К 70-летию академика юнусова марата сабировича

СПЕКТРЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КАК МЕТОД
ИССЛЕДОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ 5-ФТОРУРАЦИЛА, ТРИПТОФАНА
И РЯДА ПРОИЗВОДНЫХ 1,2,4-ТРИАЗОЛОВ 
Ш.Х. Ганцев, Ф.А. Халиуллин, С.С. Остахов, В.П. Казаков
Башкирский Государственный медицинский университет 
450000, Уфа, ул. Ленина 3 
Институт органической химииУфимского научного центра РАН 
450054, Уфа, пр. Октября, 71 
[e-mail] 
Как известно, люминесценция позволяет определять весьма малые концентрации биоло-
гически активных веществ, что во все большей степени и применяется в медицине. Вместе с 
тем в исследовательской, лабораторной практике большой интерес вызывает чувствитель-
ность люминесценции к образованию координационных связей, структурным формам био-
логически активных соединений. При этом авторы привлекают спектры фотолюминесцен-
ции чаще, чем спектры возбуждения. Между тем последние не менее, а иногда и более ин-
формативны.
В докладе рассматриваются возможности, как люминесцентной спектроскопии, так и 
спектроскопии возбуждения на примере нескольких ярко флюоресцирующих биологически 
активных соединений, таких как 5-фторурацила, применяемого в онкологии, известной бел-
ковой молекулы триптофана и ряда недавно впервые синтезированных тиетан - производных 
1.2.4-триазолов.
Рассмотрена обнаруженная нами в водно-спиртовом растворе аномальная флюоресцен-
ция триптофана со второго, более высоколежащего уровня (S
2
→ S
0
) с максимумом при дли-
не волны 295 нм и установлено, что квантовый выход флюоресценции аминокислоты с этого 
уровня зависит от частоты возбуждающего света (то есть нарушается закон Вавилова). Осо-
бо следует подчеркнуть, что в чистых растворителях, как в воде, так и в абсолютизирован-
ном C
2
H
5
OH, излучательный переход со второго синглетно-возбужденного S
2
–уровня на ос-
новной не наблюдается. Показано, что возможность перехода со второго синглетно-
возбужденного S
2
-уровня аминокислоты на основной определяется процессами супрамоле-
кулярной самоорганизациии водно-этанольных растворов, что приводит к медленным, изме-
ряемым сутками, процессам изменения в спектрах люминесценции. “Аномальная” S
2
→ S
0 
ФЛ триптофана определяется процессами структурообразования водно-этанольных раство-
ров и это позволяет использовать ее в качестве люминесцентного зонда при исследовании 
динамики возникновения и разрушения супрамолекулярных ансамблей. Исследовано фото-
окисление триптофана в комплексах с уранил-ионом при их селективном возбуждении и оп-
ределены квантовые выходы окисления аминокислоты. Установлено, что фотосенсибилизи-
рованное уранил-ионом окисление, приводящее к катаракте, протекает по цепной реакции 
катион-радикалов триптофана с О
2
, а не по общепринятому механизму взаимодействия ка-
тион-радикала субстрата с супероксид-ионом 
-
О
2
. Взаимодействие О
2
c триптофаном идет 
через промежуточный диоксетан с образованием N-формилкинуренина, последующий гид-
ролиз которого приводит к кинуренину и муравьиной кислоте. Полученные результаты за-
ставляют по-новому взглянуть на процессы фотодеструкции белков, в частности приводя-
щих к такому распространенному заболеванию как катаракта.
На примере исследования спектров возбуждения 5-фторурацила – эффективного проти-
воопухолевого препарата, показана возможность анализа кето-енольных изомерных форм 
этой молекулы. Было обнаружено значительное несоответствие спектров поглощения и воз-
буждения, которое, как оказалось, обусловлено присутствием в равновесном растворе не-
скольких изомеров. Из теоретически возможных шести изомерных форм удалось выделить с 
помощью спектров возбуждения четыре. Проведено разложение полного спектра возбужде-

---

22
ния на компоненты, соответствующие разным изомерам. Таким образом, выделяя характер-
ные для каждого из них области возбуждения, удалось получить соответствующие каждой 
из форм полосы люминесценции. Так, при возбуждении светом 340 нм наблюдается флюо-
ресценция с максимумом 440 нм, которая отнесена к диенольной форме 5-фторурацила. Ра-
нее возможность спектрально-люминесцентной регистрации наименее устойчивого в ней-
тральной среде диенольного таутомера не принималась во внимание.
Продемонстрировано, что лабильное кето-енольное равновесие форм фторурацила в 
водных растворах может быть дифференцированно селективностью комплексообразования 
его таутомеров. В качестве комплексообразователя был выбран триптофан – аминокислот-
ный остаток белков, ответственный за их флюоресценцию. Установлено, что фторурацил 
тушит флюоресценцию белков в соответствие с уравнением Штерна-Фольмера: I
0
/I – 1 = K 
[Q] с константой К = 15×10
3 
л/моль. Показано, что с помощью спектров возбуждения могут 
быть идентифицированы минорные количества присутствующих в препарате изомеров, ко-
торые отнюдь не являются желательными для введения в живой организм. Оказалось, что 
при тушении флюоресценции триптофана сенсибилизированное свечение 5-фторурацила не 
регистрируется, несмотря на перекрывание спектров испускания аминокислоты и поглоще-
ния фторурацила. Это свидетельствует о статическом механизме тушения. При полном ту-
шении флюоресценции триптофана начинает регистрироваться спектр возбуждения фтору-
рацила, в котором наблюдается изменение соотношений интенсивности переходов в тауто-
мерах, а перегиб в области 340–370 нм, отнесенный к диенольной форме фторурацила пре-
образуется в максимум. Возбуждение в длинноволновом максимуме в присутствии трипто-
фана позволяет отчетливо регистрировать диенольную форму таутомера. Исследована 
флюоресценция крови в присутствии 5-фторурацила. Обсуждаются особенности изменения 
в спектрах в зависимости от концентрационных условий. Показано, что по тушению флюо-
ресценции крови можно количественно определять концентрацию 5-фторурацила от милли- 
до микро-молей. Полученные результаты открывают перспективу флюоресцентного титро-
вания многокомпонентных растворов биологических жидкостей в экспресс-анализе количе-
ственного определения 5-фторурацила, что весьма существенно при исследовании пролон-
гированных его лекарственных форм. Таким способом удается избежать трудоемкую стадию 
подготовки проб, характерную для спектрофотометрического метода.
Исследовались флюоресценция впервые синтезированных тиетан – производных 1,2,4-
триазолов, содержащие сульфидную, сульфоксидную и сульфоновые группы. Определены 
квантовые выходы люминесценции, влияние растворителя и комплексообразования с иона-
ми европия. Получены спектры возбуждения и люминесценции также и бромпроизводных 
1,2,4-триазолов, для которых характерно увеличение яркости свечения в красной области 
спектра, которое отнесено к запрещенным триплет-синглетным переходам, спектры возбуж-
дения которых лежат в зеленой области спектра. В спектре возбуждения проявляются два 
центра поглощения и соответственно две области в спектре испускания. Наличие двух изо-
лированных центров излучения и возбуждения с несомненностью можно отнести к одному 
фрагменту молекулы, а именно триазольному, ибо, как оказалось, другие фрагменты не яв-
ляются эмиттерами, а только дезактивируют возбужденные состояния.

---

23