Synthesis of 5-arylidene derivatives of 1,3-dimethylbarbituric acid and their application for imaging in biological cells

W dzisiejszych czasach podczas produkcji leków konieczne jest wykorzystanie nowatorskich technik, stosowanych podczas syntez, umożliwiając selektywną i efektywną manipulację systemami biologicznymi, przy minimalnym zakłócaniu naturalnych procesów biomolekularnych. Niniejsza praca dostarcza krótki przegląd zastosowań i osiągnięć z ostatnich 20 lat istnienia chemii bioortogonalnej. W pracy omówiono reakcje kondensacji Knevenagla, cykloaddycji Dielsa-Aldera z odwróconym zapotrzebowaniem elektronowym zastosowanej oraz ukazano w jaki sposób nowoczesne leki wprowadza się do organizmu i bada ich zachowanie podczas ligacji bioortogonalnej. W końcowej części wstępu skupiono się na mechanochemicznych aspektach prowadzenia reakcji oraz przedstawiono ogólny zarys mechanizmu dzięki któremu jest możliwe obrazowanie komórek przy pomocy sond oraz markerów fluorescencyjnych. W drugiej części pracy przedstawiono przegląd reakcji otrzymywania pochodnych kwasu barbiturowego, prowadząc reakcję kondensacji z zastosowaniem efektu „on water”. Opisano ścieżkę próby syntezy markerów fluorescencyjnych. Końcową częścią przeprowadzonych badań było zbadanie szybkości reakcji zachodzącej cykloaddycji wraz z otrzymanymi heterodienami.

Nowadays, it is necessary during drug production to use novel techniques, applied during synthesis, enabling selective and efficient manipulation of biological systems, with minimal disruption of natural biomolecular processes. This paper provides a brief overview of the applications and achievements of the last 20 years of bioorthogonal chemistry. The paper discusses Knevenagel condensation reactions, Diels-Alder cycloaddition with inverted electron demand applied, and shows how modern drugs are introduced into the body and studied for their behavior during bioorthogonal ligation. The final part of the introduction focuses on the mechanochemical aspects of conducting the reaction and provides an overview of the mechanism by which cell imaging with probes and fluorescent markers is possible. The second part of the paper presents an overview of the reaction to obtain barbituric acid derivatives, conducting the condensation reaction using the "on water" effect. The pathway for the attempt to synthesize fluorescent markers was described. The final part of the research carried out was the study of the reaction rate of the cycloaddition taking place with the obtained heterodienes.