентных неокрашенных субстратов-«гостей».

Научная новизна проведенного исследования заключается в следующем:

Впервые на примере анионных (тетраметиленсульфонатных,

октакарбоксизамещенных) и катионных (октаамидоаммонийных) каликсрезорциновых макроциклов с систематически возрастающей липофильностью сформированы хромогенные супрамолекулярные системы, позволяющие контролировать процессы связывания-высвобождения субстратов по оптическому отклику; выявлена роль и влияние структуры на строение образуемых ими агрегатов, на проявляемые рецепторные свойства по отношению к рН-индикаторам: Метиловому оранжевому (МО), Метиловому желтому (МЖ) и Кристаллическому фиолетовому (КФ+). Взаимодействия макроциклов с рН-индикаторами рассмотрены как на уровне индивидуальных макроциклов, так и на уровне их агрегатов.

- Показано, что макроциклы с заместителями, в которых сочетаются ароматические фрагменты с длинной додецильной цепью, инкапсулируют эквимолярные количества рН-индикатора, с образованием наноразмерных агрегатов, в которых красители стабилизируются в формах отличных от присутствующих в растворе. Инкапсулирование вызывает сдвиг эффективных значений рКа индикаторов, что необходимо для проектирования хромогенных супрамолекулярных систем.

- Впервые проведено систематическое изучение шести октакарбоксизамещенных каликс[4]резорцинаренов различной липофильности и их взаимодействия с трифенилметановым красителем Кристаллическим фиолетовым (КФ+). Найдено, что три наиболее липофильных макроцикла, склонных к агрегации, связывая эквимолярные количества КФ+, ведут к появлению у красителя флуоресцентной активности, устойчивости к обесцвечиванию в основных средах как при комнатной температуре, так и при нагревании, а также к блокированию электрохимического редокс процесса.

- Установлено, что водонерастворимое тетрадодецилфенокси-производное каликсрезорцинарена с восьмью аминоамидными группами на верхнем ободе эффективно для твердо-жидкостной экстракции (99% сорбции) трех водорастворимых азо-красителей. Высокая эффективность обеспечивается частичным протонированием аминоамидной группы макроциклического сорбента при контакте с водой.

Методы исследования. В работе использованы методы ЯМР-спектроскопии, цикловольтамперометрии, спектрофотометрии, флуорометрии, ИК - спектросокпии, динамического светорассеяния и рН-метрии.

Практическая значимость. Разработанные «хромогенные системы» могут стать распознающей частью молекулярных сенсоров для выбранных субстратов или новыми аналитическими реагентами для их детектирования в видимой области спектра. Инкапсулирование КФ+ в агрегаты анионных амфифильных макроциклов может использоваться для консервации и стабилизации красителей в агрессивных средах, вызывающих их разложение. Вещества - производные

тетрадодецилоксифенилкаликс[4]арена - могут быть эффективными сорбентами азо-красителей из водных растворов, и использованы для эффективной сорбции водонерастворимых красителей методом твердо-жидкостной экстракции.

На защиту выносятся:

1. Результаты изучения взаимодействия тетраметиленсульфонатных каликс[4]резорцинаренов с различной длиной гидрофобного заместителя (R = СН3, C5H| i) с азо-красителями в водных растворах.

2. Оценка оптического отклика хромогенных систем (MO/S2 и МО/А5) на присутствие третьего неокрашенного компонента.

3. Результаты изучения взаимодействия октаамидоаммонийных каликс[4]резорцинаренов с изменяющейся липофильностью с Метиловым оранжевым в водных растворах

4. Условия визуального и спектрофотометрического определения анионных субстратов мицеллярными агрегатами катионных октаамидоаммонийных каликс[4]резорцинаренов.

5. Результаты изучения взаимодействия октакарбоксизамещенных каликс[4]резорцинаренов различной липофильности с красителем трифени л метанового ряда Кристаллическим фиолетовым в водных растворах

6. Результаты исследования сорбционной емкости водонерастворимых октазамещенных производных тетрадодецилоксибензилкаликс[4]резорцинарена с красителями азо-группы.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на Vth International Symposium «Design and Synthesis of Supramolecular Architectures» (Казань. Россия, 2009г.); IX Научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета «Материалы и технологии XXI века» (Казань, Россия, 2009г.); 3rd International Summer School «Supramolecular Systems in Chemistry and Biology» (Львов, Украина, 2010г.); XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, Россия, 2011г.); International Congress on Organic Chemistry (Казань, Россия, 2011г.); 1-м Всероссийском симпозиуме по поверхностно-активным веществам «От коллоидных систем к нанохимии» (Казань, Россия, 2011г.); XI Научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского (Приволжского) федерального университета «Материалы и технологии XXI века» (Казань, Россия, 2012г.); 6th International Symposium "Supramolecular Systems in Chemistry and Biology" (Страсбург, Франция, 2012г.); 3-rd International Symposium

"Molecular Ph0t0nics"(PenHH0, Россия, 2012г.); Четвертой Всероссийской с международным участием научной школе-конференции для молодых ученых «Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты» (Московская область, пансионат «Союз», Россия, 2012г.); Всероссийской научной конференции «Успехи синтеза и комплексообразования» (Москва, Россия, 2012г.); Итоговых научных конференциях ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН (2010-2013г.г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4 статьях в рекомендованных ВАК РФ изданиях, 1 патенте на изобретение и 11 тезисных докладах на конференциях различного уровня.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержание работы изложено на 163 страницах печатного текста, включая 24 таблицы, 95 рисунков и 6 схем. Список литературы включает 128 наименований. В первой главе (литературный обзор) рассмотрены и проанализированы данные о самоорганизации амфифильных каликсаренов, их рецепторных свойствах, в том числе по отношению к различным классам красителей, и о формировании сенсорных систем на основе калкисаренов. Во второй главе (обсуждение результатов) рассмотрены агрегационные и рецепторные свойства амфифильных каликс[4]резорцинаренов (тетраметиленсульфонатных, амидоаамонийных, карбоксизамещенных), условия формирования и функционирования систем «рН-индикаторы - макроциклы». В третьей главе (экспериментальная часть) приведено описание проведенных экспериментов. Работа выполнена в лаборатории Химии каликсаренов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук, является частью исследований, проводимых в соответствии с научным направлением Института по государственным бюджетным темам «Дизайн рецепторных и амфифильных макроциклических соединений и создание многофункциональных супрамолекулярных структур и наночастиц» (№ гос. регистрации 0120.1157530), «Закономерности процессов самоорганизации и распознавания с участием макроциклических соединений циклофановой природы и создание наноразмерных систем и устройств с различными функциональными свойствами» (№ 0120. 803973). Работа поддержана Российским фондом

фундаментальных исследований №10-03-00266а «Хромогенные супрамолекулярные системы на базе амфифильных каликсрезорцинаренов: Синтез, свойства, влияние агрегации и связывания субстратов на их оптический отклик» (2010-2012г.г.), № 13-03-00147-а «Синтез и свойства полимерных конъюгатов каликс[4]резоцинаренов. Супрамолекулярные полимерне системы, основанные на комплексообразовании "гость-хозяин"» (2013-2015 г.г.); программой № 6 ОХНМ РАН «Химия и физикохимия супрамолекулярных систем и атомных кластеров»: "Молекулярное конструирование, синтез и комплексообразующая способность наноразмерных политопных рецепторов на основе каликсаренов" (2009 -2011 г.г.); программой №6 ОХНМ РАН «Химия и физикохимия супрамолекулярных систем и атомных кластеров»: "Дизайн молекулярных рецепторов на основе амфифильных каликсаренов, способных к встраиванию в мембраны и везикулы" (2012-2013 г.г.). Работа поддержана грантами президента РФ для поддержки ведущих научных школ (НШ-4522.2010.3, НШ-4301.2012.3).

