Синтез и изучение физико-химических свойств молекулярных структур на основе порфиринов, аминокислот и хинонов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Ларкина Екатерина Александровна

СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ПОРФИРИНОВ, АМИНОКИСЛОТ И ХИНОНОВ

02 00 10 - Биоорганическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2004

Работа выполнена на кафедре Химии и технологии биологически активных соединений им НА. Преображенского Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М В.Ломоносова

Научный руководитель-

доктор химических наук, профессор,

член-корреспондент РАН [Евстигнеева Рима Порфирьевна

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Рудакова Инна Павловна

доктор биологических наук, профессор Красновский

заседании Диссертационного Совета Д 212.120 01 при Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М В.Ломоносова по адресу: 119571, Москва, пр. Вернадского, д. 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им М В.Ломоносова (119831, Москва, ул М. Пироговская, д. 1)

Александр Александрович

Ведущая организация

Институт химической физики РАН

Защита состоится

часов на

Автореферат

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Лютик А.И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с ростом потребности человечества в энергии и уменьшением запасов природных горючих ископаемых актуальной проблемой становится поиск новых источников энергии. Солнечная энергия представляет собой один из наиболее экологически чистых источников энергии, а ее резервы значительно превышают энергетические потребности общества, поэтому концепция ее использования вызывает в настоящее время все больший интерес. Зеленые растения и бактерии в ходе фотосинтеза поглощают солнечную энергию и преобразуют ее в химическую форму. В основе этого явления лежат фотоиндуцируемые процессы переноса энергии между тетрапиррольными пигментами и последующего многостадийного переноса электрона от фотовозбужденных тетрапиррольных доноров к хиноновым акцепторам с образованием состояния с разделенными зарядами. Усилия многих исследовательских групп направлены на разработку и создание молекулярных фотокаталитических систем, способных, подобно растениям и фотосинтезирующим бактериям, преобразовывать энергию солнечного излучения в энергию химических связей. В искусственных системах в качестве фоточувствительных пигментов вместо хлоринов часто используют порфирины, родственные им, что обусловлено их большей устойчивостью к физико-химическим воздействиям и синтетической доступностью.

В природных фотосинтетических системах компоненты, участвующие в формировании состояния с разделенными зарядами, окружены молекулами белков. Современные исследования подтверждают участие полипептидных цепей в формировании оптимальных условий процесса первичного разделения зарядов. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что ароматические аминокислоты, такие как фенилаланин, тирозин и триптофан, осуществляют электронное взаимодействие орбиталей донора и акцептора, расположенных на достаточно большом расстоянии друг от друга, таким образом ускоряя реакции электронного переноса. Включение этих аминокислот в искусственные фотопреобразующие системы, способные давать состояние с разделением зарядов, позволяет выяснить факторы, влияющие на эффективность процессов переноса энергии и электрона. Поэтому синтез и исследование структурно-организованных комплексов, содержащих связанные с фотосинтетическими пигментами ароматические аминокислоты, имеет большой научный и практический интерес.

Работа была выполнена в рамках программ научных исследований Министерства образования РФ, проводимых в Московской государственной академии тонкой химической технологии им.

БИБЛИОТЕКА I

оТ^т

технологии тонких органических соединений по теме № 1Б-3-865 «Химический и микробиологический синтез биологически активных соединений, моделирующих процессы энергопереноса и биорегуляции», а также при поддержке фантов РФФИ (руководитель - чл.-корр. РАН Евстигнеева Р.П.) № 97-03-33158а, № 00-03-32872а, «Ведущие научные школы» № 96-15-97709, № 00-15-97866, НШ-2013.2003.3.

Цель работы. Диссертационная работа посвящена синтезу модельных соединений на основе дейтеропорфирина IX двух типов: молекулярных диад, содержащих ароматические (РИе, Туг, Тгр) аминокислотные остатки, а также трехкомпонентных систем — триад, включающих остаток ароматической аминокислоты, порфирин и хиноновую компоненту; изучению физико-химических и фотохимических свойств этих соединений с целью исследования возможности использования ароматических аминокислот в искусственных фотопреобразующих системах.

Научная новизна. В процессе работы осуществлен синтез ранее неописанных соединений, содержащих дейтеропорфирин IX и ароматическую аминокислоту. Получены новые триадные системы, состоящие из аминокислотного, порфиринового и хинонового фрагментов. Изучены физико-химические и фотохимические свойства полученных соединений. Спектрально-флуоресцентные и кинетические исследования выявили наличие эффективного переноса энергии от аминокислоты к порфирину. Введение ароматической аминокислоты в состав триад вызывает увеличение квантового выхода флуоресценции и времени жизни возбужденного состояния дейтеропорфирина по сравнению с диадой, содержащей порфирин и хинон. Показано, что полученные соединения способны моделировать процессы переноса энергии и электрона.

Практическая ценность работы. Синтезированные системы могут найти применение в разработке и создании наноразмерных фотогальванических устройств для молекулярной электроники и нанотехнологии. Нанесение триад на поверхность электродов позволит модифицировать их электро или фотоэлектрокаталитические свойства. Полученные соединения также могут быть использованы в качестве фотокатализаторов для окисления органических субстратов.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Синтез производных дейтеропорфирина IX, содержащих ароматические аминокислотные остатки.

2. Синтез триадных систем, включающих порфирин, хинон и ароматическую аминокислоту.

3. Изучение фотохимических свойств полученных соединений.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 статьи и тезисы 8 докладов.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на VI Международной конференции «Наукоемкие химические технологии» (Москва, 1999), на Школе-конференции молодых ученых «Горизонты физико-химической биологии» (Пущино, 2000), на XIII Зимней международной молодежной научной школе «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 2001), на III Съезде Фотобиологов России (Воронеж, 2001), на III Съезде Биохимического общества (Санкт-Петербург, 2002), на XXIV Научной сессии Российского семинара по химии порфиринов и их аналогов (Иваново, 2003), на IX Международной конференции по химии порфиринов и их аналогов (Суздаль, 2003) и на XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003).

Содержание работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Работа изложена на Ж страницах, включает рисунков и .^^.таблиц.

Список цитируемой литературы включает ссылок.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

С целью изучения функций аминокислот в процессах переноса энергии и электрона, протекающих в фотопреобразующих системах, в ходе диссертационной работы были синтезированы модельные соединения, включающие ароматическую аминокислоту и дейтеропорфирин IX в качестве фоточу8ствительного пигмента, а также триады, содержащие аминокислотный, порфириновый и хиноновый фрагменты.

1. Синтез производных дейтеропорфирина IX, содержащих один или два аминокислотных остатка

Исходным соединением в синтезе служил диметиловый эфир дейтеропорфирина IX (I), который получали из протогемина IX по методу Фишера: сплавлением с резорцином с последующим одновременным удалением железа и этерификацией при действии суспензии сульфата железа(Н) в метаноле при пропускании тока газообразного НС!.

Омыление диметилового эфира дейтеропорфирина IX давало порфирин II, который использовался в качестве исходной карбоксильной компоненты для синтеза производных, содержащих два аминокислотных остатка (схема 1). Присоединением двух молекул метилового эфира фенилаланина по остаткам пропионовой кислоты дейтеропорфирина IX (II, Dp) с применением DCC-метода получали соединение III.

