|
|
Synthesis of soluble nature-inspired N, N-alkylated riboflavin derivatives, study of the effect of alkyl groups
Ivanová, Lucia ; Maier,, Lukáš (referee) ; Krajčovič, Jozef (advisor)
By flavin's unique structure, nature predestined riboflavin and its derivatives to the participation in redox processes within the bodies of all the living organisms. These biomolecules draw attention with intriguing optical properties and photosensitising abilities. Nature-inspired flavin derivatives share these qualities, and there is also a possibility of fine-tuning for the particular application from the chemical point of view. The thesis deals with two main aims. The first aim handles the synthesis of the trimer heteroaromatic precursor and 1,2-diketone. These key intermediates are essential for the future synthesis of the central aromatic core of the novel NH-free non-fused flavin derivative. The thesis introduces and verifies three approaches, including oxidation of diarylalkynes, nucleophilic addition of a corresponding organolithium compound to a Weinreb amide and benzoin condensation. The second aim covers the properties customization of NH-free fused systems by implementation of linear and bulky alkyl side-chains on the nitrogen atoms N1 and N3 of the alloxazine dilactam. N,N-alkylation introduced an increase in solubility in common organic solvents dichloromethane and chloroform. For the derivatives with 2-(adamantan-1-yl)ethyl substituents, high thermal stability was observed via TGA.
|
|
|
Synthesis and Characterization of New Organic Materials for Organic Electronics
Richtár, Jan ; Vícha,, Robert (referee) ; Weidlich,, Tomáš (referee) ; Krajčovič, Jozef (advisor)
Organická elektronika a bioelektronika zažívá v moderním věku obrovskou snahu o vývoj nových organických materiálů s vlastnostmi, které běžná elektronika na bázi křemíku obvykle nedosahuje. Tato práce se zabývá syntézou a charakterizací nových organických materiálů pro organickou elektroniku. Zaobírá se přípravou nových pentafluorsulfanylových heterocyklických stavebních bloků, alkylovaných vysokoúčinných organických pigmentů a bioinspirovaných organických -konjugovaných materiálů s modifikovatelnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi a racionálními syntetickými přístupy k jejich přípravě. Pentafluorsulfanylová skupina (SF5) je ceněna pro svou vysokou elektronegativitu, lipofilitu, tepelnou a chemickou stabilitu. Pozitivně ovlivňuje optické a elektronické vlastnosti, rozpustnost a stabilitu v často lepší míře než u zavedených CF3-analogů. Šesti a čtyřkrokovou syntézou byly připraveny dva typy derivátů 3-SF5-substituovaných pyrrolidinů, které mohou sloužit jako všestranné stavební jednotky pro začlenění do pokročilých aromatických a heteroaromatických -konjugovaných systémů prostřednictvím atomů dusíku jako fluorované terminální skupiny. Modelový derivát byl zaveden jako terminální skupina do elektronově chudého heteroaromatického systému nukleofilní substitucí. Vodíkovými můstky vázané vysokovýkonné organické pigmenty přitahují velkou pozornost díky svým působivým polovodivým vlastnostem, silné 2D molekulární asociaci, vysoké tepelné, chemické a fotochemické stabilitě a nízké toxicitě. Přesto jsou pouze omezeně rozpustné a zpracovatelné, což lze vyřešit zavedením solubilizačních skupin. Je známo, že obzvláště objemné rigidní skupiny nesoucí adamantyl zlepšují uspořádání molekulární struktury, tepelnou stabilitu a výsledné vlastnosti díky samoorganizační schopnosti adamantanu. Adamantylmethylová a adamantylethylová skupina byla zavedena do vybraných barviv a pigmentů ze skupiny karbonylových azaacenů, rylen-diimidů a indigoidů pomocí nukleofilní substituce se zaměřením na zvýšení rozpustnosti a zpracovatelnosti při zachování tepelné stability a efektivní molekulární organizaci v pevné fázi. Fyzikálně-chemické studie série derivátů quinacridonu a epindolidionu ukázaly srovnatelnou, nebo vyšší tepelnou stabilitu než u nesubstituovaných derivátů, dobrou rozpustnost v organických rozpouštědlech, silnou fluorescenci v pevné fázi a roztoku v oblasti VIS a unikátní krystalovou strukturu pozorovanou z RTG analýzy. Flaviny jsou všudypřítomné bioinspirované organické materiály s nepostradatelnými biologickými funkcemi, výhodnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, chemickou a aplikační všestranností. Cílem práce byla modifikace optických, elektronických, elektrochemických, tepelných a dalších vlastností rozšířením -konjugovaného systému syntetizovaných materiálů. V první fázi byly navrženy dva syntetické přístupy pro přípravu série NH-nesubstituovaných flavinů, u kterých byly provedeny komplexní fyzikálně-chemické studie. Poté byly navrženy dva přístupy k syntéze N,N'-dialkylovaných flavinů s inkorporovaným butylovým, adamantylethylovým a triethylenglykolovým substituentem. Alkylací byla zvýšena rozpustnost v organických rozpouštědlech a vodném prostředí, zesílena fluorescence v pevné fázi a v roztocích a modifikovány tepelné vlastnosti v závislosti na zavedeném alkylovém substituentu.