Личный вклад автора. Экспериментальные данные, приведенные в диссертационной работе, получены автором лично, либо при его непосредственном участии. Автор участвовал в обработке и обсуждении полученных результатов, в написании статей и представлении докладов на конференциях различного уровня. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю д.х.н., профессору Казаковой Элле Хатибовне за осуществление руководства диссертационной работой, понимание, неоценимую помощь и поддержку в работе, н.с., к.х.н. Морозовой Юлии Эрнестовне, к.х.н. Макаровой Нэли Александровне, к.х.н. Шалаевой Яне Викторовне за приобретенный мною опыт практической работы в области органического синтеза и проведения физико-химических исследований. Автор выражает благодарность сотрудникам ИОФХ им. А.Е. Арбузова с.н.с., к.х.н. Сякаеву В.В. (лаборатория радиоспектроскопии) за проведение ЯМР - экспериментов и обсуждение полученных данных; с.н.с. д.х.н. Янилкину В.В. (лаборатория электрохимического синтеза) за помощь в осуществлении работы и обсуждении полученных данных; Ph.D. Муслинкиной JI.A. за проведение флуоресцентных исследований и обсуждение полученных результатов. Автор благодарит всех сотрудников и аспирантов ИОФХ оказавших практическую помощь и давших ценные советы по исследованным проблемам.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Супрамолекулярная химия. Определение и развитие, движущие силы

и концепции

Термин «супрамолекулярная химия» ввел в обращение нобелевский лауреат по химии 1987 г. Жан-Мари Лен (Jean-Marie Lehn), чтобы привлечь и акцентировать внимание, а также выделить в качестве самостоятельной одну из стремительно развивающихся областей экспериментальной химии, которая имеет дело с функциональными ансамблями молекул, объединенных нековалентными взаимодействиями. «Химия за пределами молекул, химия молекулярных ансамблей и межмолекулярных связей» - так ее определил Жан-Мари Лен. Стремительное развитие супрамолекулярной химии обусловлено ее связью с различными аспектами химии, физики, материаловедения и биохимии, а также с развитием нанотехнологий [7].

Тысячи молекул в сложных функционирующих наносистемах объединяются в супрамолекулярные ансамбли межмолекулярными силами, такими как водородные связи, Ван-дер-Ваальсовы, ионные и гидрофобные взаимодействия. В общем, нековалентные взаимодействия охватывают огромный спектр сил притяжения и отталкивания.

Электростатические взаимодействия между заряженными молекулами подчиняются закону Кулона и являются наиболее сильными среди всех видов нековалентных взаимодействий (50-350 кДж/моль).

Водородные связи определяются как взаимодействие между функциональной группой А-Н (донор протонов) и группой В (акцептор протонов) в одной и той же или в разных молекулах. Сила взаимодействия (4-120 кДж/моль) зависит от направления (или взаимной ориентации донора и акцептора), что делает их незаменимыми при формировании супрамолекулярных ансамблей.

Между ароматическими кольцами возникают обычно слабые ж-ж стэкинговые взаимодействия (0-50 кДж / моль), в которых одно кольцо имеет относительно высокую электронную плотность, а другое ее недостаток, что ведет к перекрыванию межмолекулярных р-орбиталей лжонъюгированных систем по типу " Face-to-face "

(плоскость к плоскости) или "Edge-to-face" (угол к плоскости). Первый тип взаимодействия, например, обуславливает скользящие и смазывающие свойства графита, стабилизацию двойной спирали ДНК. Второй тип можно рассматривать как одну из форм слабой водородной связи между электронодефицитным атомом водорода одного ароматического кольца и делокализованными л>электронами другого. Полагают, что с этим типом взаимодействия связана характерная упаковка елочкой многих малых ароматических углеводородов в твердом состоянии. Иногда к-к взаимодействия могут быть достаточно сильными и играть важную роль в разных аспектах супрамолекулярной химии.

Ван-дер-ваалъсовы силы (<5 кДж / моль) - понятие собирательное, это силы, которые возникают за счет взаимодействия дипольных (мультипольных) моментов молекул и поляризации их электронных оболочек между любыми молекулами как полярными, так и неполярными. Силы очень слабые, но аддитивные, т.е. суммируясь, они могут вызвать электростатические взаимодействия больших молекул (например, фермент-субстрат).

В воде или других протонных средах, неполярные части молекул стремятся объединиться. Движущие силы этого процесса называются гидрофобными взаимодействиями, хотя более подходящим является термин гидрофобный эффект. Вода наиболее подходящий растворитель для объединения неполярных частиц, но комплексообразование за счет водородного связывания в воде ослабляется. Таким образом, ассоциация молекул в протонных средах включает в себя частичную или полную десольватацию взаимодействующих частиц или «хозяина» и «гостя», и эффекты сольватации играют решающую роль в обеспечении стабильности ассоциатов. Это особенно важно при включении неполярных «гостей» в гидрофобные полости циклических «хозяев», таких как циклодекстрины, кукурбитурилы, каликсарены. В этих случаях, гидрофобные эффекты можно разделить на две энергетические компоненты: энтальпийную и энтропийную. Энтальпийная относится к стабилизации молекул воды, покинувших полость «хозяина». Их выход в объем раствора снижает энергию всей системы, делая процесс энтальпийно благоприятным. Энтропийный эффект вызван тем, что до момента связывания двух частиц или вхождения «гостя» в полость, они нарушают систему водородного связывания в окружающей их воде. Объединение частиц восстанавливает структуру воды, давая энтропийный выигрыш [8] (Рисунок 1.1).

Рис. 1.1. а) Энтальпийный эффект - стабилизация молекул воды, покинувших полость «хозяина»; б) Энтропийный эффект - объединение частиц, приводящее к восстановлению структуры воды.

В супрамолекулярной химии используются несколько основных концепций. Концепция молекулярной самосборки («Self-assembly») или спонтанного, самопроизвольного, самостоятельного объединения молекул в ансамбль без воздействия сил извне [9]. Самосборка может быть межмолекулярной и внутримолекулярной [10]. Более распространен межмолекулярный тип самосборки. Самым простым примером служит образование мицелл, везикул, жидкокристаллических фаз и монослоев Ленгмюра поверхностно-активными веществами (ПАВ). Процессы самосборки являются ключевыми в биологии (репликация ДНК, формирование липидного слоя мембран) [11] и в супрамолекулярной химии при создании рецепторных систем, катализаторов, «умных» материалов [12 - 14]. Внутримолекулярная самосборка важна в области полимеров и биохимии. Так, например, сложные полимеры могут самособираться в четкую стабильную структуру в виде спиралей, а белки самопроизвольно свертываться с образованием более благоприятной вторичной или третичной структуры.

Концепция молекулярного распознавания относится к специфическому нековалентному связыванию молекул-«гостей» комплементарных по структуре молекуле «хозяина». То есть, когда две молекулы способны распознать друг друга и объединиться в ассоциат оптимальным образом. В этом процессе важную роль играют слабые межмолекулярные силы, действующие на коротких расстояниях. Исследования, посвященные изучению процессов распознавания в органической и супрамолекулярной химии, инициировались и вдохновлялись примерами распознавания, которые дает нам природа. Например, репликация нуклеиновых кислот, иммунный ответ организма в виде выработки антител, передача сигнала в рецепторы и регуляция в ферментах.