Схема 1

Синтез производных дейтеропорфирина IX, содержащих два остатка ароматической аминокислоты

И \ll-V

Соединение М Я

Формула Аббревиатура

III 2Н —ЫН - сн - С.ЧЗ СООСНз —РЬеОМе 62

IV 2Н — Ш-СН-СНг-^ ОН СООСНз —ТугОМе 26

Уа 2Н —ын-сн-сн^ \ ^/д' ¿ООСН3 / УУ* н —ТфОМе 46

УЬ 2п —II— -100

Поскольку в ходе реакции образуется NN -дициклогексилмочевина, которая затрудняет выделение целевого аминокислотного производного, в дальнейшем в ходе синтеза для активации карбоксильной компоненты был использован метод смешанных ангидридов. Для получения соединений IV и Va, содержащих соответственно остатки метиловых эфиров Туг и Тгр, в качестве активирующего

реагента применяли ди-трет-бутилпирокарбонат (ВосгО) в присутствии пиридина и М,Л/-диметиламинопиридина.

Во всех случаях конденсации порфирина с аминокислотой аминокомпоненту вводили в реакцию после завершения активации карбоксильной компоненты II для избежания образования ДО-Вос-защищенной аминокислоты. Исходные аминокислоты предварительно обрабатывали триэтиламином для удаления гидрохлорида са^Нг-группы.

Производные дейтеропорфирина VII-Х, включающие один остаток аминокислоты, синтезировали присоединением аминокомпоненты к монометиловому эфиру дейтеропорфирина IX (VI), полученному из диметилового эфира I гидролизом в кислой среде (схема 2). Конденсацию осуществляли, используя систему активации

Схема 2

Синтез производных дейтеропорфирина IX, содержащих один остаток ароматической аминокислоты

(Н) <Ме)

I VI м-х

Соединение м Я» Л.%

VII 2Н —РИеОМе (ОМе) — ОМе (РИеОМе) 72

VIII 2Н — ТуЮМе (ОМе) — ОМе (ТуЮМе) 51

1Ха 2Н — ТфОМе (ОМе) — ОМе (ТфОМе) 71

1ХЬ 2п — ТфОМе (ОМе) — ОМе (ТфОМе) -100

X 2Н — НбОМе (ОМе) — ОМе(Н&ОМе) 48

На основании результатов проведенного компьютерного моделирования можно предположить, что увеличение длины гибкого мостика позволит

аминокислотному фрагменту приблизиться к центру порфирина и приведет к изменению взаимного расположения двух ароматических систем и, следовательно, силы их электронного взаимодействия. С целью изучения влияния взаимного расположения ароматических систем аминокислоты и порфирина на флуоресцентные характеристики последнего был осуществлен синтез соединения XIII, в котором тирозин присоединен к порфирину через спейсер. В качестве спейсера использовали этилендиамин, имитирующий остатки алифатических аминокислот полипептидных цепей в составе природных фотосистем. Первоначально проводили конденсацию O,N - Вос-защищенного тирозина (XI) с этилендиамином (схема 3), используя метод активированных эфиров. Пентафторфениловый эфир аминокислоты, полученный в присутствии DCC, после отделения от N,N -дициклогексилмочевины обрабатывали 20-кратным избытком этилендиамина. O,N-ди-трет-бутилоксикарбонил L-тирозиламино-этиленамин (XII) затем вводили в конденсацию с карбоксильной компонентой VI,- предварительно активированной Вос2О.

Схема 3

Синтез производного дейтеропорфирина IX, связанного с остатком тирозина через спейсер

Для подтверждения структуры полученных соединений Ш^. У11-Х и XIII использовали методы электронной, ИК-, ЯМР-спектроскопии, элементного анализа и масс-спектрометрии.

Присутствие в ИК-спектрах полос поглощения в диапазоне 1674-1642 см'1 и 1564-1515 см"1, обусловленных соответственно валентными колебаниями карбонильной группы (амидная полоса I) и деформационными колебаниями N1-1-группы (амидная полоса II), указывает на образование амидной связи во всех синтезированных соединениях.

Равноценная реакционная способность остатков пропионовой кислоты в 6- и 7-положениях дейтеропорфирина IX приводит к получению монопроизводных VII-X и XIII в виде смеси двух изомеров в соотношении 1:1, о чем свидетельствует удвоение сигналов всех протонов в спектрах ЯМР1Н. Для всех соединений был зафиксирован сдвиг в область сильного поля сигналов ароматических протонов аминокислотных остатков по сравнению с их положением в спектрах индивидуальных аминокислот. Эти сдвиги обусловлены эффектом магнитной анизотропии порфиринового кольца и свидетельствуют о расположении аминокислотных фрагментов вблизи плоскости порфирина на расстоянии, достаточном для проявления этого эффекта. Наблюдаемая небольшая величина (-0,5 м.д.) сдвигов сигналов ароматических протонов остатков фенилаланина и тирозина в спектрах соединений III, IV, VII и VIII характерна для структур с гибким ковалентным мостиком между хромофорами и связана с их конформационной динамикой.

Для соединений Va и Ка, содержащих остатки триптофана, действие магнитной анизотропии порфиринового кольца оказалось более сильно выраженным. Сдвиг сигналов протонов ароматической части в этом случае составляет 0.6 - 1.8 м.д. по сравнению с сигналами протонов индольного кольца триптофана, не связанного с порфирином. Кроме того в спектрах ЯМР 1Н соединений Va и ^а, снятых в СРС!3 (таблица 1, рисунок 1а), не наблюдаются сигналы протонов при атомах углерода (см. схему 1) и азота индольного кольца Тф в характерной для них области. В спектрах ТОСвУ отсутствуют кросс-пики между протонами при атомах углерода Ср и Сл. Однако наличие сигнала молекулярного иона в масс-спектрах этих соединений и данные элементного анализа подтверждают, что в ходе реакций и при выделении веществ не происходит деструкции индольного кольца и, следовательно, структура полученных производных соответствует формулам Va и Ка. При добавлении к раствору соединений Va и Ка в СРС!3 5% СР3СООИ, а также при введении металла в

порфириновый макроцикл (производные Vb и 1ХЬ) в спектрах ЯМР 'Н появляются два сигнала, соответствующие протонам при атомах углерода и азота индольного кольца (рисунок 16, в). Кроме того, сигналы остальных протонов триптофана сдвигаются в область слабого поля на 0,5-1 м.д. и становятся более разрешенными.

Таблица 1

Химические сдвиги сигналов в спектрах ЯМР соединений IXa, Ь и XVIIIa, b

(в мл ), CDCI3, 30°С

группа атом IXa IXb XVIIIa XVIIIb

1Н 'Н «с 'Н 'Н

NH амида 5.68 6.84 5.94/5.92 6.85/6.83

СаН 4.51 4.81 52.81 4.42 4.93/4.94

СрН2 2.49 2.88 27.26 2.59 3.10

Тгр CY 108.34

С51 уширен 5.48/5.51 121.49 уширен 5.93

С52 - 126.74

NH уширен 6.81 /6.85 уширен 7.09

Се2 6.80/6.82 7.14 . 117.88 6.88 7.24

СеЗ 134.84

С?2 6.53 6.6 121.37 6.54 6.79

С£3 6.53 6.78 118.94 6.54 6.79

Сг)2 5.43/5.48 6.36 110.74 5.60 6.62

-СОО 172.78.

