Vibrační spektroskopie farmakologicky významných molekul: Studium L-DOPA a jeho deuterovaných derivátů

• Thesis title in Czech: Vibrační spektroskopie farmakologicky významných molekul: Studium L-DOPA a jeho deuterovaných derivátů
• Thesis title in English: Vibrational spectroscopy of pharmacologically important molecules: Study of L-DOPA and its deuterated derivatives
• Key words: L-DOPA, DFT, Ramanův rozptyl, Ramanova optická aktivita, IR, VCD
• English key words: L-DOPA, DFT, Raman scattering, Raman optical activity, IR, VCD
• Academic year of topic announcement: 2017/2018
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: RNDr. Václav Profant, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 11.12.2017
• Date of assignment: 11.12.2017
• Confirmed by Study dept. on: 20.03.2018
• Date and time of defence: 22.09.2020 09:00
• Date of electronic submission: 30.07.2020
• Date of submission of printed version: 30.07.2020
• Date of proceeded defence: 22.09.2020
• Opponents: Ing. Jakub Kaminský, Ph.D.
• Advisors: prof. RNDr. Vladimír Baumruk, DrSc.

Guidelines

1. Seznámit se se základy vibrační spektroskopie a naučit se obsluhovat IR, Ramanovský, VCD a ROA spektrometr.
2. Vypracovat rešerši pokrývající řešenou problematiku - struktura L-DOPA, jeho biologická role, farmakologické využití, atd.
3. Změřit vibrační spektra L-DOPA a několika jeho deuterovaných derivátů.
4. Seznámit se se základy kvantově mechanických výpočtů molekul a jejich vlastností.
5. Provést simulace vibračních spekter L-DOPA a jeho deuterovaných analogů se zahrnutím vlivu různých modelů rozpouštědla.
6. Analyzovat změřená a vypočítaná spektra a identifikovat charakteristické spektrální rysy svázané s konkrétní deuterací. Kvantifikovat přesnost simulací v závislosti na různých výpočetních parametrech.

References

Stephens, P.J.; Devlin, F.J.; Cheeseman, J.R. VCD Spectroscopy for Organic Chemists. CRC Press, 2012.
Nafie, L.A. Vibrational Optical Activity: Principles and Applications, John Wiley & Sons, 2011.
Ješko, E. Diplomová práce, MFF UK, 2016.
Kapitán, J. Dizertační práce, MFF UK, 2006.
Profant, V. Dizertační práce, MFF UK, 2017.
Profant, V.; Jegorov, A.; Bouř, P.; Baumruk, V. Absolute Configuration Determination of a Taxol Precursor Based on Raman Optical Activity Spectra, J. Phys. Chem. B, 2017.

Preliminary scope of work

Aminokyselina dihydroxyfenylalanin (L-DOPA, levodopa) je prekurzor neurotransmiteru dopaminu využívaný pro léčbu Parkinsonovy nemoci. L-DOPA je na rozdíl od samotného dopaminu schopen pronikat přes hemoencefalickou bariéru a v mozku je pak dekarboxylována na dopamin. L-DOPA má však velmi krátký biologický poločas (doba, za kterou dojde k odbourání ½ látky) a do mozku se tak dostane jen 1-3% z podaného množství. Nedávné výzkumy však prokázaly, že deuterované deriváty L-DOPA lépe odolávají enzymatickému štěpení a mají tak lepší terapeutický účinek.
Pro výzkum a charakterizaci chemických sloučenin s farmakologickými účinky je využívána celá řada fyzikálních metod. Jednou z nich je vibrační spektroskopie, nedestruktivní metoda založená na interakci elektromagnetického záření se vzorkem, která umožňuje velice přesnou identifikaci studované látky (kvalitativní analýza) i stanovení množství této látky ve vzorku (kvantitativní analýza). Varianta vibrační spektroskopie citlivá na chirální uspořádání studované látky se nazývá vibrační optická aktivita (VOA) a spadají pod ní dvě odlišné techniky – Ramanova optická aktivita (ROA) a vibrační cirkulární dichroismus (VCD). Nezbytnou součástí kvalitativní analýzy jsou i kvantově mechanické simulace, které umožňují detailní interpretaci naměřených spekter.
Náplní magisterské práce bude experimentální studium L-DOPA a jeho deuterovaných derivátů metodami vibrační spektroskopie (IR absorpce, Ramanův rozptyl, Ramanova optická aktivita) i kvantově mechanické simulace vedoucí k detailní interpretaci spekter.