Синтез и биологические свойства конъюгатов полиэдрических гидридов бора с нуклеозидами, страница 9

Соединения подобного типа мало изучены,поэтому в настоящей работе рассмотрены подходы к синтезу неизвестныхранее конъюгатов борных кластеров с 2’-дезоксиаденозином/аденозином и 5этинил-2’-дезоксиуридином.663.2. Синтез конъюгатов клозо-додекаборатного аниона и бис(1,2дикарболлид)кобальта с аденозином и 2’-дезоксиаденозиномСреди канонических нуклеозидов производные аденозина и 2’дезоксиаденозина представляют особый интерес, так как они принимаютучастие во многих физиологических процессах и входят в состав некоторыхферментов, АТФ и нуклеиновых кислот.Аденозин – эндогенный пуриновый нуклеозид, осуществляющиймежклеточнуюобеспечиваютпередачусигналов,гомеостатическоекоторыевосстановлениеклеток в процессе клеточного стресса и повреждения.Благодаря этой функции аденозин является сильнымпротивовоспалительнымагентом,способствуетбыстрому заживлению ран и регенерации тканей.Аденозиныворганизмеучаствуютвпроцессахэнергетическогометаболизма. Аденозин-фосфаты: АМФ (аденозин-5’-монофосфат), АДФ(аденозин-5’-дифосфат), АТФ (аденозин-5’-трифосфат) поддерживаются вравновесии аденилат-киназой (АК).

Аденозин-трифосфат (АТФ) – это однаиз самых важных молекул, которая является субстратом для РНКполимеразы, и осуществляет захват и передачу свободной энергии клеткам.ЦиклАДФ-АТФпредставляетсобойуниверсальныймеханизмтрансформации энергии окисления в энергию биосинтетических процессов.Другой аденозин-фосфат (циклический аденозин 3’,5’-монофосфат) являетсявторым мессенджером и играет важную роль в регуляции клеточногометаболизма. Он осуществляет внутриклеточное распространение сигналовнекоторыхнейромедиаторов,факторовроста,гормоновидругихрегуляторных молекул, которые не могут проходить через клеточнуюмембрану76.В связи с этим необходимо разрабатывать подходы к синтезуконъюгатов 2’-дезоксиаденозина/аденозина и его биологически важных67аналогов, содержащих новые типы модификаций. Следует отметить, что вотличие от борсодержащих уридинов и тимидинов, борсодержащие 2’дезоксиаденозины/аденозины мало изучены и представлены в литературелишьнемногочисленнымипримерами.Первымборсодержащим2’-дезоксиаденозиновым производным был его цианоборатный аддукт 58.23Позже был описан конъюгата аденозина с п-карбораном, связанным через 2’ОН-группу187.60Дезоксиаденозин,модифицированныйбис(1,2-дикарболлид)кобальтом 208, был получен по реакции раскрытия оксониевогоцикла активной 6-экзо-NH2-группой защищенного нуклеозида.67 Тот жеподход был применен для синтеза первого модифицированного аденозина сундека-боратным анионом 8029.

Во всех этих конъюгатах борный кластерсвязан с аденозином или 2’-дезоксиаденозином либо через экзо-аминогруппу пуринового основания, которая участвует в образовании водородныхсвязей двойной спирали ДНК, либо через гидрокси-группу рибозы,участвующую в процессе фосфорилирования (рисунок 4).Рисунок 4Нами были синтезированы конъюгаты 2’-дезоксиаденозина/ аденозинасклозо-додекаборатнымсоединеннымчерез8-оеаниономиположениеоснования.68бис(1,2-дикарболлид)кобальтом,соответствующегопуриновогоВажным свойством циклических оксониевых производных [B12H12]2- и[(C2B9H11)Co(C2B9H11]- является их способность подвергаться реакциямраскрытия оксониевого цикла различными нуклеофилами, что делает ихудобными синтонами для получения биоконъюгатов, которые потенциальномогут найти применение в медицине77.