|
|
|
Hyaluronane interactions with hydrophobic solutes
Slezáková, Dagmar ; Knotková,, Kateřina (referee) ; Pekař, Miloslav (advisor)
The diploma thesis is based on the study of hydrophobic interactions of the native hyaluronan with selected solutes. On the basis of a literature search were chosen fluorescent probes and fluorescing biologically active substances, which are useful for investigation of colloids as 6-(p-toluidino)-2-naphthalenesulfonic acid (polarity probe), lipophilic vitamin (±)-alpha-tocopherol, pyrene (polarity probe) and finally hydrophilic vitamin riboflavin. In the experimental part of this thesis was studied the influence of solvents with different polarities, or more precisely dielectric constant, on the emission spectra, as well. There were investigated interactions of native hyaluronan with TNS and then interactions, which were influenced by the ionic strength. Such influenced interactions were not observed, that was probably due to the strong solvation´s wrapping of the hyaluronan. Interactions were observed after the process of lyophilisation followed-up by the rehydratation of the samples. For the next study of interactions the riboflavin was chosen and was investigated the REES effect in the native hyaluronan in different concentrations of its different molecular weights. In this case were not observed any shifts in the emission maximum with the excitation wavelenght shift and that is why the interactions of hyaluronan with riboflavin were not demonstrated in the field of chosen concentrations. By using another probe alpha-tocopherol was investigated the associative behaviour of hyaluronan and moreover was observed anisotropy of alpha-tocopherol in different concentrations of different molecular weights of native hyaluronan. The anisotropy reached high values in contrast to the reference solute that was the mixture of glycerol and ethanol. The anisotropy depended more on the molecular weight than on the concentration of hyaluronan. Interactions of hyaluronan were also studied by using the polarity probe pyrene in different concentrations of different molecular weights of the hyaluronan. The pyrene 1:3 ratio did not show the concentration dependence within the chosen concentrations except for the molecular weight 253.9 kg mol–1. Both probes alpha-tocopherol and pyrene were performed by the process of lyophilisation followed-up by the rehydratation, which improved interactions of these probes with hyaluronan.
|
|
|
Adsorption of biologically active substances in colloidal solutions of aminoclay
Málková, Ivana ; Pekař, Miloslav (referee) ; Mravec, Filip (advisor)
This paper builds on a previous study of magnesium aminoclay and its interactions with biological compounds. The theoretical part deals with the research of the usage of aminoclay as a carrier in medical applications, the method of its formulation, the selection of biologically active compounds and a suitable method of varification. The experimental part deals with the synthesis of aminoclay, samples preparation and study of the adsorption behavior of the selected bioactive compounds under different conditions. The experimental part of the paper also includes varification of the suitability of the selected UV VIS spektrometry to determine the adsorption behavior of the biologically active compounds in colloidal aminoclay solutions.
|
|
|
Transport Properties of PVA Hydrogels
Nádvorník, Filip ; Trudičová, Monika (referee) ; Kalina, Michal (advisor)
This bachelor thesis focuses on the study of transport properties of PVA hydrogels. The preparation of PVA hydrogels was optimized using rheological tests and visual observation. The freeze – thawing method was used for the PVA gelation process. Probes carrying a charge on functional groups in aqueous media, namely methylene blue, eosin and riboflavin, were incorporated into PVA hydrogels during the preparation. The mechanical properties of these hydrogels were compared with those of pure PVA hydrogels. Diffusion tests were then carried out where the given dye was monitored from the hydrogel into the surrounding environment using UV-VIS spectroscopy. The obtained results showed that the hydrogel containing the probe with a positive partial charge (methylene blue) showed the greatest willingness to release the dye, while the hydrogel containing the probe without the charge (riboflavin) was released into the environment minimally.