Комплексы «гость-хозяин» - важный подраздел супрамолекулярной химии и простейший пример супрамолекулярной структуры. Как правило, большая органическая молекула с полостью в центре рассматривается как «хозяин» (рецептор), а молекула более простая или ион - как «гость». В биологических системах этот термин «host-guest» часто относят, к ферменту и субстрату, соответственно [15].

1.1.1. Супрамолекулярные системы «host-guest» на основе каликсаренов

Одной из основных задач супрамолекулярной химии является реализация селективных межмолекулярных взаимодействий или молекулярного распознавания; последнее в глобальном виде представлено такими системами, как, например, пары оснований в ДНК. В рамках супрамолекулярной химии макроциклических соединений это направление включает дизайн и синтез молекул-хозяев, способных к обратимому и селективному связыванию молекул-«гостей» с образованием комплексов включения [16]. К настоящему моменту описано множество систем, способных к распознаванию неорганических ионов - металлов первой и второй групп, уранила и ионов тяжелых металлов, равно как заряженых и нейтральных органических молекул. Наиболее часто используемыми платформами, для создания молекул-хозяев, являются циклодекстрины, краун-эфиры, криптанды и каликсарены [8].

Каликсарены - это класс циклоолигомеров с ароматической полостью, образованной в результате фенолформальдегидной конденсации; гидрофобная полость, образованная четырьмя ароматическими кольцами макроцикла, находящегося в конформации конус, способна образовывать комплексы включения, что делает каликсарен молекулой-«хозяином». Введение простых функциональных групп по верхнему или нижнему ободам макроцикла позволяет менять его растворимость, поверхностно-активные свойства и селективность комплексообразования.

1.2. Супрамолекулярная самосборка макроциклов на примере амфифильных

каликсаренов

Амфифильные каликсареновые макроциклы (Рисунок 1.2) обычно

рассматриваются в разделе супрамолекулярной химии, имеющей дело с синтетическими молекулярными рецепторами. В случае амфифильных представителей в молекуле четко разделены полярная часть (функциональные группы) и неполярная (алкильные заместители, обеспечивающие гидрофобные эффекты), что позволяет рассмафивать их как класс

«сурфактантов, в которых есть возможность связывания (молекулярного распознавания) молекул с образованием комплексов по типу «гость-хозяин» [17 - 19].

В литературе представлены данные об образовании мицелл в водных растворах различными типами каликсаренов. Каликсарены с четырьмя или восемью ОН группами и четырьмя -80з" или -СН2-80з" группами были первыми водорастворимыми каликсареновыми макроциклами [20, 21].

Описано мицеллообразование амфифильными сульфонатными каликс[6]аренами [20], амфифильными дендрокаликсаренами [22], каликс[4]аренкраунамино эфирами [23], и тетраокта- и тетрадецилзамещенными р-триметиламинометанкаликс[4]аренами [24]. Хотя

большинство исследований сообщает об образовании каликсаренами мицелл, есть небольшое число работ, описывающих образование каликсаренами везикул [25] (Рисунок 1.3).

В растворе мицеллы существуют в динамическом равновесии: распад мицелл -образование новых мицеллярных структур, поэтому возможно определение только усредненных форм и чисел агрегации. Контролируемая самосборка конкретных амфифильных молекул с образованием точно определенных и стабильных мицелл не

Рис. 1.2. Пример амфифильной молекулы каликсаренового макроцикла

Рис. 1.3. Возможные структуры

самоорганизующихся систем

только решает большую проблему фундаментальных исследований, но и имеет много потенциальных нанотехнологических приложений, таких, например, как развитие высокопроизводительной доставки лекарственных капсул.

Первый пример структурно устойчивых мицелл приведен в работе КеИегшапп'а с соавторами [22], где описан синтез и свойства амфифильного дендрокаликсарена 1. Установлено (ЯМР и Сгуо-ТЭМ (транс эмиссионый микросокоп)), что 1 образует в воде агрегат из 7 молекул диаметром 6 нм, устойчивый к высушиванию. ЗЭ-модели (НурегСЬет 6.01, ММ+) предсказывают, что макроцикл в таком агрегате существует в симметрии С2 и образует в растворе мицеллы со сферической гидрофильной короной. В водном растворе агрегат 1 инкапсулирует неполярные гексан-растворимые молекулы порфирина и фуллерена (УФ-видимая спектрофотометрия, ЯМР) (Рисунок 1.4).

Рис. 1.4. Модель мицеллы (а), Т-образная молекула 1 (Ь), ЗО-модель агрегата (с)

Еще одним важным вопросом (наряду со стабильностью образуемых агрегатов) в процессах самосборки амфифильных молекул является их способность реагировать на внешние стимулы, такие как изменение рН окружающей среды, температуры, облучение.

В работе Jiang и сотрудников [26] описана самоагрегация амфифильных каликсаренов 2а-2с с восемью олиго(этиленоксидными) заместителями в водных растворах. Интересно, что небольшие структурные изменения в гидрофильных заместителях макроциклов или рН раствора ведут к образованию различных по структуре и размерам агрегатов (Рисунок 1.5). Исследование агрегации комплексом методов (ДРС (С = 5x10"4 г/моль), сканирующая электронная микроскопия (FE-SEM), трансмиссионная электронная спектроскопия (ТЕМ)) показало, что гидродинамический

радиус агрегатов макроцикла 2а 100 нм, 2Ь — 18 нм, и соответствуют образованию везикулярных структур. Для производного с наиболее протяженными гидрофильными заместителями 2с характерно образование мицеллы с меньшим гидродинамическим

размера агрегата становится более выгодным. Авторами также показано, что в случае макроцикла 2Ь везикулярную структуру агрегатов можно перевести в мицелярную изменением рН раствора. При рН 7 диаметр агрегатов - 36 нм (ДРС), а при рН 5 - 6 нм. Такое изменение формы агрегатов при переходе от рН 7 к 5-6 объясняется протонированием аминных групп агрегированных макроциклов. Установлено, что мицеллы 2Ь способны инкапсулировать гидрофобные молекулы, в частности, флуоресцентный краситель кальцеин, с образованием стабильного комплекса, который разрушается только при изменении рН среды и сопровождается высвобождением кальцеина (флуоресцентный метод). Эффект связывания-высвобождения молекулы «гостя» мицеллярными агрегатами 2Ь может иметь потенциальное применение для селективной доставки лекарств в ткани с низкими значениями рН (инфицированные и опухолевые ткани).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Миронова, Диана Александровна, 2013 год

Список литературы

1. Gohy, J.-F. Metallo-supramolecular block copolymer micelles [Text] / J.-F. Gohy // Coordination Chemistry Reviews. - 2009. - V. 253. - P. 2214-2225.

2. Moulton, В. From Molecules to Crystal Engineering: Supramolecular Isomerism and Polymorphism in Network Solids [Text] / B. Moulton, M.J. Zaworotko // Chemical Reviews. - 2001. - V.101. - P. 1629-165 8.

3. Böhmer, V. Calixarenes, Macrocycles with (Almost) Unlimited Possibilities [Text] / V. Böhmer // Angewantde Chemie International Edition in English. 1995. - V.34, №7. - P.713-745.

4. Hoeben, F.J.M. About Supramolecular Assemblies of л-Conjugated Systems / F.J.M. Hoeben, P. Jonkheijm,, E. W. Meijer, A.P. H. J. Schenning [Text] // Chemical Reviews. -2005.-V.105.-P. 1491-1546.

5. Shimizu, T. Supramolecular Nanotube Architectures Based on Amphiphilic Molecules / T. Shimizu, M. Masuda, H. Minamikawa [Text] // Chemical Reviews. - 2005. -V.105.-P. 1401-1444.