Примерами таких производныхявляются уже упомянутые соединения 80, 187, 208. Этот наиболееэффективный метод и был применен для получения целевых конъюгатов.Излитературыизвестно,чтооксониевыепроизводныеклозо-додекаборатного аниона и бис(дикарболлид)кобальта легко подвергаютсяреакциямраскрытияобразованиемоксониевогосоответствующихциклатретичнымиаммонийныхсолейаминамиссхорошимивыходами.71,78 Поэтому, мы поставили задачу синтезировать производныеаденозина и 2’-дезоксиаденозина с NR2-группой в боковой цепи. Одним изосновных путей модификации аденозинов по восьмому положению являетсясинтез их 8-бром-производных79,80 и последующее замещение атома бромаразличными нуклеофилами, включая амины81. Нами было показано, что 8бромдезоксиаденозин 224а и 8-бромаденозин 224б с хорошими выходамиреагируютснесимметричнымN,N-диметилэтилендиаминомиN,N-диметилпропилендиамином при кипячении в течение 5 часов с образованиемновых производных 225а,б и 226а, соответственно (схема 64).Схема 6469Строениеполученныхсоединенийбылоспектроскопии ЯМР.

Например, в спектре ЯМРдоказано1методомН 225а наблюдалисьхарактерные сигналы протонов сахарного остатка рибозы: два уширенныхсинглета при 5.85 (OH-3’) и 5.31 (OH-5’) м.д., триплет при 6.33 м.д. (H-1’) ичетыре мультиплета при 4.39 (H-4’) и 3.89 (H-3’), 3.64 (H-5’) и 2.00 (H-2’)м.д..

Также наблюдались сигналы протонов пуринового основания: синглетпри 7.90 м.д. (Н-2) и уширенные синглеты NH2-группы при 6.35 м.д. (NH2-6),NH-группы при 6.83 м.д. (NH-8), два мультиплета при 3.45 (CH2NH) и 2.43(CH2N(CH3)2) м.д. и синглет при 2.18 м.д. (N(CH3)2). В спектре ЯМРС13соединения 225а наблюдались пять слабопольных сигналов пуринового ядрапри 152.8 (C-8); 151.5 (C-4); 149.8 (C-2); 149.0 (C-8); 117.4 (C-5) м.д.; четыресигнала сахарного остатка при 87.9 (C-1’), 83.4 (C-4’), 71.8 (C-3’), 62.0 (C-5’),38.1 (C-2’) м.д.; три сигнала атомов углерода заместителя в 8-ом положениипри 58.4 (CH2N(CH3)2), 45.7 (N(CH3)2) и 40.3 (CH2NH) м.д.. В спектре ЯМР 1Нсоединения 225б в отличие от спектра соединения 225a дополнительнопроявляется уширенный синглет при 5.22 м.д.

(OH-2’), сигнал Н-1 протонарибозы при 5.88 м.д. проявляется в виде дуплета и сигнал Н-2’ протонасмещается в слабое поле (3.63. м.д.). В спектре ЯМР 13С соединения 225б посравнению с соединением 225a сигнал атома углерода С-2’ смещается всторону более слабого поля (70.7 м.д.).Далее мы изучили взаимодействие модифицированных нуклеозидов сдиоксониевыми производным бис(1,2-дикарболлид)кобальта 203 и клозододекабората217.Былопоказано,чтомодифицированные2’-дезоксиаденозины 225а и 226а раскрывают оксониевый цикл 203, 217 и 231диметиламино-группойвСH3CNсобразованиемсоответствующихконъюгатов в виде четвертичных аммонийных солей 227-230, 232 и 233 схорошими выходами (схема 65).70Схема 65Цвиттер-ионный конъюгаты с бис(1,2-дикарболлид)кобальтом 227 и228 были выделены методом флеш-хроматографии, а производные клозододекаборатного аниона 229, 230 и 232 – осаждением из метанола в видецезиевой соли.

Следует отметить, что соединения 227 и 228 являютсяпервымиконъюгатами2’-дезоксиаденозинанаосновебис(1,2-дикарболлид)кобальта, где не затрагивается 6-экзо-NH2-группа. Соединения229, 230 и 232, 233 являются первым конъюгатами клозо-додекаборатногоаниона с 2’-дезоксиаденозином.71Важным преимуществом предложенного метода является то, что всесоединения могут быть получены в большом количестве, и при этом нетребуется защищать гидрокси-группы сахарного остатка.СтруктурыполученныхсоединенийдоказаныметодамиЯМР.Основной особенностью их ЯМР 1Н спектров было смещение сигналовN(CH3)2- протонов в область более слабого поля в соединениях 227 и 229 (3.2м.д.) по сравнению с исходными нуклеозидами 225а и 225б (2.4 м.д.), чтодоказывает образование аммонийной соли.Однако попытки получить конъюгаты на основе борных кластеров 203,217 и 231 с аденозином из производного 225б были безуспешны.