ОСНЗ 3.47/3.48 3.53 52.81 3.49/3.50 3.54/3.54

1 180.75/180.59

2 145.60/145.33

3 146.39/146.52

З-СНЗ 14.86 1.45/1.55 0.70/0.77

хинон 4 181.62/181.76

5 126.62 7.66/7.68 - 6.80

6 133.60 7.30 7.25

7 133.60 7.32 7.10

8 126.64 7.54/7.55 6.40/6.39

9 131.90

10 133.39

-S-CH2- 32.70 2.67 1.62 1.71

-СН2-0- 64.49/64.54 3.78 3.92 3.06 3.20

-ОСО- 173.59

Причиной того, что сигналы протонов в спектрах ЯМР 1Н безметальных соединений, содержащих Тгр, не проявляются, может являться внутримолекулярное взаимодействие между атомами азота порфиринового цикла и NH-группой индольного кольца Тгр. Можно было ожидать, что присоединение к порфирину вместо триптофана остатка гистидина приведет к аналогичному эффекту. Как известно, участие His в комплексообразовании приводит к тому, что сигналы протонов при атомах углерода имидазольного кольца не проявляются в характерной для них области. Для того чтобы проверить наше предположение, было синтезировано соединение X, содержащее метиловый эфир гистидина (схема 2).

Однако наличие в спектре ЯМР 1Н диады X сигналов протонов имидазольного кольца свидетельствует об отсутствии взаимодействия, реализуемого в молекулах соединений Уа и 1Ха, содержащих остатки Тгр.

В спектре ЯМР 1Н производного XIII, в котором остаток тирозина присоединен к порфирину через этилендиамин, помимо сдвига сигналов ароматических протонов в область сильного поля также наблюдается смещение сигналов протонов при и Ср атомах аминокислотного заместителя на ~1.6 и -0.7 мд., соответственно. Вероятно, это обусловлено приближением названных атомов к центру порфирина за счет удлинения гибкого спейсера при введении этилендиамина.

2. Синтез модельных триадных систем Анализ литературных данных показывает, что большинство искусственных систем типа донор-акцептор, моделирующих процессы фотоиндуцированного переноса электрона, основаны на использовании в качестве доноров электрона тетрапиррольных соединений и акцепторов электрона хиноновой природы Полученные для этих моделей константы скорости переноса электрона наиболее близки значениям, найденным для природных реакционных центров. Включение в систему донор-акцептор остатка ароматической аминокислоты позволит исследовать влияние аминокислот на скорость и эффективность электронного переноса С этой целью были синтезированы триадные системы, включающие дейтеропорфирин IX; хинон и ароматическую аминокислоту.

В качестве акцептора был выбран 2-(2-гидроксиэтил)тио-3-метил-1,4-нафтохинон. Было показано, что наличие серы обеспечивает высокую электроноакцепторную активность хинонового заместителя, которая характеризуется полярографическим потенциалом полуволны восстановления исходного нафтохинона Е1/г=-0.74 эВ. Кроме того, серосодержащие производные способны формировать стабильные монослои на поверхности металлических электродов за счет хемосорбции, что позволяет получать электроды с направленными электро или фотоэлектрокаталитическими свойствами.

Синтез триады (XVI) (схема 4) проводили последовательным присоединением к дейтеропофирину IX (II) сначала донорного, а затем акцепторного фрагмента. Для введения остатка фенилаланина осуществляли активацию СООН-группы порфирина пивалоилхлоридом, применение которого позволяет повысить выход монопроизводного XIV. В ходе реакции образовывались моно (XIV) и дипроизводное III, которые были разделены препаративной ТСХ на силикагеле.

Выходы продуктов XIV и III составили 24 и>27% соответственно; Последующая конденсация аминокислотного производного дейтеропорфирина XIV, активированного В0С2О, с2-(2-гидроксиэтил)тио-3-метил-1,4-нафтохиноном привела к триаде XVI (выход 15%).

Схема 4

Синтез триадных систем на основе дейтеропорфирина IX

Для увеличения выхода триады XVI была изменена стратегия ее синтеза. На первой стадии получали монохиноновое производное XV, используя для активации СООН группы пивалоилхлорид. В ходе синтеза соединение XV образовывалось в виде смеси изомеров по 6- и 7-положениям порфиринового макроцикла Проведенные исследования соединения XV с помощью спектроскопии ЯМР 'Н показали сдвиг протонов хиноновой части на 0 6-1 0 м д. в область сильного поля, что свидетельствует о взаимодействии порфиринового и хинонового фрагментов Затем соединение XV вводили в конденсацию с метиловыми эфирами ароматических аминокислот фенилалзнина, тирозина и триптофана, — активируя свободную карбоксильную группу порфирина системой Вос2О-пиридин

Структура полученных триад XVI-XVI11 подтверждена данными электронной, ИК-, ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии

Известно, что на эффективность процесса разделения зарядов существенным образом влияет не только величина окислительно-восстановительного потенциала, но и взаимная ориентация донора и акцептора, а также расстояние между ними. В связи с этим представляется важным изучение пространственной организации молекул синтезированных триад Данные спектроскопии ЯМР не только подтверждают структуру полученных соединений, но и позволяют сделать предварительные выводы о взаимном расположении трех хромофоров, входящих в состав молекул.

В спектрах ЯМР 'Н триад XVI и XVII наблюдаются сдвиги (~0,5 м д) сигналов протонов хиноновой части молекул и ароматических протонов остатков фенилаланина и тирозина в область сильного поля по сравнению со спектрами соединений, не связанных с порфириновым макроциклом Как и в случае диад III, IV, VII и VIII это обусловлено приближением остатков аминокислот и хинона к центру плоскости порфирина на расстояние, достаточное для действия магнитного поля кольцевого тока, возникающего в тетрапиррольном хромофоре Расчеты предпочтительных конформаций триад, содержащих фенилаланин (XVI) и тирозин (XVII) (рисунок 2а) показали, что такая конформация может реализовываться в пространстве Анализ конформаций проводили при помощи программы "Autodesk HyperChem" версий 2 0 и 3 0 методом силового поля ММ*

Для триады XVIIIa, содержащей остаток триптофана, также как и в случае аминокислотных производных Va и 1Ха, сигналы протонов индольного кольца в спектре ЯМР 'Н сдвигаются на Об — 1 8м д. в область сильного поля по сравнению с положением сигналов протонов свободного триптофана (рисунок За). Кроме того, в спектрах ЯМР 'Н триады XVIIIa не наблюдаются сигналы протонов при атомах углерода 61 и азота индольного кольца аминокислоты (таблица 1) В корреляционном спектре отсутствует кросс-пик атома углерода и его

протона. Однако данные спектра 1Н-13С НМВС свидетельствует о том, что при атоме углерода заместителем является именно атом водорода.