6. Greig, L. M. Applying biological principles to the assembly and selection of synthetic superstructures [Text] / L. M. Greig, D. Philp // Chemical Society Reviews. - 2001. -V.30.-P. 287-302.

7. Лен, Ж.-М. Супрамолекулярная химия. Концепции и перспективы [Текст] / Ж.-М. Лен // Новосибирск, 1998. Российский химический журнал. - 1995. - №39. - С. 94.

8. Стид, Дж. В. Супрамолекулярная химия. 2т. / Дж. В. Стид, Дж. Л. Этвуд // Академкнига, 2007 г.

9. Gellman, S. Н. Introduction: Molecular Recognition [Text] / S. H. Gellman // Chem. Rev. - 1997.-V. 97.-P. 1231 - 1232.

10. Lehn, J.-M. Spontaneous assembly of double-stranded helicates from oligobipyridine ligands and copper(I) cations: structure of an inorganic double helix [Text] / J.-M. Lehn, A. Rigault, J. Siegel, J. Harrowfield, B. Chevrier, D. Moras // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. - 1987. - V. 84. - P. 2566 - 2569.

11. Mao, C. Assembly of Borromean rings from DNA [Text] / С. Mao, W. Sun, N. Seeman // Nature. - 1997. - V. 386. - P. 137 - 138.

12. Conn, M.M. Self-assembling capsules [Text] / M.M. Conn, J. Rebek, Jr. // Chem. Rev. - 1997. - V. 97 (5) - P. 1647 - 1668.

13. Linton, B. Formation of artificial receptors by metal-tamplated self-assembly [Text] / B. Linton, A.D. Hamilton // Chem. Rev. - 1997. - V. 97 (5). - P. 1669 - 1680.

14. De Mendoza, J. Self-assembling cavities: present and future [Text] / J. de Mendoza//Chem. Eur. J. - 1998. - V. 4 (8). - P. 1373 - 1377.

15. Химия комплексов «гость-хозяин» (синтез, структуры и применения) [Текст] / Э.Вебер, Ф.Фёгтле, Р.Хильгенфельд, В.Зэнгер, Д.Дж.Крам, К.М.Трубальд, Э.Блазиус, К.-П. Янсен, М. Такаги, К. Уэно, С.Синкай, Р.Келлог, О.Манабе, Х.Зигер, В.М. Мюллер, Ч.Д. Гютше , пер с англ. Ф.С. Сировский, под ред. В.В. Сергиевский // М.: «Мир», - 1988.- 511 с.

16. Oshovsky, G.V. Supramolecular Chemistry in Water / G.V. Oshovsky, D.N. Reinhoudt, W. Verboom [Text] // Angewante Chemie International Edition in English. - 2007. -V. 46.-P. 2366-2393.

17. Shinkai, S. New Water-Soluble Host Molecules Derived from Calix[6]arene [Text] // S. Shinkai, S. Mori, T. Tsubaki, T. Sone, O. Manabe // Tetrahedron Lett. - 1984. - V. 25.-P. 5315 -5318.

18. Shinkai, S. Calixarenes as New Functionalized Host Molecules [Text] / S. Shinkai // Pure Appl. Chem. - 1986.-V. 58.-P. 1523 - 1528.

19. Mchedlov-Petrossyan, N.O. The Nature of Aqueous Solutions of a Cationic Calix[4]arene: a Comparative Study of Dye-Calixarene and Dye-Surfactant Interactions [Text] // N.O. Mchedlov-Petrossyan, L.N. Vilkova, N.A. Vodolazkaya, A.G. Yakubovskaya, R.V. Rodik, V.l. Boyko, V.l. Kalchenko // Sensors. - 2006. - V. 6. - P. 962 - 977.

20. Shinkai, S. Hexasulfonated Calix[6]arene Derivatives: a New Class of Catalysts, Surfactants, and Host Molecules [Text] / S. Shinkai, S. Mori, H. Koreishi, T. Tsubaki, O. Manabe // J. Am. Chem. Soc. - 1986. - V. 108. - P. 2409 - 2416.

21. Kazakova, E.Kh. Novel Water-Soluble Tetrasulfonatomethylcalix[4]resorcinarenes [Text] / E.Kh. Kazakova, N.A. Makarova, A.Yu. Ziganshina, L.A. Muslinkina, A.A. Muslinkin, W.D. Habicher // Tetrahedron Lett. - 2000. -V. 41. - P. 10111 - 10115.

22. Kellermann, M. The First Account of a Structurally Persistent Micelle [Text] /.M. Kellermann, W. Bauer, A. Hirsch, B. Schade, K. Ludwig, C. Boettcher // Angew. Chem. Int. Ed. - 2004. - V. 43. - P. 2959 - 2962.

23. Capuzzi, G Counterion Complexation by Calixarene Ligands in Cesium and Potassium Dodecyl Sulfate Micelles. A Small Angle Neutron Scattering Study [Text] / G. Capuzzi, E. Fratini, F. Pini, P. Baglioni, A. Casnati, J. Teixeira // Langmuir. - 2000. - V. 16. -P. 188- 194.

24. Rhyzkina, LS. Reactivity of Supramolecular Systems Based on Calix[4]resorcinarene Derivatives and Surfactants in Hydrolysis of Phosphorus Acid Esters [Text] / I.S. Rhyzkina, T.N. Pashirova, W.D. Habicher, L.A. Kudryavtseva, A.I. Konovalov // Macromol. Symp. - 2004. - V. 210. - P. 41 - 48.

25. Lee, M. Stimuli-Responsive Supramolecular Nanocapsules from Amphiphilic Calixarene Assembly [Text] / M. Lee, S.-J. Lee, L.-H. Jiang // J. Am. Chem. Soc. - 2004. - V. 126.-P. 12724- 12725.

26. Jiang, Li-Hong. Stimuli-responsive supramolecular nanocapsules from amphiphilic calixarene assembly [Text] / L-H. Jiang, M. Lee, S-J. Lee // J. Am. Chem. Soc. 2004. - V. 126. - P. 12724 - 12725.

27. Kazakova, E. Kh. Self-Assembly of Octaaminoamido Derivatieves of Resorcin[4]arene in Water - A "Cell-like" Submicron-Scale Hydrogel Structure [Text] / E. Kh. Kazakova, J. E. Morozova, A. V. Prosvirkin, A. Z. Pich, E. Ph. Gubanov, A. A. Muslinkin, W. D. Habicher, A. I. Konovalov // Eur. J. Org. Chem. - 2004. - V. 15. - P. 3323-3329.

28. Houmadi, S. Architecture-Controlled „SMART" calyx[6]arene self-assemblies in aqueous solution [Text] / S. Houmadi, D. Coquire, L. legrand, M. C. Faur, M. Goldmann, O. Reinaud, S. Rmita // Langmuir. - 2007. V. 23 (9). - P. 4849 - 4855.

29. Chen, Y. Self-assembly of amphiphilic calix[6]crowns: from vesicles to nanotubes [Tckct]/ Y. Chen, B. Guan, M. Jiang, X. Yang, Q. Liang // Soft Matter 2008.-V.4.-P.1393-1395.

30. Basilio, N. Calixarene-Based Surfactants: Evidence of Structural Reorganization upon Micellization [Text] / Nuno Basilio, Luis Garcia-Rio, Manuel Martin-Pastor // Langmuir. - 2012. - V. 28. - P. 2404 - 2414.

31. Ukhatskaya, E.V. Evaluation of a cationic calix[4]arene: Solubilization and self-aggregation ability [Text] / E.V. Ukhatskaya, S.V. Kurkov, S.E. Matthews, A. El Fagui, C.

Amiel, F.Dalmas, Th. Loftsson 11 International Journal of Pharmaceutics. - 2010. - V. 402. -P. 10-19.

