text size

Synthesis of novel helquats and their properties

Notice: I hereby declare that I am aware that the information acquired from theses published by Charles University may not be used for commercial purposes or may not be published for educational, scientific or other creative activities as activities of person other than the author.
Title:
Synthesis of novel helquats and their properties
Title (in czech):
Syntéza nových helquatů a jejich vlastnosti
Type:
Dissertation
Author:
Vishwas Joshi, M.Sc., Ph.D.
Supervisor:
RNDr. Filip Teplý, Ph.D.
Opponents:
doc. Ing. Vladimír Šindelář, Ph.D.
Mgr. Jiří Míšek, Ph.D.
Thesis Id:
117346
Faculty:
Faculty of Science (PřF)
Department:
Department of Organic Chemistry (31-270)
Study programm:
Organic Chemistry (P1402)
Study branch:
-
Degree granted:
Ph.D.
Defence date:
01/02/2018
Defence result:
Pass
Language:
English
Abstract (in czech):
Abstrakt Předmětem této dizertační práce je syntéza nových helquatů, studium jejich vlastností, např. nelineárně-optické vlastnosti, cílově specifické fluorescenční light-up vlastnosti, molekulární rozpoznávání (zahrnující chirální rozpoznávání dvouvláknové DNA s použitím opticky čistých helquatových barviv) a jejich aplikovatelnost založená na těchto vlastnostech. Byly syntetizovány čtyři nové helquaty obsahující aktivované methylové skupiny a jeden z těchto helquatů byl úspěšně v gramovém měřítku rozštěpen na enantiomery pro následné aplikace. Syntéza funkcionalizovaných helquatových derivátů byla vyvinuta za použití Knoevenagelovy kondenzace helquatu s aktivovanými methylovými skupinami s různě substituovanými aromatickými a heteroaromatickými aldehydy. Tato metodika otevřela snadný přístup ke strukturně rozmanité knihovně více než 500 sloučenin skrze nechromatografické purifikace ve středních až vysokých výtěžcích. Zástupci této knihovny sloučenin byly prozkoumány v následujících směrech: jako nové nelineárně optické chromofory, cílově specifické fluorescenční ligth-up próby pro rozpoznávání cílů jako heparin nebo dvouvláknová DNA. Několik helquatových derivátů vykazovalo fluorescenční light-up v přítomnosti AT bohatých DNA sekvencí. Tato vlastnost byla dále detailně studována s použitím různých spektroskopických technik. Aplikace jedné z těchto sloučenin, HeliDye1, jakožto fluorescenční próby pro mikroskopii, gelovou elektroforézu a průtokovou cytometrii byly demonstrovány. Ve spolupráci s teoretickými chemiky jsme byli též schopni identifikovat možné vazebné módy molekul interagujících s dvouvláknovou DNA.
Abstract:
Abstract The subject of this thesis comprises synthesis of novel helquats, exploration of their different properties, such as nonlinear optical properties, target-specific fluorescence light-up properties, molecular recognition properties (including chiral recognition of dsDNA using enantiopure helquat dyes) and their applicability based on these properties. Four novel helquats containing activated methyl groups were synthesized and one of the synthesized helquats has been successfully resolved in gram scale into two separate enantiomers for further applications. Synthesis of functionalized helquat derivatives employing Knoevenagel condensation reaction between helquats having activated methyl groups and various substituted aromatic and heteroaromatic aldehydes has been developed. This methodology opened an easy access to a structurally diverse library of more than 500 compounds via chromatography-free purifications in moderate to high yield. Members of this compound library have been explored in various directions: as novel nonlinear optical chromophores, target-specific fluorescence light-up probes for recognition of targets like heparin and dsDNA. Few helquat derivatives have shown fluorescence light-up in presence of AT-rich DNA sequences. This feature has been further studied in detail using various spectroscopic techniques. Applications of one of these compounds, HeliDye1, as a fluorescent probe for microscopy, gel electrophoresis and flow cytometry has been demonstrated. In collaboration with theoretical chemists, we were also able to identify possible binding modes of the dsDNA interacting compound.
Documents
Download Document Author Type File size
Download Text of the thesis Vishwas Joshi, M.Sc., Ph.D. 11.23 MB
Download Abstract in czech Vishwas Joshi, M.Sc., Ph.D. 319 kB
Download Abstract in english Vishwas Joshi, M.Sc., Ph.D. 484 kB
Download Opponent's review doc. Ing. Vladimír Šindelář, Ph.D. 660 kB
Download Opponent's review Mgr. Jiří Míšek, Ph.D. 256 kB
Download Defence's report 335 kB
Download Errata Vishwas Joshi, M.Sc., Ph.D. 705 kB