Диссертация (Свободные и координированные ионами Pt(II), Pd(II) тетразолилуксусные кислоты как перспективные скаффолды в синтезе новых биологически активных веществ), страница 2

Выбор объектов исследованияобусловлен накопленным на кафедре Химии природных соединений опытомв области синтеза и изучения физико-химических свойств производныхтетразолаибиологическойихметаллокомплексов,активностивозрастающимтетразолильныханалоговинтересомикпроизводныхприродных аминокислот.Предметисследования:реакцииазидированияприродныхаминокислот, их аналогов и производных; реакции комплексообразования сих участием и хлоридами Pt(II), Pd(II); структурные, физико-химическиехарактеристики данных соединений, их биологическая активность.Научная новизна:1. синтезировано из соответствующих нитрилов и аминов несколькосерийтетразол-1-ил-итетразол-5-илуксусныхкислот,содержащихразличные заместители в тетразольном цикле (R = H, Alkyl, CH2CH2OH), атакже их эфиров и амидов. Строение и состав полученных соединенийдоказано комплексом физико-химических методов (13С{1H} ЯМР- и ИКспектроскопия, рентгеноструктурный анализ монокристаллов, синхронныйтермический анализ, элементный анализ).

В случае использования в качествеисходных субстратов энантиомерно чистых природных аминокислот впервыебыла обнаружена их частичная рацемизация, степень которой зависит отструктуры исходного субстрата. Методом высокоэффективной жидкостнойхроматографии была определена энантиомерная чистота полученныхсоединений. Был предложен вероятный механизм данного процесса,включающий образование циклических интермедиатов.2.

Исследованаактивностьнекоторыхтетразолильныханалоговаминокислот в отношении штамма вируса гриппа А H1N1. Показано, чтозначительную противовирусную активность и высокую селективность9проявили(2S)-5-(бензилокси)-5-оксо-2-(1H-тетразол-1-ил)пентановаякислота (IC50 = 19.5 мкг/мл, SI = 17) и (2S)-2-(1H-тетразол-1-ил)-3фенилпропановая кислота (IC50 = 20 мкг/мл, SI = 15).3. Синтезированы 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 присутствии 1М HCl и метилового или этилового спиртов.Определено, что природа как лиганда, так и металла не влияет на процесскомплексообразованнния. Установлено, что природа спирта, а также егоотносительноеколичествосущественновлияютнапроцесскомплексообразования.

Так, в случае добавления этанола к реакционнойсмеси в кислой среде, этерификация наблюдается в случае 5% (w/w), вотличие от метанола, для которого этерификация наступает лишь приувеличении концентрации до 50%. Координация тетразолилуксусных кислотприводит к незначительным изменениям в химических сдвигах в спектрах1H{13C} ЯМР. Согласно данным синхронного термического анализа,комплексытермическистабильны,аразложениеприповышенныхтемпературах определяется разрушением лиганда.

Т.о., свободные икоординированныететразолилуксусныекислотыдемонстрируютпринципиально схожий механизм разрушения.4. Согласно данным РСА, во всех случаях в координации с ионами Pd(II)иPt(II)участвуютпиридиновоготипаисключительнотетразолильныхнаиболееосновныефрагментовсN(4)-атомыобразованиемплоскоквадратных транс-комплексов.

В процессе комплексообразованиязначительных изменений в геометрии тетразольного цикла не наблюдается.Некоординированные атомы кислорода карбоксильных групп отвечают заформированиеструктуры,межмолекулярнойкотораяреализуетсяпространственнойчерезсистемукристаллическоймежмолекулярныхводородных связей.5. Эффективность взаимодействия комплексов с ДНК изучена с помощьюразличных теоретических и экспериментальных методов in vitro, таких как10УФ-спектроскопия, спектроскопия кругового дихроизма, вискозиметрия,электрофорез, термическая денатурация ДНК и молекулярный докинг.Установлено, что взаимодействие данных комплексов с ДНК можетосуществлятьсяпосредствомсвязываниясN7атомомгуанинаполинуклеотида, а также путём связывания по малой борозде ДНК.6.

Исследовано взаимодействие координированных с ионами Pt(II), Pd(II)тетразолилуксусныхкислотссывороточнымальбуминомметодамиспектроскопии ультрафиолетового поглощения и флуорометрии. Показано,что константы связывания Кbin находятся в эффективном диапазоне (Кbin=1,61×105 л∙M-1 – 8.32 × 104 л∙M-1). Согласно результатам молекулярногодокинга,наиболееблагоприятнымисайтамиионовплатиновыхипалладиевых комплексов является гидрофобная часть кармана в субдоменеIIA (полость вокруг Trp-213).7. Антипролиферативная активность оценивалась in vitro в отношенииклеточных линий человека.