32. Zakharova, L. Step-by-step design of novel biomimetic nanoreactors based on amphiphilic calix[4]arene immobilized on polymer or mineral platforms for destruction of ecological toxicants [Text] / L. Zakharova, Yu. Kudryashova, A. Ibragimova, E. Vasilieva, F. Valeeva, E. Popova, S. Solovieva, I. Antipin, Yu. Ganeeva, T. Yusupova, A. Konovalov // Chemical Engineering Journal. - 2012. - V. 185 - 186. - P. 285 - 293.

33. Strobel, M. Self-Assembly of Amphiphilic Calix[4]arenes in Aqueous Solution [Text] / M. Strobel, K. Kita-Tokarczyk, A. Taubert, C. Vebert, P.A. Heiney, M. Chami, W Meier // Adv. Funct. Mater. - 2006. - V. 16. - P. 252 - 259.

34. Volkmer, D. Oriented Crystallization of Calcite Single Crystals Grown Underneath Monolayers of Tetracarboxyresorc[4]arenes [Text] / D. Volkmer, M. Fricke, C. Agena, J. Mattay // Cryst. Eng. Comm. - 2002. - V. 4. - P. 288 - 295.

35. Volkmer, D. Interfacial Electrostatics Guiding the Crystallization of CaC03 Underneath Monolayers of Calixarenes and Resorcarenes [Text] / D. Volkmer, M. Fricke, C. Agena, J. Mattay // Mater. Chem. - 2004. - P. 2249 - 2259.

36. Francisco, V. Counterion exchange as a decisive factor in the formation of host-guest complexes by p-Sulfonatocalix[4]arene [Text] / V. Francisco, N. Basilio, L. García-Río // J. Phys. Chem. B. - 2012. - V. 116. - P. 5308 - 5315.

37. Gattuso, G. A supramolecular amphiphile from a new water-soluble calix[5]arene and n-dodecylammonium chloride [Text] / G. Gattuso, A. Notti , A. Pappalardo, S. Pappalardo, F. Parisi, F. Puntoriero // Tetrahedron Letters. - 2013. - V. 54. - P. 188 - 191.

38. Bonaccorso, C, Molecular recognition of organic anions by a water-soluble calix[4]arene: Evidence for enthalpy-entropy compensation [Text] / C. Bonaccorso , A. Ciadamidaro , V. Zito , C. Sgarlata , D. Sciotto , G. Arena // Thermochimica Acta. - 2012. -V. 530.-P. 107-115.

39. Rehm, M. Water-soluble calixarenes—self-aggregation and complexation of noncharged aromatic guests in buffered aqueous solution [Text] / M. Rehm, M. Frank, J. Schatz // Tetrahedron Letters. - 2009. - V. 50. - P. 93 - 96.

40. Ziganshina, A. Yu. Water-soluble tetra(methylviologen)calix[4]resorcinarene: host-guest properties toward aromatic compounds [Text] / A.Yu. Ziganshina, S.V. Kharlamov,

E. Kh. Kazakova, Sh.K. Latypov, A.I. Konovalov // Mendeleev Commun. - 2007. - V. 17 (3). -P. 145 - 147.

41. Guo D.-Sh. Nano-supramolecular assemblies constructed from water-soluble bis(calix[5]arenes) with porphyrins and their photoinduced electron transfer properties [Text] / D.-Sh. Guo, K. Chen, H.-Q. Zhang, Y. Liu // Chem. Asian J. - 2009. - V. 4. - 436 - 445.

42. Zhang, Y. Self-assembly of small molecules: An approach combining electrostatic self-assembly technology with host-guest chemistry [Text] / Y. Zhang, W.Cao // New J. Chem. - 2001. - V. 25. - P. 483 - 486.

43. Yan, L. Synthesis of microporous Cationic Hydrogel of Hydroxypropyl Cellulose (HPC) and its Application on Anionic Dye Removal [Text] / L. Yan, Q. Shuai., X. Gong, Q. Gu, H. Yu. // Clean. - 2009. - V. - 37 (4-5). - P. 392 - 398.

44. Tao, W. Inhibition of Quinone-Imine Dye Deamination by Complexation with Para-Sulfonated Calixarenes [Text] / W. Tao, M. Barra // J. Org. Chem. - 2001. - V. 66 (6). -P. 2158-2160.

45. Zhang Y. Spectroscopic Studies of Brilliant Cresyl Blue/Water-Soluble Sulfonated Calix[4]arene Complex [Text] // Y. Zhang, T.H. Pham, M.S. Pena, R.A. Agbaria, I.M. Warner // Applied Spectroscopy. - 1998. - V. 52(7). - P. 250A - 289A.

46. Nishida, M. Molecular association of water - soluble calixarenes with several stilbene dyes and its application to the facile determination of cationic surfactant concentrations [Text] / M. Nishida, D. Ishii, I. Yoshida, S. Shinkai // Bull. Chem. So. Jpn. -1997.-V. 70 (9).-P. 2131-2140.

47. Sun, Zh. L. pH - responsive vesicle - like particles based on inclusion complexes between cyclodextrins and methyl orange [Text] / J. Colloids Surf. - 2010. - V. 358. - P. 115-121.

48. Morozova, Ju. Investigation of Tetramethylenesulfonated Calix[4]resorcinarene Interactions with Azo Dyes in Aqueous Solution [Text] / Ju. Morozova, E. Kazakova, D. Mironova, Ya. Shalaeva, V. Syakaev, N. Makarova, A. Konovalov // J. Phys. Chem. B. -2010.-V. 114.-P. 13152- 13158.

49. Mchedlov-Petrossyan, N. The Influence of cationic tetrapropoxycalix[4]arene choline on protolitic equilibria of acid - base indicators in aqueous solutions // N. Mchedlov-Petrossyan, N. Vodolazkay, L. Vilkova, O. Soboleva, L. Kutuzova, R. Rodik, S. Miroshnichenko, A. Drapaylo // J. Mol. Liq. - 2009. - V. 145. - P. 197 - 203.

50. Koh, K. Reinvestigation of calixarene-based artificial-signaling acetylcholine receptors useful in neutral aqueous (water/methanol) solution [Text] / K. Koh, K. Araki, A. Ikeda, H. Otsuka, S. Shinkai // J.Am.Chem. Soc. - 1996. - V. 118 (4). - P. 755 - 758.

51. Bakirci, H. Binding of inorganic cations by p- sulfonatocalix[4]arene monitored through competitive fluorophore displacement in aqueous solution [Text] / H. Bakirci, A.L. Koner, W.M. Nau // Chem. Commun. - 2005. - V. 43. - P. 5411 - 5413.

52. Bakirci, H. Analysis of host-assisted guest protonation exemplified for p-sulfonatocalix[4]arene - towards enzyme-mimetic pKa shifts [Text] / H. Bakirci, A.L. Koner, T. Schwarzlose, W.M. Nau // Chem. Eur. J. - 2006. - V. 12 (18). - P. 4799 - 4807.

53. Bakirci, H. Fluorescence regeneration as a signaling principle for choline and carnitine binding: A refined supramolecular sensor system based on a fluorescent azoalkane [Text] / H. Bakirci, W. M. Nau // Adv. Funct. Mater. - 2006. - V. 16. - P. 237 - 242.

54. Bakirci, H. Dynamically self-assembling metalloenzyme models based on calixarenes [Text] / H. Bakirci, A.L. Koner, M.H. Dickman, U. Kortz, W. M. Nau // Angew. Chem. Int. Ed. - 2006. - V. 45. - P. 1 - 5.