Реакции203, 217 и 231 с 225б в абсолютном CH3CN и ДМФА не дали целевыхконъюгатов (схема 66), поскольку растворимость соединения 225б как восновных органических растворителях, так и в воде весьма ограничена.Например, в процессе нагревания 203 и 225б в смеси растворителейCH3CN/H2O (в соотношении 1:1) преимущественно образовалось описанноеранее соединение78 [(C2B9H11)Co(C2B9H10OCH2CH2OCH2CH2OH)]-, то естьпродуктраскрытияоксониевогопроизводного203гидроки-группой.Аналогичное производное было получено при нагревании цезиевой соли 217и 225б в воде,71 то есть [B12H11OCH2CH2OCH2CH2OH]2-. Эти два соединениябыли синтезированы в результате взаимодействия OH- с 203 и 217.Подтвержением этому являются данные ЯМР-спектров, которые полностьюсоответствуют описанным в литературе.

Из реакционной смеси не былвыделен исходный аденозин 225б. По-видимому, образовались продуктымежмолекулярного замещения 2’-OH-группы в аденозине NMe2-группой,либоимеламестомежмолекулярнаяполимеризация.предположения не были доказаны данными ЯМР-спектров.72ОднакоэтиСхема 66Чтобы избежать разложение и добиться растворимости в органическихрастворителях соединения 225б, мы защитили ОН-группы рибозы егобромпроизводного 224б диметил-трет-бутилхлорсиланом. Как и ожидалось,8-бром-2’,3’,5’-трис(диметил-трет-бутилсилил)-аденозинреагируетсN,N-диметилэтилендиаминомс23481образованиемдиметиламиноэтил)амино-(2’,3’,5’-трис(диметил-трет-бутилсилил)аденозина 235 (схема 67).73легко8-(2-Схема 67В отличие от соединения 225б его защищенный аналог 235растворяется в полярных органических растворителях и, поэтому, намноголегче вступает в реакцию с циклическими оксониевыми производными наоснове полиэдрических гидридов бора.

Было показано, что 203 реагирует с235 в CH3CN в течение часа при комнатной температуре с образованиемсоответствующего продукта раскрытия 236 с 81% выходом (схема 68).Строение236былодоказаноспектрамиэкспериментальную часть).Схема 6874ЯМР1НиС13(см.Стандартноеудалениедиметил-трет-бутилсилильнойзащитывсоединении 236 тетрабутиламмоний фторидом привело к новому конъюгатуна основе бис(1,2-дикарболлид)кобальта и аденозина 237 (схема 68). Однакона этом этапе возникли определенные проблемы. После снятия защитвыделение целевого конъюгата 237 осложнялось из-за трудности удаленияNBu4OH, образующегося в процессе реакции. Поэтому выход в этой, обычноколичественной реакции, составил всего 75%, а суммарный выход 61%,исходя из соединения 203.Было также показано, что циклическое оксониевое производное клозододекаборатного аниона 217 при нагревании реагирует с соединением 235 собразованием продукта 238.

А удаление силильных защит in situ привело кконъюгату 239, который был выделен в виде цезиевой соли (схема 69). Такимобразом, был получен новый конъюгат на основе клозо-додекаборатногоаниона и аденозина. Полученное соединение 239 было охарактеризованоспектром ЯМР (см. экспериментальную часть).Схема 69Одним из важнейших условий для БНЗТ рака является низкаяцитотоксичность потенциальных препаратов, поэтому на первом этапе мы75провели исследование на цитотоксичность борсодержащих нуклеозидов 227230, 232 и 233. Был проведён MTT-тест*, используемый для оценкицитотоксичности противоопухолевых соединений в эксперименте, которыйоснован на способности дегидрогеназ живых клеток восстанавливатьнеокрашенные формы 3-(4,5-диметил)тиазол-2-ил-2,5-дифенилтераразола доголубого кристаллического фармазана, растворимого в диметилсульфоксиде.Этоттестбылпримененсиспользованиемпервичнойкультурыфибробластов кожи человека.

Фибробласты культивировали 3 раза в течениесуток в присутствии тестируемых веществ в конечных концентрациях от 0,1до 100 μМ для каждой концентрации, после чего проводили стандартныйMTT-тест. В качестве отрицательного контрольного препарата служилДМСО, а в качестве положительного – дезоксиаденозин. МТТ-тест дляпроизводных клозо-додекабората 229, 230, 232 и 233 проводили дважды.Соединения 229, 230, 232 и 233 в концентрациях 0.1 – 100 μМ не обладаютцитотоксичностью и могут быть использованы в дальнейших биологическихиспытаниях на предмет включения в ДНК и селективного накопления враковых опухолях.