|
|
|
Secondary metabolites in fungal pathogenesis
Veselý, Martin ; Čmoková, Adéla (advisor) ; Machová, Lenka (referee)
The ability of fungal pathogens to induce infection and later survive in its host is dependent on virulence factors. Often these factors are based on primary metabolites (hydrophobins, proteases, phospholipases, catalases etc.). Nonetheless many pathogen produced secondary metabolites are also involved in the infection process. Their true role during infection used to be rather undervalued. First part of this bachelor degree thesis aims to describe host-pathogen relation and afterwards introduce reader with some basic, commonly accepted virulence factors of fungi. In the second part of this thesis known roles of secondary metabolites are described in each stages of progressing infection. In the first stage a pathogen needs to create a suitable habitat on host tissues to ensure growth. This is in part done by antimicrobial substances (...). In later stages pathogen prevents phagocytosis of its spores by host (melanins). Successful infection is often accompanied with host tissue damage that is induced by production of cytotoxic substances (xanthomegnin, riboflavin) and immunoregulation of host immune system (gliotoxin, pseurotin). Last but not least there are virulence factors that ensure prolonged survival in host (siderophores). Fungal pathogens of poikiloterm animals are mostly not primary...
|
|
|
Adsorption of biologically active substances in colloidal solutions of aminoclay
Málková, Ivana ; Pekař, Miloslav (referee) ; Mravec, Filip (advisor)
This paper builds on a previous study of magnesium aminoclay and its interactions with biological compounds. The theoretical part deals with the research of the usage of aminoclay as a carrier in medical applications, the method of its formulation, the selection of biologically active compounds and a suitable method of varification. The experimental part deals with the synthesis of aminoclay, samples preparation and study of the adsorption behavior of the selected bioactive compounds under different conditions. The experimental part of the paper also includes varification of the suitability of the selected UV VIS spektrometry to determine the adsorption behavior of the biologically active compounds in colloidal aminoclay solutions.
|
|
|
Study of beer photodegradation by optical methods
Tayari, Tomáš ; Gabriel, Petr (advisor) ; Lustig, František (referee)
If beer is exposed to light radiation, it very quickly creates an undesirable unpleasant so- called lightstruck flavor. According to current ideas, 3-methyl-2-butene-1-thiol (MBT) is responsible for the lightstruck flavour in beer. The formation of MBT is associated with non- enzymatic reactions in which isohumulones and sulfuric components of amino acids and their derivatives emerge. Riboflavin (vitamin B2), which absorbs light and reacts with isohumulones in the excited state, acts as a photocatalyst. Light degrades riboflavin into its photoproducts. The aim of this work was to verify the possibilities of optical detection of beer photodegradation. An apparatus for detecting spectrally differentiated fluorescence intensity with a replaceable excitation LED source was constructed. The apparatus allows the excitation emission matrix of fluorescence (EEM) to be measured with selected excitation wavelengths. The fluorescence signal is scanned by a spectrophotometer with 90 ř offset to the excitation beam and corrected by its intensity which was detected in a straight line. The light source and detectors are connected to the measuring chamber via optical fibers. The fluorescence spectra of riboflavin, its photoproduct lumichrome and samples of fresh and defined light-damaged beer were measured on the...
|
|
|
Synthesis of soluble nature-inspired N, N-alkylated riboflavin derivatives, study of the effect of alkyl groups
Ivanová, Lucia ; Maier,, Lukáš (referee) ; Krajčovič, Jozef (advisor)
By flavin's unique structure, nature predestined riboflavin and its derivatives to the participation in redox processes within the bodies of all the living organisms. These biomolecules draw attention with intriguing optical properties and photosensitising abilities. Nature-inspired flavin derivatives share these qualities, and there is also a possibility of fine-tuning for the particular application from the chemical point of view. The thesis deals with two main aims. The first aim handles the synthesis of the trimer heteroaromatic precursor and 1,2-diketone. These key intermediates are essential for the future synthesis of the central aromatic core of the novel NH-free non-fused flavin derivative. The thesis introduces and verifies three approaches, including oxidation of diarylalkynes, nucleophilic addition of a corresponding organolithium compound to a Weinreb amide and benzoin condensation. The second aim covers the properties customization of NH-free fused systems by implementation of linear and bulky alkyl side-chains on the nitrogen atoms N1 and N3 of the alloxazine dilactam. N,N-alkylation introduced an increase in solubility in common organic solvents dichloromethane and chloroform. For the derivatives with 2-(adamantan-1-yl)ethyl substituents, high thermal stability was observed via TGA.