Отсутствие сигналов в спектре ЯМР 1Н можно объяснить взаимодействием между атомами азота порфиринового цикла и ЫИ-группой индольного кольца Тгр. С другой стороны отсутствие в спектрах ЫОЕБУ кросс-пиков между протонами шестичленного кольца в составе аминокислотного фрагмента и порфиринового макроцикла говорит о том, что минимальное расстояние между ними составляет 5А. Скорее всего, если индольное кольцо приближено к порфирину, то расположено под углом к нему. С помощью компьютерного моделирования была получена геометрия молекулы, подтверждающая возможность расположения атомов азота порфиринового цикла и ЫИ-группы индольного кольца Тгр на расстоянии, достаточном для взаимодействия между ними (рисунок 26)

Однако наличие свободы в движении спейсера приводит к тому, что в растворе наряду с конформацией, характеризующейся максимальным приближением триптофана к плоскости порфирина, существует ряд других конформаций, в том числе та, в которой индольное кольцо максимально удалено от порфирина. Быстрый переход из одной конформаций в другую приводит к тому, что

сигналы протонов индольного кольца триптофана в спектре ЯМР 1Н уширяются, а сигналы протонов при атомах См и N не удается зарегистрировать

Рисунок 3 Спектры ЯМР'Н соединений Х\Л11а (а) и Х\Л11Ь (б), СОСЬ. 30°С.

Введение цинка в порфириновый макроцикл в соединении Х\/ШЬ приводит к появлению в ЯМР 'Н-спектре двух сигналов, соответствующих протонам при атомах углерода 61 и азота индольного кольца Тгр. Это вызвано исчезновением взаимодействия между атомами азота порфиринового цикла и NH-группой индольного кольца Тгр. Кроме того, сигналы остальных протонов триптофана сдвигаются в область слабого поля на -0,5 м д. и становятся более разрешенными, а сигналы ароматических протонов хинона находятся в области более сильного поля по сравнению с соответствующими сигналами в безметалльном соединении XVШa (рисунок 36) Это указывает на изменение взаимного расположения трех

ароматических систем: удаление Тгр от плоскости порфирина и приближение к ней хинона.

3. Исследование фотохимических свойств синтезированных соединений

Для исследования фотохимических свойств синтезированных соединений были проанализированы их спектры поглощения, флуоресценции, возбуждения флуоресценции, а также измерены времена жизни возбужденных состояний методом импульсной флуорометрии.

В электронных спектрах синтезированных диад и триад на основе дейтеропорфирина IX сохраняются этио-тип и положение полос поглощения в видимой области (рисунок 4). Появление дополнительной полосы в ближней ультрафиолетовой области электронных спектров диад обусловлено поглощением -входящих в их состав ароматических аминокислот. В электронных спектрах триад наблюдается увеличение интенсивности полосы поглощения в УФ-области, что можно объяснить вкладом хиноновой компоненты.

200 300 400 ни 500 600. 700

Рисунок 4. Спектры поглощения соединений I, IXa, XVIIIa (СНС13.25°С, С = 1.75 х 10"5 моль/л).

Электронные спектры диад и триад, по существу, являются линейной комбинацией спектров поглощения составляющих их индивидуальных хромофоров. Отсутствие значительных изменений в стационарных спектрах поглощения диад и триад указывает на слабые - электронные взаимодействия между порфирином, аминокислотой и хиноном в основном энергетическом -состоянии.

Спектры эмиссии флуоресценции синтезированных соединений были измерены при облучении их растворов в хлороформе в область полосы Соре

дейтеропорфирина (Я.,озв = 400 нм)*. Были определены относительные квантовые выходы флуоресценции диад и триад, содержащих остатки фенилаланина, тирозина и триптофана. При этом квантовый выход флуоресценции диметилового эфира дейтеропорфирина IX (I) принимали равным единице. В диадах Ш^, Vll-IXa и XIII, содержащих один или два аминокислотных остатка, параметры флуоресценции порфириновой субъединицы (квантовый выход и длительность флуоресценции) практически совпадают с характеристиками индивидуального порфирина I.

Особый интерес в ряду ароматических аминокислот представляет триптофан: он наиболее активно участвует в разнообразных фотофизических и фотохимических реакциях и его вклад в спектры люминесценции белков является доминирующим. Кроме того, триптофан обладает наиболее интенсивным поглощением среди ароматических аминокислот. Высокая интенсивность поглощения и флуоресценции триптофана облегчает измерение спектральных параметров модельных систем & УФ области спектра. Поэтому в ходе работы более детально были изучены пути, механизмы и скорости релаксационных процессов в соединениях, содержащих ковалентно присоединенный к порфирину остаток триптофана.

Известно, что добавление различных тушителей приводит к снижению интенсивности флуоресценции ароматических аминокислот в составе белков. Поскольку электронное возбужденное состояние Тгр лежит выше в1-состояния порфирина (рисунок 5), может происходить перенос энергии от аминокислоты к дейтеропорфирину при облучении в ее полосу поглощения. Таким образом, аминокислота может выступать в качестве донора энергии.

Для того чтобы определить, какой вклад в эмиссию акцептора (Dp) вносят составляющие систему хромофоры, были получены спектры возбуждения флуоресценции диад Va и !Ха (рисунок 6а). Совпадение спектров возбуждения флуоресценции и поглощения диад Va и !Ха подтверждает, что между дейтеропорфирином и триптофаном осуществляется эффективное энергетическое взаимодействие в возбужденном состоянии.

О наличии эффективного энергетического взаимодействия между компонентами диад свидетельствует также отсутствие флуоресценции триптофана (при 330 нм) и 2>!-кратное усиление свечения Dp (при 610 нм) в составе диад Va и !Ха по отношению к индивидуальному порфирину при возбуждении в полосу поглощения аминокислоты (270 нм) (рисунок 6б). Таким образом, в диадах Va и !Ха происходит эффективный перенос энергии синглетного возбужденного состояния' от аминокислоты к порфирину, т.е. остаток триптофана играет роль донора энергии.

На основе полученных спектральных данных были рассчитаны абсолютные квантовые выходы флуоресценции соединений I, XV, XVШa по формуле:

(1).

(/д 1-Tt

где Вж и Во - квантовые выходы флуоресценции исследуемого и эталонного растворов соответственно, (/яУ(/ц)о - отношение площадей под кривыми спектров флуоресценции исследуемого и эталонного растворов, Т„ и- Го - величины пропускания растворов исследуемого и эталонного растворов соответственно. В качестве эталона использовали тетрафенилпорфин, значение квантового выхода

флуоресценции которого в толуоле точно известно (Во=9%). Кроме того, были измерены времена жизни флуоресценции синтезированных соединений. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Значения абсолютных квантовых выходов и времен жизни флуоресценции исследуемых соединений в различных растворителях. Ла<»б=515 нм

Растворитель Соединение Квантовый выход флуоресценции В,% Время жизни флуоресценции г, НС

1 7.8 12.1

Толуол 1Ха 8 12.3

XV 3 —

ХУШа 5 —

1 5 15.4

ДМФА XV 2 13.8/3.6

XVI Ма — 15.7/5.7

Введение в состав молекулы соединения XV акцептора — 2-(2-гидроксиэтил)тио-3-метил-1,4-нафтохинона - приводит к уменьшению квантового выхода флуоресценции и сопровождается сокращением длительности жизни Si-состояния порфирина. Это обусловлено известным явлением переноса электрона от порфиринового макроцикла к хинону.

Наблюдаемое уменьшение квантового выхода флуоресценции порфирина в составе триады ^Ша по сравнению с диметиловым эфиром дейтеропорфирина IX (I) свидетельствует о том, что в этом соединении также происходит внутримолекулярный перенос электрона от порфирина на хинон. Биэкспоненциальный характер затухания флуоресценции порфирина и слабое влияние полярности растворителя на значение квантового выхода можно объяснить конформационной динамикой молекулы XVII обусловленной гибкостью ковалентного -СНг-СНу-СОО- спейсера. За счет этого в растворе реализуется несколько типов конформаций с варьируемыми расстояниями между взаимодействующими хромофорами от 7 до 18 Ат, что согласуется с данными спектроскопии ЯМР.

