Автореферат (Свободные и координированные ионами Pt(II), Pd(II) тетразолилуксусные кислоты как перспективные скаффолды в синтезе новых биологически активных веществ)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИНСТИТУТ ХИМИИНа правах рукописиПротасАлександра ВладимировнаСВОБОДНЫЕ И КООРДИНИРОВАННЫЕ С ИОНАМИ Pt(II), Pd(II)ТЕТРАЗОЛИЛУКСУСНЫЕ КИСЛОТЫ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЕСКАФФОЛДЫ В СИНТЕЗЕ НОВЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХВЕЩЕСТВ02.00.10 – биоорганическая химияАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург20182Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего образования«Санкт-Петербургский государственный университет»Научный руководитель:доктор химических наук, профессор,Трифонов Ростислав ЕвгеньевичОфициальные оппоненты:Лахвич Фёдор Адамович,Доктор химических наук, профессор,Академик НАН Беларуси, главный научныйсотрудник Института биоорганической химииНАН Беларуси.Яковлев Игорь Павлович, СПФХУ,Доктор химических наук, профессор,заведующий кафедрой органической химииСанкт-Петербургского государственногохимико-фармацевтического университетаБелорусский государственный медицинскийуниверситетВедущая организация:Защита состоитсяиюня 2018 года вчасов на заседанииДиссертационного совета 212.232.28 по защите докторских и кандидатскихдиссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:199004, Санкт-Петербург, Средний пр., д.

41/43, химический факультет (БХА)С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. А.М. Горького,СПбГУ, Университетская наб., д. 7/9 и на сайте www.spbu.ruАвтореферат разослан «Учёный секретарьДиссертационного совета»2018 г.В.Н. Сорокоумов3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы: Тетразолы, редко встречающиеся в живой природе,являются известными фармакофорами и широко используются при разработке новыхвысокоэффективных лекарственных средств. Тетразолильный фрагмент являетсябиоизостерическим аналогом карбоксильной, цис-амидной и некоторых другихфункциональных групп.

Известно, что введение тетразолильного фрагмента вмолекулу биологически активного субстрата нередко способствует повышению егоэффективности и увеличению пролонгируемости действия при снижении общейтоксичности. На основе тетразолов был получен ряд высокоэффективныхлекарственных препаратов различного действия: лазартан, вальсартан, цефазолин,агонисты и антагонисты глутаматных рецепторов и др.Тетразолилуксусные кислоты и их производные можно рассматривать каканалоги природных аминокислот, в которых аминогруппа замещена натетразолильный фрагмент, что позволяет рассматривать их как перспективныескаффолды в синтезе новых биологически активных веществ.

Различные изомерыданных соединений обладают хорошей растворимостью в водных средах, могутвыступать в качестве кислоты или основания, а также обладают способностьюэффективно участвовать в различных межмолекулярных взаимодействиях. Варьируязаместители у атома азота тетразольного цикла можно добиться оптимальнойлипофильности данных соединений.

Несмотря на очевидную перспективностьданных соединений как ключевых скаффолдов при разработке новых биологическиактивных веществ, исследований в этой области недостаточно. Координационныесоединения ионов переходных металлов, содержащие тетразолилуксусные кислоты вкачестве лигандов, также могут проявлять различные виды биологическойактивности.Цель работы: Создание перспективных биологически активных веществ наоснове свободных и координированных с ионами Pt(II), Pd(II) тетразолилуксусныхкислот.Научная новизна:1. Cинтезировано несколько серий тетразол-1-ил- и тетразол-5-илуксусныхкислот, а также их эфиров и амидов, содержащих различные заместители втетразольном цикле (R = H, Alkyl, CH2CH2OH).

Строение и состав полученныхсоединений доказаны комплексом физико-химических методов (1Н, 13С{1H} ЯМР- иИК-спектроскопия, рентгеноструктурный анализ монокристаллов, синхронныйтермический анализ, элементный анализ, масс-спектрометрия высокого разрешения).При использовании в качестве исходных субстратов энантиомерно чистыхприродных аминокислот методом высокоэффективной жидкостной хроматографиибыла исследована их частичная рацемизация, степень которой зависит от структурыисходного субстрата и условий реакции. Вероятный механизм данного процессавключает образование циклических интермедиатов.2. Исследована активность некоторых тетразолильных аналогов аминокислот вотношении штамма вируса гриппа А H1N1.

Показано, что значительнуюпротивовирусную активность и высокую селективность проявили (2S)-5(бензилокси)-5-оксо-2-(1H-тетразол-1-ил)пентановая кислота (IC50 = 19.5 мкг/мл, SI =417) и (2S)-2-(1H-тетразол-1-ил)-3-фенилпропановая кислота (IC50 = 20 мкг/мл, SI =15).3. Синтезированы транс-комплексы ионов Pt(II), Pd(II) с тетразол-1-ил- итетразол-5-илуксусными кислотами, их эфирами и амидами (R= t-Bu, iso-Pr,CH2CH2OH) в качестве лигандов в присутствии 1М HCl и метилового или этиловогоспиртов.

Установлено, что природа спирта, а также его относительное количествосущественно влияют на комплексообразование. Так, в случае добавления этанола креакционной смеси, этерификация наблюдается уже при 5% (w/w), в отличие отметанола, для которого этерификация наступает лишь при увеличении концентрациидо 50%.