|
|
|
Synthesis and Characterization of New Organic Materials for Organic Electronics
Richtár, Jan ; Vícha,, Robert (referee) ; Weidlich,, Tomáš (referee) ; Krajčovič, Jozef (advisor)
Organická elektronika a bioelektronika zažívá v moderním věku obrovskou snahu o vývoj nových organických materiálů s vlastnostmi, které běžná elektronika na bázi křemíku obvykle nedosahuje. Tato práce se zabývá syntézou a charakterizací nových organických materiálů pro organickou elektroniku. Zaobírá se přípravou nových pentafluorsulfanylových heterocyklických stavebních bloků, alkylovaných vysokoúčinných organických pigmentů a bioinspirovaných organických -konjugovaných materiálů s modifikovatelnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi a racionálními syntetickými přístupy k jejich přípravě. Pentafluorsulfanylová skupina (SF5) je ceněna pro svou vysokou elektronegativitu, lipofilitu, tepelnou a chemickou stabilitu. Pozitivně ovlivňuje optické a elektronické vlastnosti, rozpustnost a stabilitu v často lepší míře než u zavedených CF3-analogů. Šesti a čtyřkrokovou syntézou byly připraveny dva typy derivátů 3-SF5-substituovaných pyrrolidinů, které mohou sloužit jako všestranné stavební jednotky pro začlenění do pokročilých aromatických a heteroaromatických -konjugovaných systémů prostřednictvím atomů dusíku jako fluorované terminální skupiny. Modelový derivát byl zaveden jako terminální skupina do elektronově chudého heteroaromatického systému nukleofilní substitucí. Vodíkovými můstky vázané vysokovýkonné organické pigmenty přitahují velkou pozornost díky svým působivým polovodivým vlastnostem, silné 2D molekulární asociaci, vysoké tepelné, chemické a fotochemické stabilitě a nízké toxicitě. Přesto jsou pouze omezeně rozpustné a zpracovatelné, což lze vyřešit zavedením solubilizačních skupin. Je známo, že obzvláště objemné rigidní skupiny nesoucí adamantyl zlepšují uspořádání molekulární struktury, tepelnou stabilitu a výsledné vlastnosti díky samoorganizační schopnosti adamantanu. Adamantylmethylová a adamantylethylová skupina byla zavedena do vybraných barviv a pigmentů ze skupiny karbonylových azaacenů, rylen-diimidů a indigoidů pomocí nukleofilní substituce se zaměřením na zvýšení rozpustnosti a zpracovatelnosti při zachování tepelné stability a efektivní molekulární organizaci v pevné fázi. Fyzikálně-chemické studie série derivátů quinacridonu a epindolidionu ukázaly srovnatelnou, nebo vyšší tepelnou stabilitu než u nesubstituovaných derivátů, dobrou rozpustnost v organických rozpouštědlech, silnou fluorescenci v pevné fázi a roztoku v oblasti VIS a unikátní krystalovou strukturu pozorovanou z RTG analýzy. Flaviny jsou všudypřítomné bioinspirované organické materiály s nepostradatelnými biologickými funkcemi, výhodnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, chemickou a aplikační všestranností. Cílem práce byla modifikace optických, elektronických, elektrochemických, tepelných a dalších vlastností rozšířením -konjugovaného systému syntetizovaných materiálů. V první fázi byly navrženy dva syntetické přístupy pro přípravu série NH-nesubstituovaných flavinů, u kterých byly provedeny komplexní fyzikálně-chemické studie. Poté byly navrženy dva přístupy k syntéze N,N'-dialkylovaných flavinů s inkorporovaným butylovým, adamantylethylovým a triethylenglykolovým substituentem. Alkylací byla zvýšena rozpustnost v organických rozpouštědlech a vodném prostředí, zesílena fluorescence v pevné fázi a v roztocích a modifikovány tepelné vlastnosti v závislosti na zavedeném alkylovém substituentu.
|
guest ::