55. Hennig, A. Label-free continuous enzyme assays with macrocycle-fluorescent dye complexes [Text] / A. Hennig, H. Bakirci, W.M. Nau // Nat. Methods. - 2007. - V. 4. -P. 629-632.

56. Nau , W.M. Substrate-selective supramolecular tandem assays: monitoring enzyme inhibition of arginase and diamine oxidase by fluorescent dye displacement from calixarene and cucurbituril macrocycles [Text] / W.M. Nau, G. Ghale, A.. Hennig, H. Bakirci, D.M.Bailey// J.AM. CHEM. SOC. - 2009. - V. 131. -P. 11558 - 11557.

57. Wang, L. Thiacalixarene covalently functionalized multiwalled carbon nanotubes as chemically modified electrode material for detection of ultratrace Pb2+ ions [Text] / L. Wang, X. Wang, G. Shi, Ch. Peng, Y. Ding // Anal. Chem. - 2012. - V. 84. - P. 10560 -10567.

58. Snejdarkova, M. High sensitive calixarene-based sensor for detection of dopamine by electrochemical and acoustic methods [Text] / M. Snejdarkova , A. Poturnayova, P. Rybar, P. Lhotak, M. Himl, K. Flidrova, T. Hianik // Bioelectrochemistry. - 2010. - V. 80. -P. 55-61.

59. Qureshi, I. A versatile calixarene derivative for transportation systems and sensor technology [Text] /1. Qureshi, M.A. Qazi, Sh. Memon // Sensors and Actuators B. - 2009. -V. 141.-P. 45 -49.

60. Bingol, H. A novel benzothiazole based azocalix[4]arene as a highly selective chromogenic chemosensor for Hg2+ ion: A rapid test application in aqueous environment [Text] / H. Bingol, E. Kocabas, E. Zor, A. Coskun // Talanta. - 2010. - V. 82. - P. 1538 -1542.

61. Kumar, M. Chromogenic sensing of Cu(II) by imino linked thiacalix[4]arene in mixed aqueous environment [Text] / M. Kumar, J.N. Babu, V. Bhalla, A. Dhir // Inorganic Chemistry Communications. - 2009. - V. 12. - P. 332 - 335.

62. Pochini, A. Calixarenes and related hosts [Text] / A. Pochini, R. Ungaro, F. Voegtle // Pergamon, Oxford, Comprehensive Supramolecular Chemistry. - 1996. - V. 2. - P. 103 - 149.

63. Atwood, J.L. Metal sulfonatocalix[4,5]arene complexes: bi-layers, capsules, spheres, tubular arrays and beyond [Text] / J.L. Atwood, L.J. Barbour, M.J. Hardie, C.L. Raston // Coord. Chem. Rev. - 2001. - V. 222. - P. 3 - 32.

64. Perret,F. Biochemistry of the para-sulfonato-calix[n]arenes [Text] / F. Perret, A.N. Lazar, A.W. Coleman // Chem. Commun. - 2006. - V. 23. - P. 2425 - 2438.

65. Dalgarno, S.J. Sulfonatocalixarenes: molecular capsule and 'Russian doll' arrays to structures mimicking viral geometry [Text] / S.J. Dalgarno, J.L. Atwood, C.L. Raston // J. Chem. Soc., Chem. Commun. - 2006. - V. 44. - P. 4567 - 4574.

66. Guo D.-S., Selective binding behaviors of p -sulfonatocalixarenes in aqueous solution [Text] / K. Wang, Y. Liu, D.-S. Guo // J. Incl. Phen. Macrocyc. Chem. - 2008. - V. 62.-P. 1-21.

67. Amirov, R.R. Complexation and self-assembling of sulfonated calix[4]resorcinarene with both organic and lanthanide ions in aqueous media [Text] / R.R. Amirov, A.R. Mustafina, Z.T. Nugaeva, S.V. Fedorenko, E.Kh. Kazakova, A.I. Konovalov, W.D. Habicher // J. of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry. - 2004. - V. 49. - P. 203 - 209.

68. Syakaev, V. Head-to-tail aggregates of sulfonatomethylated calix[4]resorcinarene in aqueous solutions [Text] / V. Syakaev, A. Mustafina, Yu. Elistratova, A. Konovalov, Sh. Latypov // Supramolecular Chemistry. - 2008. - V. 20. - P. 453 - 460.

69. Kazakova, E.Kh. The complexation Properties of the Water-Soluble tetrasulfonatomethylcalix[4]resorcinarene toward a- Aminoacids [Text]/ E.Kh. Kazakova, N.A. Makarova, L.A. Muslinkina, U.E. Morozova, A.U. Ziganshina, A.R.Mustafina, W. D. Habicher // J. of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry. - 2002. -V. 43. - P. 65 -69.

70. Morozova, U.E. Aggregation and Adsorption Properties of tetratomethylsulfonatoresorcinarenes and their Associates with Nonionogenic Guest Molecules in Aqueous Solutions [Text] / U.E. Morozova, E.Kh. Kazakova, E.Ph. Gubanov, N.A. Makarova, V.P. Archipov, T.V. Timoshina, Z.Sh. Idijatullin, W.D. Habicher, A.I. Konovalov // J. of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry. -2006. -V. 55. - P. 173 - 183.

71. Макарова, H.A. Супрамолекулярные комплексы тетраметилсульфонато-каликс[4]резорциноларена с некоторыми фосфорорганическими соединениями [Текст] / Н.А. Макарова, Э.Х. Казакова, Ю. Э. Морозова, В. Д. Хабикер, А.И. Коновалов // Журн.Общ.Хим. - 2003. - Т. 73. - вып. 9. - С. 1441 - 1446.

72. Морозова, Ю.Э. Связывание полярных органических субстратов дифильными каликсрезорцин[4]аренами в объеме раствора и на поверхности анионообменной смолы [Текст] / Ю.Э. Морозова, Я.В. Шалаева, Н.А. Макарова, В.В. Сякаев, Э.Х. Казакова, А.И. Коновалов // КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ. - 2009. - №. 71 (3). -С. 378-388.

73. Mustafina, A.R. The Inclusion Properties of a New Water-Soluble Sulfonated calix[4]resorcinarene toward Alkylammonium and N-Methylpyridinium Cations [Text] / A.R. Mustafina, S.V. Fedorenko, N.A. Makarova, E.Kh. Kazakova, Z.G. Bazhanova, V.E. Kataev, A. I. Konovalov // J. of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry. -2001. -V. 40. - P 73 -76.

74. Mustafina, A.R. A watersoluble sulfonatomethylated calix[4]resorcinarene as artificial receptor of metal complexes [Text] / A.R. Mustafina , V.V. Skripacheva, E.Kh. Kazakova, N.A. Makarova, V.E. Kataev, L.V. Ermolaeva, W.D. Habicher // J. of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry. - 2002. - V. 42. - P. 77 - 81.

75. Amirov, R.R. Aggregation and counter ion binding ability of sulfonatomethylcalix[4]resorcinarenes in aqueous solutions [Text] / R.R. Amirov, Z.T. Nugaeva, A.R. Mustafina, S.V. Fedorenko, V.I. Morozov, E.Kh. Kazakova, W.D. Habicher,

A.I. Konovalov // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. - 2004. - V. 240. - P. 35 -43.

76. Kazakova, Ella Kh. Stable complexes of tertiary ammonia derivative of phenothiazine with tertramethylsulfonated resorcin[4]arenes obtained under substoichiometric conditions [Text] / E.Kh. Kazakova, V.V. Syakaev, U.E. Morozova, N.A. Makarova, L.A. Muslinkina, G.A. Evtugyn, A.I. Konovalov // J. of Incl. Phen. & Macrocyc. Chem. - 2007. -V. 59(1-2).- P. 143 - 154.