С другой стороны присоединение аминокислотной компоненты вызывает увеличение квантового выхода флуоресценции и времени жизни возбужденного

* Оценка расстояния была проведена проф Зенкевичем Э И на основании экспериментальных данных по константам скоростей и энергетическим параметрам переноса электрона.

состояния дейтеропорфирина в 1.5-2 раза по сравнению с диадой XV, содержащей порфирин и хинон (таблица 2, 3).

Аналогичные результаты были получены при исследовании фотохимических свойств триад XVI и XVII, содержащих РЬю и туг. Введение остатка аминокислоты приводило к увеличению квантового выхода эмиссии флуоресценции дейтеропорфирина в триадах относительно диады порфирин-хинон XV (таблица 3).

Таблица 3

Значения относительных квантовых выходов флуоресценции порфирина в

исследуемых соединениях в различных растворителях

Растворитель 6x7 /В бх\лш ¡В б XVII/В б хм/В

Толуол 0,33 0.64 - -

ДМФА 0,4 - - -

Хлороформ 0,28 0,6 0,57 0.35

В— квантовый выход флуоресценции соединения I (в толуоле 8=7 8%).

Увеличение квантового выхода флуоресценции и времени жизни синглетного возбужденного состояния порфирина в триадах по сравнению с диадой порфирин-хинон XV является результатом изменения значений внутримолекулярных констант дезактивации возбужденного состояния порфириновой части молекулы, вызванного взаимодействиями между компонентами триады вследствие гибкости связывающего их ковалентного спейсера.

Выводы

1. Получен ряд новых аминокислотных производных дейтеропорфирина IX, содержащих один или два остатка фенилаланина, тирозина, триптофана и гистидина, присоединенных к порфирину непосредственно или через спейсер.

2. Осуществлен синтез трех новых триадных систем, содержащих дейтеропорфирин IX, остаток ароматической аминокислоты (тирозина, фенилаланина или триптофана) и производное нафтохинона.

3. Проведен конформационный анализ диад и триад. Показано, что расстояние между ароматическими системами достаточно для эффективного переноса энергии и электрона.

4. Проведены исследования спектрально-флуоресцентных характеристик полученных диад на основе дейтеропорфирина IX и ароматических аминокислот. Совокупность экспериментальных и расчетных данных свидетельствует о том, что в диадах, содержащих триптофан, реализуется эффективный перенос энергии синглетного возбужденного состояния от триптофана к порфирину.

в. Показано, что введение ароматической аминокислоты в триадах приводит к увеличению квантового выхода флуоресценции и времени жизни синглетного возбужденного состояния порфирина по сравнению с диадой, содержащей порфирин и хинон. Это вызвано взаимодействием' между аминокислотной, порфириновой и хиноновой компонентами триады.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Евстигнеева Р.П., Пащенко В.З., Лузгина В.Н., Ларкина Е.А, Грибков АА, Тусов В.Б., Горохов В.В. Синтез и физико-химические свойства триад на основе дейтеролорфирина IX как моделей энергопреобразующих центров природных фотосинтетических систем.// ДАН.-1999.-Т. 369, № 1.- С. 57-60.

2. Ларкина ЕА, Лузгина В.Н., Евстигнеева Р.П. Синтез триад на основе дейтеропорфирина IX и ароматических аминокислот.// Биоорганическая химия. -2002.- Т. 28, № 4.- С. 357-361.

3. Ларкина Е.А., Лузгина В Н. Разработка методов получения триад на основе дейтеропорфирина IX как моделей энергопреобразующих центров природных фотосинтетических систем.// VI Международная конференция «Наукоемкие химические технологии».- Москва.-1999.-Тезисы докладов.-С. 216.

4. Ларкина Е.А, Лузгина В.Н , Грибков А А., Синтез и изучение физико-химических свойств молекулярных структур на основе дейтеропорфирина IX, содержащих аминокислоты, хиноны, как моделей реакционных центров природных фотопреобразующих систем.// Школа-конференция «Горизонты физико-химической биологии».-Пущино.-2000.-Тезисы докладов.- Т.2.-С. 45.

5. Ларкина ЕА, Крыканова И.С., Лузгина В.Н, Евстигнеева Р.П. Синтез и изучение физико-химических свойств молекулярных структур на основе дейтеропорфирина IX и аминокислот, как моделей реакционных центров природных фотопреобразующих систем.// XIII Зимняя международная молодежная научная школа «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии».- Москва.-2001.-Тезисы докладов.- С. 79.

6. Ларкина ЕА, Коновалова Н.В., Крыканова И.С., Лузгина В Н., Евстигнеева Р.П. Влияние ароматических аминокислот на фотофизические свойства порфиринов.// III Съезд Фотобиологов России.-Воронеж.-2001.-Тезисы докладов.-С. 113.

7. Ларкина Е.А, Коновалова Н В , Крыканова И.С., Лузгина В Н , Евстигнеева Р.П. Участие ароматических аминокислот в фотосинтетическом преобразовании

энергии.// Ill Съезд Биохимического общества- Санкт-Петербург.-2002.- Тезисы докладов.- С. 250-251.

8. Ларкина Е.А., Крыканова Н.С, Коновалова Н.В., Лузгина В.Н.. Евстигнеева Р П. Синтез и исследование ансамблей на основе дейтеропорфирина IX, аминокислот и хинонов для моделирования природных фотопреобразующих систем. // XXIV Научная сессия Российского семинара по химии порфиринов их аналогов. -Иваново.- 2003.- Тезисы докладов.- С. 16.

9. Зенькевич Э.И., Евстигнеева Р.П., Ларкина Е.А., Лузгина В.Н., Кнюкшто В.Н., Грубина Л.А., Коновалова Н.В. Структура и дезактивация возбужденных' состояний в искусственных диадах, и триадах с участием триптофана, дейтеропорфирина и хинона.// IX Международная конференция по химии порфиринов и их аналогов. - Суздаль.-2003.-Тезисы докладов. - С. 149.

10. Ларкина Е.А., Коновалова Н.В., Лузгина В.Н., Евстигнеева Р.П. Мультикомпонентные ансамбли на основе- порфиринов как модели фотосинтетических систем.// XVII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. - Казань.- 2003.- Тезисы докладов.- Т. 4- С. 250.

Подписано в печать.....................Формат 60x84/'~ " мага писчая.

Отпечатано на ризографе. Тираж 100 экз. Заказ №............

Лицензия на издательскую деятельность ИД № 03507 от 15.12.2000

Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова Издательско-полиграфический центр. 119571 Москва, пр.-Вернадского 86.

* ~ 4 S ñ ó

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

3. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

3.1. Строение реакционных центров пурпурных бактерий.

3.2. Роль аминокислотных остатков белковой матрицы, как аксиальных лигандов к иону Мд бактериохлорофиллов.

3.3. Участие аминокислот в образовании водородных связей с кофакторами.

3.4. Электростатические взаимодействия белка с пигментами.