Выраженную активность проявил транс[PtCl2L2], L = этиловый эфир 2-трет-бутил-2Н-тетразол-5-илуксуснойкислоты на клеточных линиях со следующими значениями IC50: 11.40 мкМдля клеток HT- 29 (карцинома толстой кишки), 11.02 мкМ в случаекарциномы молочной железы MDA-MB-231 и 5.86 мкМ для неопухолевыхклеточных линий RC-124.Практическая значимость: Свободные тетразолилуксусные кислотыи координированные с ионами Pt(II), Pd(II) могут рассматриваться какперспективные скаффолды при разработке новых высокоэффективныхпротивовирусных и противоопухолевых средств. Оптимизированные методысинтезатакихсоединений,втомчислеэнантиомерночистыхтетразолилкарбоновых кислот, могут быть использованы в масштабируемомлабораторном и опытно-промышленном синтезе.Апробация: Основные положения диссертации доложены и обсужденына IV международной конференции по неорганической и координационной11химии: «Advances in synthesis and complexing» (Москва, 2017); XXVIIМеждународной Чугаевской конференции по координационной химии(Нижний Новгород, 2017); IV Международной конференции по медицинскойхимии «МедХим-2017» (Казань, 2017); VIII Международной конференции похимии и химическому образованию «Свиридовские чтения» (Минск, 2018),X Международной конференции молодых ученых по химии (СанктПетербург, 2017); Кластере конференций по органической химии «ОргХим2016» - Медицинская и биоорганическая химия» (Санкт-Петербург, 2016);IV-конференциипосвященной«Современные105-летиюсопроблемыднямолекулярнойрождениябиофизики»,профессораЭмилииВениаминовны Фрисман, (Санкт-Петербург, 2016).Публикации: По теме диссертации опубликовано 5 статей и 7 тезисовдокладов.Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения,аналитическогообзора,обсуждениярезультатов,выводов,экспериментальной части и списка литературы.12ГЛАВА 1.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОРТЕТРАЗОЛЫКАК ПЕРСПЕКТИВНЫЕ АНТИПРОЛИФЕРАТИВНЫЕ АГЕНТЫ1.1.Основные типы и фундаментальные подходык синтезу тетразоловТетразолильныеилитетразолдиильныефрагментытетразоловвключены в структуру ряда физиологически активных соединений, в томчислелекарственныхсредств:антибактериальных,противовирусных,антигистаминных, цитостатиков, а также препаратов, действующих нацентральную нервную и сердечно-сосудистую системы. [1-8].

Известно, чтотетразолильные фрагменты малотоксичны и метаболически устойчивы,способны легко проникать через биологические мембраны [6]. Тетразолыявляются классическими биоизостерами карбоксильной, цис-амидной и др.функциональных групп. [1, 4, 6]. До недавнего времени не имелосьсистематизированныхданныхотносительноантипролиферативнойактивности тетразолсодержащих соединений. За последние 10-15 лет былопубликован ряд статей по данной теме, в которых была показанапротивоопухолеваяактивностьразличныхтиповсоединений(координационных ионов металлов с лигандами, содержащими тетразольныйцикл, тетразолильные аналоги или производные некоторых природныхсоединений и т.д.) [2, 3].

Было показано, что некоторые тетразолильныепроизводныепроявляютзаметнуюактивность.Вданномобзоресистематизированы имеющиеся на настоящее время данные для того, чтобывыделить наиболее перспективные структурные типы вышеназванныхсоединений как цитоостатиков.Тетразолы можно разделить на три основных типа, которыеотличаются по своим свойствам (схема 1.2):13•NH-незамещенные 5-R-тетразолы 1, содержащие подвижные протоныу атомов азота;•1,5-дизамещенныететразолы2,содержащиенепротонныйсодержащиенепротонныйзаместитель в положении 1 гетероцикла;•2,5-дизамещенныететразолы3,заместитель в положении 2.Схема 1.2NH-Незамещенные тетразолы 1 склонны к аннулярной таутомерии(Схема 3).

В зависимости от природы заместителя в положении 5гетероцикла, растворителя и других внешних условий, тетразолы могутсуществовать в виде 1Н- и 2Н-таутомеров 4, 5.Так, например, 5-алкил-, 5-арил- и 5-гетарилтетразолы существуютпреимущественно в форме 1Н-таутомера 4 в полярных растворителях и вкристалле, и в виде менее полярных 2H-таутомеров 5 – в газовой фазе и внеполярных растворителях [2, 9, 10].14Схема 1.3NH-Незамещённыететразолыявляютсядостаточносильнымикислотами Бренстеда. Так, величина рКа 5-незамещенного 1Н-тетразоларавна 4.7 [2, 9]. Тетразолы могут диссоциировать с образованиемароматических тетразолат-анионов 6. Сильные неорганические кислотыпротонируют один из атомов азота тетразола "пиридинового типа" (pKBH+ вслучае для 5-незамещенного-1Н-тетразола -2.68 [2, 9]) с образованиемпреимущественно 1H,4Н+-тетразолиевых ионов 7. 1-R-1Н-тетразолы 2 и 2-R2Н-тетразолы 3 не способны к таутомерии и значительно различаются посвоим свойствам.

1-Замещенные тетразолы 2 являются более полярными посравнению с изомерами 3 (схема 1.3) [2, 11]. Присутствие функциональныхзаместителей в гетероцикле обуславливает возможность существованиядругих видов таутомерии. Так, в случаях 5-гидрокси- и 5-тиотетразолов 8,преобладающим являются кето- и тиокетоновые формы 9 (схема 1.4) [2, 11].15Схема 1.4Известно, что NH-незамещенные 5-R-тетразолы и карбоновыекислоты, а также 1,5-дизамещенные тетразолы и цис-амиды карбоновыхкислот обладают сходными структурными, электронными и физикохимическими свойствами [1-4, 9, 12, 13]. Эти две пары были признаныбиоизостерами.Темрентгендифракционныхмоделированияпоказал,неменее,данныхчтонедавноипроведенныйрезультатовтетразолильныйанализтеоретическогофрагментправильнеерассматривать в качестве биоизостера фрагмента -X-COOH (где X = атом илигруппа атомов) [14].Широкий диапазон применения тетразолов обусловил развитиеметодов синтеза данных соединений.