77. Морозова, Ю.Э. Формирование ионных ассоциатов из разнозаряженных каликс[4]резорцинареновых молекул-хозяев в присутствии молекул-гостей [Текст] / Ю.Э. Морозова, Я.В. Шалаева, Н.А. Макарова, В.В. Сякаев, Э.Х. Казакова, А.И. Коновалов // Известия АН Сер.хим. - 2009. - V. 1. - С. 95 - 100.

78. Мустафина, А. Р. Особенности внешнесферного взаимодействия между некоторыми октаэдрическими хиральными комплексами кобальта(Ш) и водорастворимыми каликсаренами [Текст] / А.Р. Мустафина, В. В. Скрипачева, В. П. Губская, М. Грюнер, С. Е. Соловьева, И. С. Антипин, Э. X. Казакова, А. И. Коновалов,

B. Д. Хабихер // Известия АН Сер.хим. - 2004. - V. 7. - С. 1453 - 1461.

79. Mustafina, A.R. Outer-sphere association of p-sulfonatothiacalix[4]arene and tetrasulfonatomethylated calix[4]resorcinarene with cobalt(III) tris(dipyridyl): the effect on the spectral and electrochemical properties of the latter [Текст] / A.R. Mustafina, V.V. Skripacheva, A.T. Gubaidullin, Sh.K. Latipov, A.V. Toropchina, V.V. Yanilkin, S.E. Solovieva, I.S. Antipin, A.I. Konovalov // Inorg. Chem.- 2005,- V.44.- N 11,- P. 4017-4023.

80. Syakaev, V.V. Guest controlled aggregation of amphiphilic sulfonatomethylated calix[4]resorcinarenes in aqueous solutions [Text] / V.V. Syakaev, E.Kh. Kazakova, Ju.E. Morozova, Y.V. Shalaeva, Sh.K. Latypov, A.I. Konovalov // Journal of Colloid and Interface Science. - 2012. - V. 370. - P. 19 - 26.

81. Шалаева, Я.В. Влияние структуры агрегатов тетраметилсульфонатного каликс[4]резорцинарена на редокс-реакции параквата [Текст] /Я.В. Шалаева, В.В. Янилкин, Ю.Э. Морозова, Э.Х. Казакова, В.В. Сякаев, Н.А. Макарова, В.В.Морозов, А.И. Коновалов // Коллоидный журнал. - 2010. - Т. 72 (2). - С. 1 - 12.

82. Morozova, Yu. Е. Binding of polar organic substrates by amphiphilic calixresorcin[4]arenes in the solution bulk and on the surface of anion-exchange resin [Text] /

Yu. E. Morozova, Ya. V. Shalaeva, N. A. Makarova, V. V. Syakaev, E. Kh. Kazakova, A. I. Konovalov // COLLOID JOURNAL. - 2009. - V. 71 (3). - P. 378 - 388.

83. Oakes, J. Kinetic investigations of the oxidation of Methyl Orange and substituted arylazonaphthol dyes by peracids in aqueous solution [Text] / J. Oakes, P. Gratton // J. Chem. Soc. Perkin Trans. - 1998. - V. 2. - P. 2563 - 2568.

84. NIOSH. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards: US Department of Health and Human Services, Public Health Service, CDC: Cincinnati, Ohio. - 2007. - P. 112

85. Фролов, Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и диспресные системы [Текст] / Ю.Г. Фролов // 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия. -1988.-464 с: ил.

86. Karukstis, К.К. A spectral approach to determine location and orientation of azo dyes within surfactant aggregates [Text] / K.K. Karukstis, Litz, J.P., Garber, M.B., Angell, L.M., Korir, G.K. // Spectrochimica Acta A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. -2010.-V. 75 (4).-P. 1354- 1361.

87. Kendrick, K.L. The state of aggregation of methyl orange in water [Text] / K.L. Kendrick, W.R. Gilkerson // J Sol Chem. - 1987. - V. 16 (4). P. 257 - 267.

88. Fan, J. Spectrophotometric determination of the dissociation constants of methyl yellow in mixed protic solvents [Text] / J.Fan, X.Shen, J.Wang // Talanta. - 1999. - V. 49. - P. 843 - 850.

89. Kazakova, E. Influence of Amidoammonium Calix[4]resorcinarenes on Methyl Orange Protolytic Equilibrium: Supramolecular Indicator Systems [Text] / E. Kazakova, Ju. Morozova, D. Mironova, V. Syakaev, L. Muslinkina, A. Konovalov // Supramolecular Chemistry. - DOI: 10.1080/10610278.2013.809085

90. Ma, D.-L. Crystal violet as a fluorescent switch-on probe for I-motif: Label-free DNA-based logic gate [Text] / D.-L. Ma, K.M. Hiu-Tung, Ch.D. Shiu-Hin, P. Lee, H. Yang, V. Pui-Yan Ma, L.-P. Bai, Z.-H. Jiang, Ch.-H. Leung // Analyst. - 2011. - V. 136. - P. 2692 -2696.

91. La Rotta, C.E.H. Study of triphenylmethane dyes as redox mediators and their application in bioanodes for enzymatic biofuel cells [Text] / C.E.H. La Rotta, G.P.M.K. Ciniciato, E.R. Gonzalez // In 216th ECS Meeting Abstracts, Vienna, Austria, October 4. -2009,-V. 9.-P. 2982.

92. Masadome, T. Photometric Titration of Anionic Poly electrolytes Using the Cationic Dye as a Color Indicator [Text] / T. Masadome, M. Kawaguchi, L. Kurniasari // Anal. Lett-2003.-V. 36.-P. 619-625.

93. Masadome, T. Flow injection spectrophotometric determination of anionic polyelectrolytes using the cationic dyes [Text] / T. Masadome // Anal. Lett. - 2001. - V. 34. -P. 2711 -2719.

94. MacLaren, D.C. Competition between dye-developer and solvent-developer interactions in a reversible thermochromic system [Text] / D.C. MacLaren, M.A. White // J. Mater. Chem.- 2003. - V. 13. - P. 1701 - 1704.

95. Kawai, H. Inverse photochromism of substituted triphenylmethane dyes in poly(vinyl alcohol) films [Text] / H. Kawai, T. Nagamura // Journal of Photochemistry and Phowbiology A: Chemistry. - 1995. - V. 92. - P. 105 - 109.

96. Garcia-Rio, L. Spectroscopic and kinetic investigation of the interaction between crystal violet and sodium dodecylsulfate [Text] / L. Garcia-Rio, P. Hervella, J.C. Mejuto, M. Parajo // Chemical Physics. - 2007. - V. 335. - P. 164 - 176.

97. Sar, S.K. Reliable technique for the determination of sodium dodecyl sulphate by crystal violet in relation to the effluents of durg-bhilai region [Text] / S.K. Sar, Ch. Verma, P.K. Pandey, A. Bhuib // Journal of the Chinese Chemical Society. - 2009. - V. 56. - P. 1250 - 1256.

98. Garcia-Rio, L. Spectroscopic characterisation of crystal violet inclusion complexes in ß-cyclodextrin [Text] / L. Garcia-Rio, A. Godoy, J.R. Leis // Chemical Physics Letters. - 2005. - V. 401. - P. 302 - 306.

99. Doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt der FakultÄat Mathematik und Naturwissenschaften der Technischen UniversitÄat Dresden von Dipl.-Chem. Fenghong Li geboren am 10.9.1969 in Changchun, P.R. China January 2005.

100. Adams, E.Q. The color and ionization of crystal-violet [Text] / E.Q. Adams, L. Rosenstein // J. Am. Chem. Soc. - 1914. - V. 36. - P. 1452 - 1473.