В связи с ростом потребности человечества в энергии и уменьшением запасов природных горючих ископаемых актуальной проблемой становится поиск новых источников энергии. Солнечная энергия представляет собой один из наиболее экологически чистых источников энергии, а ее резервы значительно превышают энергетические потребности общества, поэтому концепция ее использования вызывает в настоящее время все больший интерес [1, 2, 3].Зеленые растения и бактерии в ходе фотосинтеза поглощают солнечную энергию и преобразуют ее в химическую форму. В основе этого явления лежат фотоиндуцируемые процессы переноса энергии между тетрапиррольными пигментами и последующего многостадийного переноса электрона от фотовозбужденных тетрапиррольных доноров к хиноновым акцепторам с образованием состояния с разделенными зарядами [2, 4]. Усилия многих исследовательских групп направлены на разработку и создание молекулярных фотокаталитических систем, способных, подобно растениям и фотосинтезирующим бактериям, преобразовывать энергию солнечного излучения в энергию химических связей [2, 5-12]. В искусственных системах в качестве фоточувствительных пигментов вместо хлоринов часто используют родственные им порфирины, что обусловлено их большей устойчивостью к физико-химическим воздействиям и синтетической доступностью.В природных фотосинтетических системах компоненты, участвующие в формировании состояния с разделенными зарядами, окружены молекулами белков. Современные исследования подтверждают участие полипептидных цепей в формировании оптимальных условий процесса первичного разделения зарядов [13, 14]. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что ароматические аминокислоты, такие как фенилаланин, тирозин и триптофан, осуществляют электронное взаимодействие л-орбиталей донора и акцептора, расположенных на достаточно большом расстоянии друг от друга, таким образом ускоряя реакции электронного переноса [13, 14]. Включение этих аминокислот в искусственные фотопреобразующие системы, способные давать состояние с разделением зарядов, позволяет выяснить факторы, влияющие на эффективность процессов переноса энергии и электрона. Поэтому синтез и исследование структурно-организованных комплексов, содержащих связанные с фотосинтетическими пигментами ароматические аминокислоты, имеет большой научный и практический интерес.Работа была выполнена в рамках программ научных исследований Министерства образования РФ, проводимых в Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова на кафедре Химии и технологии тонких органических соединений по теме № 1Б-3-865 «Химический и микробиологический синтез биологически активных соединений, моделирующих процессы энергопереноса и биорегуляции», а также при поддержке грантов РФФИ (руководитель - чл.-корр. РАН Евстигнеева Р.П.) № 97-03-33158а, № 00-03-32872а, «Ведущие научные школы» № 96-15-97709, № 00-15-97866, НШ-2013^2003.3.

6. ВЫВОДЫ

1. Получен ряд новых аминокислотных производных дейтеропорфирина IX, содержащих один или два остатка фенилаланина, тирозина, триптофана и гистидина, присоединенных к порфирину непосредственно или через спейсер.

2. Осуществлен синтез трех новых триадных систем, содержащих дейтеропорфирин IX, остаток ароматической аминокислоты (тирозина, фенилаланина или триптофана) и производное нафтохинона.

3. Проведен конформационный анализ диад и триад. Показано, что расстояние между ароматическими системами достаточно для эффективного переноса энергии и электрона.

4. Проведены исследования спектрально-флуоресцентных характеристик полученных диад на основе дейтеропорфирина IX и ароматических аминокислот. Совокупность экспериментальных и расчетных данных свидетельствует о том, что в диадах, содержащих триптофан, реализуется эффективный перенос энергии синглетного возбужденного состояния от триптофана к порфирину.

5. Показано, что введение ароматической аминокислоты в триадах приводит к увеличению квантового выхода флуоресценции и времени жизни синглетного возбужденного состояния порфирина по сравнению с диадой, содержащей порфирин и хинон. Это вызвано взаимодействием между аминокислотной, порфириновой и хиноновой компонентами триады.

1. Холл Д., Рао К./Фотосинтез.//М.: Мир. 1983. - 134 с.

2. Балашев К.П./ Фотокаталитическое преобразование солнечной энергии. // Соросовский образовательный журнал. -1996. №11. - С. 9 -12.

3. Климов В.В./ Окисление воды и выделение молекулярного кислорода при фотосинтезе. // Соросовский образовательный журнал. 1998. - №8. - С. 58 -64

4. Клейтон Р./ Фотосинтез. Физические механизмы и модели.// М.: Мир. -1984. 350 с.

5. Burrell А.К., Wasielewski M.R./ Porphyrin based nanostructures: routes to molecular electronics.// J. Porphyrins Phtalocyanines. - 2000. - V. 4, № 4. -P. 401 - 406.

6. Wasielewski. M.R. Photoinduced electron transfer in supramolecular systems for artificial photosynthesis. // Chem. ReV. 1992. V. 92. - - P. 435 - 461.

7. Hayes R.T., Wasielewski M.R., Gosztola D. Ultrafast Photoswitched Charge Transmission through the Bridge Molecule in a Donor Bridge - Acceptor System.// J. Am. Chem. Soc. - 2000. - V. 122. - - P. 5563 - 5567.

8. Коновалова H.B., Евстигнеева Р.П., Лузгина B.H. Синтетические молекулярные системы на основе порфиринов как модели для изучения переноса энергии при фотосинтезе.// Успехи химии. 2001. - Т. 70, № 11. -С.-1059-1093.

9. Коммисаров Г.Г./ Фотосинтез: физико-химический подход.// Химическаяфизика. 2003. - Т. 22, № 1. - С. 24-54.

10. Шувалов В.А./ Преобразование солнечной энергии в первичном акте разделения зарядов в реакционных центрах фотосинтеза.// М.: Наука. -2000. 50 с.

11. Ivancich A., Mattioli Т.А./ A comparative study of conserved protein interaction of the primary electron donor in photosynthetic purple bacterial reaction centers.// Photosynthesis Research. 1998. - V.55. - P. 207 - 215.

12. Lancaster C.D.R., Michel H./ Photosynthetic reaction centers of purple bacteria. In: "Handbook of Metalloproteins". A. Messerschmidt (Ed.). John Wiley and Sons. Ltd. Chichecter. 2001. - P. 119 -135.

13. Whitmarsh J., Govindjee./ The Photosynthetic process. In: "Concepts in Photobiology: Photosynthesis and Photomorphogenesis". G.S. Singhal (Ed). New Delphi and Kluwer Academic. Dordrecht. P. 11 - 51.

14. Michel H., Epp O., Deisenhofer J./ Pigment protein interaction in photosynthetic reaction centre from Rhodopseudomonas viridis.// EMBO J. - 1986. - V. 5. -P. 2445 - 2451.

15. Deisenhofer J., Michel. H./ The photosynthetic reaction centre from the purple bacterium Rhodopseudomonas viridis.// EMBO J. -1989. V. 8. - P. 2149 - 2169.

16. El Kabbani O., Chang С. - H., Tiede D., Norris J., Schiffer M./ Comparison of reaction centers from Rhodopseudomonas viridis: overall architecture and protein—pigment interactions.// Biochemistry. -1991. - V. 30. - P. 5361 - 5369.

17. Ermler U., Fritzsch G., Buchanan S., Michel. H./ Structure of photosyntetic reaction center from Rhodobacter sphaeroides at 2.65 A resolution, cofactors and protein—cofactor interactions.// Structure. -1994. V. - 2. - P. 925 - 936.