Координация тетразолилуксусных кислот приводит к незначительнымизменениям в химических сдвигах в спектрах ЯМР 1H и 13C{1H}. Согласно даннымсинхронного термического анализа, комплексы термически стабильны, а разложениепри повышенных температурах определяется разрушением лиганда.4. Согласно данным РСА, во всех случаях в координации с ионами Pd(II) и Pt(II)участвуют исключительно наиболее основные N(4)-атомы пиридинового типатетразолильных фрагментов с образованием плоскоквадратных транс-комплексов.При комплексообразовании значительных изменений в геометрии тетразольногоцикла не наблюдается. Некоординированные атомы кислорода карбоксильных группотвечают за формирование межмолекулярной пространственной кристаллическойструктуры, которая реализуется через систему межмолекулярных водородных связей.5.

Эффективность взаимодействия комплексов с ДНК изучена с помощьюразличных теоретических и экспериментальных методов in vitro: УФ-спектроскопия,спектроскопия кругового дихроизма, вискозиметрия, электрофорез, термическаяденатурация ДНК и молекулярный докинг. Установлено, что взаимодействие данныхкомплексов с ДНК может осуществляться посредством связывания с N7 атомомгуанина полинуклеотида, а также посредством связывания по малой борозде ДНК.6.

Исследовано взаимодействие координированных с ионами Pt(II), Pd(II)тетразолилуксусных кислот с сывороточным альбумином методами электроннойспектроскопии поглощения и испускания (флуориметрия). Показано, что константысвязывания Кbin исследуемых металлокомплексов с альбумином находятся вэффективном диапазоне (Кbin= 8.32 × 104 л∙M-1 - 1,61×105 л∙M-1). Согласнорезультатам теоретических расчетов, молекулярного докинга, наиболееблагоприятными сайтами связывания ионов платиновых и палладиевых комплексовявляется гидрофобная часть кармана в субдомене IIA (полость вокруг Trp-213).7. Антипролиферативная активность была исследована in vitro в отношенииклеточных линий рака человека.

Выраженную активность проявил транс-[PtCl2L2], L= этиловый эфир 2-трет-бутил-2Н-тетразол-5-илуксусной кислоты на клеточныхлиниях со следующими значениями IC50: 11.40 мкМ для клеток HT- 29 (карциноматолстой кишки), 11.02 мкМ в случае карциномы молочной железы MDA-MB-231 и5.86 мкМ для неопухолевых клеточных линий RC-124.Практическая значимость: Свободные тетразолилуксусные кислоты икоординированные с ионами Pt(II), Pd(II) могут рассматриваться как перспективныескаффолды при разработке новых высокоэффективных противовирусных и5противоопухолевыхсредств.Оптимизированныеметодысинтезатакихсоединениймогут быть использованы в масштабном лабораторном и опытнопромышленном синтезе.Апробация: Основные положения диссертации доложены и обсуждены на IVмеждународной конференции по неорганической и координационной химии:«Advances in synthesis and complexing» (Москва, 2017); XXVII МеждународнойЧугаевской конференции по координационной химии (Нижний Новгород, 2017); IVМеждународной конференции по медицинской химии «МедХим-2017» (Казань,2017); X Международной конференции молодых ученых по химии (Санкт-Петербург,2017); Кластере конференций по органической химии «ОргХим-2016» - Медицинскаяи биоорганическая химия» (Санкт-Петербург, 2016); IV-конференции «Современныепроблемы молекулярной биофизики», посвященной 105-летию со дня рождения Э.В.Фрисман, (Санкт-Петербург, 2016), XIII международная конференция «Свиридовскиечтения» (Минск, 2018).Публикации: По теме диссертации опубликовано 5 статей, рекомендуемыхВАК и входящих в базы цитирования WoS, Scopus и 7 тезисов докладов.Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения,аналитического обзора, обсуждения результатов, выводов, экспериментальной частии списка литературы.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ1.

Синтез тетразолильных производных уксусной кислотыТетразолсодержащие производные аминокислот различаются по взаимномурасположению функциональных фрагментов относительно асимметрического атомауглерода. Данные соединения можно разделить на следующие структурные типы:тетразолильный фрагмент находится в α-положении по отношению к аминогруппе(изостер карбоксильной группы); тетразолильный фрагмент находится в α-положениипо отношению к карбоксильной группе (замещение амино-группы); тетразолильныйфрагмент находится в боковой цепи аминокислоты (замещение другихфункциональныхгрупп);тетразолсодержащиеаналогинепротеиногенныхаминокислот, например, тетразолсодержащий аналог γ-аминомасляной кислоты, вкотором тетразолильный фрагмент замещает карбоксильную группу.1.1.

Тетразол-1-ил- и тетразол-5-илуксусные кислотыЭтиловый эфир 1Н-тетразол-5-илуксусной кислоты был синтезирован изэтилового эфира циануксусной кислоты, гидрохлорида диметиламмония и азиданатрия в среде ДМФА с последующим подкислением (схема 1).Этиловые эфиры 2-изо-пропил-2Н- и 2-трет-бутил-2Н-тетразол-5-илуксусныхкислот (2, 4) были получены селективным алкилированием этилового эфира 1Нтетразол-5-илуксусной кислоты изопропиловым и трет-бутиловым спиртамисоответственно с последующей перекристаллизацией из изопропанола.Также, этиловый эфир 1Н-тетразол-5-илуксусной кислоты был неселективноалкилирован бромэтанолом с последующим разделением изомеров методомколоночной хроматографии.