101. Lueck, H.B. Aggregation of triphenylmethane dyes in aqueous solution: dimerization and trimerization of crystal violet and ethyl violet [Text] / H.B. Lueck, B.L. Rice, J.L. Mchale // Spectrochim. Acta, Part A. - 1992. - V. 48. - P. 819 - 828.

102. Duxbury, D.F. The photochemistry and photophysics of triphenylmethane dyes in solid and liquid media [Text] / D.F. Duxbury // Chem. Rev - 1993. - V. 93. - P. 381 - 433.

103. Shaikh, M. Salt-induced guest relocation from a macrocyclic cavity into a biomolecular pocket: Interplay between cucurbit[7]uril and albumin [Text] / M. Shaikh, J. Mohanty, A.C. Bhasikuttan, V.D. Uzunova, W.M. Nau, H. Pal // Chem. Commun. - 2008. - P. 3681 -3683.

104. Diwu, Zh. Fluorescent molecular probes VI: The spectral properties and potential biological applications of water-soluble Dapoxyl™ sulfonic acid [Text] / Zh. Diwu, C. Zhang, D.H. Klaubert, R.P. Haugland // J. Photochem. Photobiol. A. - 2000. - V. 131. - P. 95 - 100.

105. Wagner, B.D. Host properties of cucurbit[7]uril: Fluorescence enhancement of anilinonaphthalene sulfonates [Text] / B.D. Wagner, N. Stojanovic, A.I. Day, R.J. Blanch // J. Phys. Chem. B. - 2003. - V. 107. - P. 10741 - 10746.

106. Bhasikuttan, A.C. Efficient fluorescence enhancement and cooperative binding of an organic dye in a supra-biomolecular host-protein assembly [Text] / A.C. Bhasikuttan, J. Mohanty, W.M. Nau, H. Pal // Angew. Chem. Int. Ed. - 2007. - V. 46. - P. 4120 - 4122.

107. Baptista, M.S. Effect of BSA binding on photophysical and photochemical properties of triarylmethane dyes [Text] / M.S. Baptista, G.L. Indig // J. Phys. Chem. B. -1998. - V. 102. - P. 4678 - 4688.

108. Podyachev, S.N. Complex formation of O-Carboxymethylcalix[4]resorcinolarene with Alkaline Metal Ions and Ammonium Ions [Text] / S.N. Podyachev, A.R. Mustafina, W.D. Habicher // Russ. Chem. Bull. - 2003. - V. 52. - P. 73 -77.

109. Mironova, D.A. Crystal violet dye in complexes with amphiphilic anionic calix[4]resorcinarenes: Binding by aggregates and individual molecules [Text] / D.A. Mironova, L. A. Muslinkina, V. V. Syakaev, Ju. E. Morozova, V. V. Yanilkin, A. I. Konovalov, E. Kh. Kazakova // Journal of Colloid and Interface Science. - 2013. - V. 407. -P. 148- 154.

110. Harrelkas, F. Treatment of textile dye effluents using coagulation-flocculation coupled with membrane processes or adsorption on powdered activated carbon [Text] / F. Harrelkas, A. Azizi, A. Yaacoubi, A. Benhammou, M.N. Pons // Desalination. - 2009. - V. 235.-P. 330-339.

111. Robinson, T. Remediation of dyes in textile effluent: a critical review on current treatment technologies with a proposed alternative [Text] / T. Robinson, R.G.M. Mullan, R. Marchant, P. Nigam // Bioresour. Technol. - 2001. - V. 77. - P. 247 - 255.

112. Mozia, S. Integration of photocatalysis and membrane distillation for removal of mono- and poly-azo dyes from water [Text] / S. Mozia, A.W. Morawski, M. Toyoda, T. Tsumura // Desalination. - 2010. - V. 250. - P. 666 - 672.

113. Ozmen, E.Y. Synthesis of ß-cyclodextrin and starch based polymers for sorption of azo dyes from aqueous solutions [Text] / E.Y. Ozmen, M. Sezgin, A. Yilmaz, M. Yilmaz // Bioresour. Technol. - 2008. - V. 99. - P. 526 -531.

114. Kazakova, E.Kh. Sorption of azo dyes from aqueous solutions by tetradodecyloxybenzylcalix[4]resorcinarene derivatives [Text] / E.Kh. Kazakova, Ju.E. Morozova, D.A. Mironova, A.I. Konovalov // J Incl Phenom Macrocycl Chem. - 2012. - V. 74.-P. 467-472.

115. Davletshina, G.R. Synthesis and structure of some octasubstituted tetranonylcalixresorcinol[4]arene derivatives [Text] / G.R. Davletshina, I. Stibor, E.H. Kazakova, E.M. Pinkhasik, F.Kh. Karataeva, A.I. Konovalov // Russ. J. Gen. Chem. - 1997. -V. 67.-P. 1909- 1912.

116. Becker, H. Organikum [Text] / H. Becker, W. Berger // VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin. - 1976.

117. Collins, E.M. Chemically modified calix[4]arenes. Regioselective synthesis of l,3-(distal) derivatives and related compounds. X-Ray crystal structure of a diphenol-dinitrile [Text] / E.M.Collins, M.C. Elizabeth, A. McKervey, E. Madigan, M.B. Moran, M. Owens, G. Ferguson, S. Harris // J.Chem. Soc. Perkin Trans. - 1991. -P. 3137 - 3142.

118. Беккер, X. Органикум. Практикум по органической химии. I. [Текст] / Х.Беккер // М.: Мир. - 1979.

119. Lurie, J. Handbook of Analytical Chemistry [Text] / J. Lurie // Goskhimizdat: Moscow. - 1962.

120. Schneider, H.-J. Principles and methods in supramolecular chemistry [Text] / H.-J. Schneider, A. Yatsimirsky // Wiley-VCH: New York. - 1999. - P. 273 - 278.

121. Cohen, Y. Diffusion NMR spectroscopy in supramolecular and combinatorial chemistry: An old parameter - new insights [Text] / Y. Cohen, L. Avram, L. Frish // Angewandte Chemie International Edition in English. - 2005. - V. 44. - P. 520 - 554.

122. Brand, T. Intermolecular interaction as investigated by NOE and diffusion studies [Text] / T. Brand, E.J. Cabrita, S. Berger // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. - 2005. - V. 46. - P. 159 - 196.

123. Soderman, O. NMR studies of complex surfactant systems [Text] / O. Soderman, P. Stilbs // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. - 1994. - V. 26. - P.445 -482.

124. Stockman, B.J. NMR screening techniques in drug discovery and drug design [Text] / B.J. Stockman, C. Dalvit // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. -2002. - V. 41. - P. 187 - 231.

125. Fielding, L. Determination of Association Constants (Ka) from Solution NMR Data [Text] / L. Fielding // Tetrahedron. - 2000. - V. 56. - P. 6151- 6170.

126. de la Torre J. G. HYDRONMR: Prediction of NMR Relaxation of Globular Proteins from Atomic-Level Structures and Hydrodynamic Calculations [Text] / J. G. de la Torre, M L. Huertas, B. Carrasco // Journal of Magnetic Resonance. - 2000. - V. 147. - P.138 -146.

127. Neuhaus, D. The Nuclear Overhauser Effect in Structural and Conformational Analysis. 2nd Ed. [Text] / D. Neuhaus, M.P. Williamson // Wiley-VCH: New York. - 2000.

128. Kuzmic, P. Program DYNAFIT for the Analysis of Enzyme Kinetic Data: Application to HIV Proteinase / Kuzmic, P. // Analytical Biochemistry. - 1996. - V.237. -P.260-273.