18. Rhee K.-H., Morris E.P., Zheleva D., Hankamer В., Kuhlbrane W., Barber J./Two dimensional structure of plant Photosystem II at 8 A resolution.// Nature. -1997.-V. 389.-P. 522.

19. Шувалов В.А./ Преобразование солнечной энергии в первичном акте разделения зарядов в реакционных центрах фотосинтеза.// М.: Наука. -2000. С. 50.

20. Allen J.P., Williams J.C./ Photosynthetic reaction centers.// FEBS Letters. -1998. V. 438. - P. 5 - 9

21. Michel. H. Deisenhofer J./ Relevance of the photosyntetic reaction center from purple bacteria to the structure of Photosystem II.// Biochemistry. 1988. - V. -27.-P. 1.

22. Blomberg M.R.A., Siegbahn P.E.M., Babcock G.T./ Modeling electron transfer in biochemistry, a quantum - chemical study of charge separation in Rhodobacter Sphaeroides and Photosystem II.//J. Amer. Chem. Soc. - 1998. - V. 120, №34. -P. 8812-8824.

23. Trebst A., Avron M./ Encyclopedia of Plant Physiology.// Springer Verlag Berlin. Heidelberg New York. -1977. - V.5.

24. Buchanan S.K., Fritzsch G., Ermler U.f Michel H./ New crystal form of the photosynthetic reaction center from Rhodobacter sphaeroides of improved diffraction quality. //J. Mol. Biol. -1993. V. - 230. - p. i311-1314.

25. Bylina E.J., Kolaczowski S.V., Norris S.V., Youvan D.S./ EPR characterization of genetically modified reaction centers of Rhodobacter capsulatus. // Biochemistry. -1990. V. - 29. - P. 6203 - 6210.

26. Mcauley R.T., Fyfe P.K., Cogdell R.J., Isaacs N.W., Jones M.R./ X - ray crystal structure of the YM210W mutant reaction center from Rhodobacter Sphaeroides.// FEBS Letters. - 2000. - V. 467, № 2 - 3. - P. 285 - 290.

27. Kirmaer C., Weems D., Holten D./ M Side electron transfer in reaction center mutants with a lysin near the nonphotoactive bacteriochlorophyl.// Biochemistry. -1999. - V. 38. Iss. 35. - P. 11516 -11530.

28. Hasagawa J., Nakatsuji H./ Mechanism and unidirectionality of the electron transfer in the photosynthetic reaction center of Rhodopseudomonas viridis: SAC-CI theoretical study. // J. Chem Phys. B. 1998. - V. 102. - P. 10420 -10430.

29. Mc. Dowell L.M., Gaul D., Kirmaier C., Holten D., Schenck C.C.I Investigation into the source of electron transfer asymmetry in bacterial reaction centers.// Biochemistry. -1991. V.30, №34. - P. 8315 - 8322.

30. Mc. Dowell L.M., Kirmaier C., Holten D.I Charge transfer and charge resonance states of the primary electron donor in wild type and mutant bacterial reaction centers.// Biochim. Biophys. Acta. -1990. V.1020, №3. - P. 239 - 246.

31. Bylina E.J., Youvan D.C./ Directed mutations affecting spectroscopic and electron transfer properties of the primary donor in the photosynthetic reaction center.// Proc. Natl. Acad. Sci USA. -1988. V.85. - P. 7226 - 7230.

32. Kirmaier C., Holten D., BylinaE. J., Youvan D.C./ Electron transfer in a genetically modified bacterial reaction center containing a heterodimer.// Proc. Natl. Acad. Sci USA. 1988. - V.85. - P. 7562 - 7566.

33. Ivancich A., Artz K., Williams J.C., Allen J.P., and Mattioli Т.А./ Effect of hydrogen bonds on the redox potential and electronic structure of the bacterial primary electron donor. // Biochemistry. -1998. V.37, №34. - P. 11812 -11820.

34. Czarnecki K., Scenck C.C., Bocian D.F./ Resonance Raman characterization of reaction centers in which bacteriochlorophyll replaces the photoactive bacteriopheophytin.// Biochemistry. -1997. V.36, № 48. - P. 14697 -14704.

35. Roberts J.A., Holten D., Kirmaier C.I Primary events in photosynthetic reactioncenter with multiple mutations near the photoactive electron carries.// Journal of Physical Chemistry. B. 2001. - V.105, №23. - P. 5575 - 5584.

36. Goldsmith J.O., King В., Boxer S.G./ Mg coordination by amino acid side chains is not required for assembly and function of the special pair in bacterial photosynthetic reaction centers. // Biochemistry. 1996. - V.35, №7. - P. 2421 -2428.

37. Finkele U., Lauterwasser C., Struck A., Scheer A., Zinth W. /Primary electron transfer kinetics in bacterial reaction centers with modified bacteriochlorophylls at the monomeric sites ВА.в- // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 1992. - V. 89. - P. 9514 -9518.

38. Palaniappan V, Aldema M.A., Frank H.A., Bochian D.F./ Qy-Excitation resonance Raman scattering from the special pair in Rhodobacter sphaeroides reaction centers. Implications for primary charge separation.// Biochemistry. 1992. - V. 31.-P. 11050-11058.

39. Williams J.C., Alden R.G., Murchison H.A., Peloquin J.M., Woodbury, and Allen J.P./ Effects of mutations near the bacteriochlorophylls in reaction centers from Rhodobacter sphaeroides.// Biochemistry. 1992. - V.31, №45. - P. 11029 -11037.

40. Allen J.P., Artz К., Lin X., Williams J.C./ Effects of hydrogen bonding to a bactiriochlorophyll bacteriophephytin dimer in reaction centers from Rhodobacter sphaeroides. // Biochemistry. -1996. - V. 35. - P. 6612 - 6619.

41. Heller B.A., Holten D. Kirmaier С./ Characterization of bacterial reaction centers having mutations of aromatic residues in the binding site of the bacteriopheophytin intermediary electron carrier.// Biochemistry. 1995. - V. 34. -P. 5294 - 5302.

42. Cuai A., Kirmaier C„ Holten D., Bocian D.F. /Resonance Raman characterization of reaction centers with an asp residue near the photoactive bacteriopheophytin. // Biochemistry. -1998. V. 37. - P. 6394 - 6401.

43. Tiede D.M., Vashishta A. C., Gunner M.R./ Electron transfer kinetics and electrostatic properties of Rhodobacter sphaeroides reaction center and soluble с - cytochromes.// Biochemistry. -1993. - V. 32. - P. 4515 - 4531.

44. Moser C.C., Keske J.V., Warncke K., Farid R.S., and Dutton P.L./ Nature of biological electron transfer. // Nature. -1992. - V.355. - P. 796 - 802.

45. Chan C.K., Cher L.X. Q.f Di Magno T.J., Hanson D.K., Nance S.L., Schiffer M.,

46. Norris J.К., and Fleming G.R./ Initial electron transfer in photosynthetic reaction centers of Rhodobacter capsulatus mutants. // Chemical Physics Letters. 1991.- V.176, №3-4.-P. 366-372.

47. Alden R.G., Parson W.W., Chu Z.T., Warshel A./ Orientation of the OH dipole of tyrosine (M)210 and its effect on electrostatic energies in photosinthetic bacterial reaction centers.// Journal of Physical Chemistry. 1996. - V. 100. - P. 16761 -16770.

48. Tamiaki H., Suzuki S., Maruyama К./ Intramolecular interaction of porphyrin moeties in 2,5-piperazinedion-bridged porphyrin dimers.// Bull. Chem. Soc. Jpn.- 1993. V. 66. - P. 2633 - 2637.

49. Tamiaki H., Nomura K., Maruyama K. / Energy and electron transfer in synthetic oligoprolin-bridged porphyrin donor-acceptor molecules.// Bull. Chem. Soc. Jpn. -1994. — V. 67. P. 1863-1871.

50. Tamiaki H., Nomura K., Maruyama К./ Energy transfer in P-turned peptide-bridged porphyrin dimer.// Bull. Chem. Soc. Jpn. 1993. -V. 66. P. 3062-3068.

51. Hayashi Т., Takimura Т., Hitomi Y., Ohara Т., Ogoshi H./ Relationship between electron transfer and the structure of a quinon-linked Zinc porphyrin with a flexible peptide spacer. // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995. - P. 545 -546.

52. Tamiaki H., Maruyama К./ Synthesis quinone-bearihg peptides. Photoinduced electron transfer of peptide-bridged porphyrin-quinone molecules. // Chem Lett.1993.-P. 1499-1502.

53. Williamson D.A., Bowler В.Е./ Electron transfer throught the hydrogen-bonded interface of a beta-turn forming depsipeptide.// J. Am. Chem. Soc. 1998. - V. 120.-P. 10902-10911.

54. Ushiyama M., Yoshino A., Yamamura Т., Shida Y., Arisaka F./ A 12-porphyrin system: synthesis of peptide porphyrins with multiple histidines and the aggregation behavior in the presence of hemin./ Bull. Chem. Soc. Jpn. 1999.-V. 6.-P. 1351-1364.

55. Евстигнеева Р.П., Лузгина B.H., Киселева Н.Ю., Коновалова Н.В., Ракитина И.В. Синтез и физико-химические свойства моно- и дипорфириновых конъюгатов производных тетрафенилпорфирина с аминокислотами.// Биоорган, химия.-1998. Т. 24, №3. - С. 229-235.

56. Коновалова Н.В., Караваева Н.А., Грибков А.А., Лузгина В.Н., Евстигнеева Р.П. Синтез дипорфириновых систем на • основе производных тетрафенилпорфирина, соединенных пептидными спейсерами.// Биоорган, химия.- 2000.- Т. 26, № 2.- С. 112-117.

57. Falk J.E. Porphyrins and metaloporphyrins. // Elsevier Publishing Company. Amsterdam London - New York. -1964. - V. 2. - P. 266.

58. ЮЭ.Семейкин A.C., Березин Б.Д., Койфман А.И., Криспов Р.А. / Синтез и свойства порфиринов группы протопорфирина IX.// Химия и хим. технология. Изв. вузов. -1987. Т.ЗО. Вып. 1. - С. 48-51.

59. Гринштейн Дж., Виниц М. Химия аминокислот и пептидов. // Пер. с англ. М.: Мир.-1965.-821 с.

60. Ш.Гершкович А.А., Кибирев В.К. Химический синтез пептидов. // Киев: Наукова думка.-1992.-360 с.

61. Евстигнеева Р.П, Боровков В.В., Филиппович Е.И., Свиридов С.И. Синтездихиноновых производных порфиринов. // Докл. АН СССР. 1987. - Т.293, №5.-С. 1130-1132.

62. Borovkov V.V., Gribkov А.А., Kozyrev A.N., Brandis A.S., Ishida A., Sakata Y. Synthesis and properties of pheophorbid-quinone compounds. // Bull. Chem. Soc. Jpn. -1992. V.65, №6. - P.1533-1537.

63. Евстигнеева Р.П., Лузгина B.H., Луцкова Л.И., Киселева Н.Ю. Синтез молекулярных диадных систем на основе медного комплекса 2-оксиметил-5,10,15,20-тетрафенилпорфирина.// Биоорган, химия. -1996. Т.22, №10-11. - С. 795 - 798.

64. Евстигнеева Р.П., Грибкова С.Е., Лузгина В.Н. Синтез триады D-P-Q на основе дейтеропорфирина IX.//Докл. АН. -1994. Т. 339, №2. - С.207-209.

65. Liu D., Williamson D.A., Kennedy M.L., Williams T.D., Morton M.M., Benson D.R./ Aromatic side chain-porphyrin interactions in designed hemoproteins.// J. Amer. Chem. Soc. -1999. V.121. - P. 11798 -11812.

66. Боровков В.В., Евстигнеева Р.П., Филиппович Е.Й., Розынов Б.В./ Синтез донорно-акцепторных молекул на основе мезопорфирина II, способных к фотоиндуцируемому переносу электрона.// Докл. АН СССР. -1989. Т.308. -С. 874 - 878.

67. Боровков В.В., Филиппович Е.И., Евстигнеева Р.П./ Синтез и изучение спектральных свойств порфиринхиноновых производных на основе дейтеропорфирина IX.// Хим. гетероцикл. соединен. 1988, №5. - С. 608 -616.

68. Speck M., Kurreck H., Senge М.О./ Porphyrin-o-quinones as model systems for electron transfer and catecholase reactions.// Eur. J. Org. Chem. 2000. -P. 2303-2314.

69. Грибкова C.E., Лузгина. B.H., Евстигнеева Р.П, Синтез молекулярныхкомплексов на основе порфиринов для изучения переноса энергии и первичного разделения зарядов при фотосинтезе.// Успехи химии. 1993. Т.62, №10.-С. 1020-1036.

70. Евстигнеева Р.П., Грибков А.А./ Синтез и фотохимические свойства порфирин-хинонов.// Известия АН. Серия химическая. 1996. - № 1. -С. 9 - 24.

71. Kang Y.K., Rubtsov I.V., lovine P.M., Chen J., Therien M.J./ Distance dependence of electron transfer in rigid, cofasially compressed, тт-stacked porphyrin-bridge-quinone systems.// J. Amer. Chem. Soc. 2002. - V.124. -P. 8275 - 8279

72. Katz E.Y., Borovkov V.V., Evstigneeva R.P./ Application of quinone thio derivatives as a basis for assembling complex molecular systems at an electrode surface.//J. Electroanal. Chem. 1992. -V. 326. - P. 197-212.

73. Филиппович Е.И., Лузгина В.Н., Токарева Т.Г., Евстигнеева Р.П./ Способполучения моноэфиров протогемина IX.// Авторское свидетельство 36720аз/23-04,1983.

74. Беллами Л. Инфракрасные спектры молекул.// Пер. с англ. М.: Издательство иностранной литературы. 1957. - 444 с.

75. Ларкина Е.А., Лузгина В.Н., Евстигнеева Р.П./ Синтез триад на основе дейтеропорфирина IX и ароматических аминокислот.// Биоорган, химия.-2002.- Т. 28, № 4.- С. 357-361.

76. Д. Лакович. Основы флуоресцентной спектроскопии.// М.: Мир. 1986.

77. Паркер С. Фотолюминесценция растворов.//М.: Мир. -1971.

78. Murrov S.L., Carmichael I., Hug G.L. Handbook of Photochemistry.// New-York-Basel-Hong Kong: Marcel Deccer, Inc. 1993. - P. 269-278.

79. Боровков В.В. Синтез порфирин-хиноновых соединений и изучение их физико-химических свойств.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. М.: МИТХТ. 1988. -105 с.