Ферроценсодержащие порфирины тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.08 ВАК РФ

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ им А.Н. Несмеянова Российской академии наук

ОСИПОВА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА

ФЕРРОЦЕНСОДЕРЖАЩИЕ ПОРФИРИНЫ: СИНТЕЗ И СВОЙСТВА

02.00.08 — Химия элементоорганических соединений 02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

На правах рукописи

005553814

23 ОКТ 2014

Москва 2014 г.

005553814

Работа выполнена в лаборатории механизмов реакций Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН).

Научные руководители:

доктор химических наук Белоусов Юрий Анатольевич

кандидат химических наук Сименел Александр Александрович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор

доктор химических наук, профессор

Боев Виктор Иванович

Российский государственный аграрный университет-МСХА имени К. А. Тимирязева

Коваленко Леонид Владимирович

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук

Защита диссертации состоится «13» ноября 2014г. в II часов на заседании Диссертационного совета Д 002.250.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, ул. Вавилова, д. 28.

С диссертацией можно ознакомиться, в библиотеке ИНЭОС РАН. Автореферат разослан 2014 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002.250.01 . л __

кандидат химических наук /г В.А. Ольшевская

ОБ1ЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Особенности строения ферроцена, его ароматические свойства и реакционная способность позволяют получать широкий спектр различных производных. Стабильность ферроцена в водной и аэробной средах, уникальные электрохимические свойства позволили использовать соединения ферроцена в биологических исследованиях. Известно, что производные ферроцена, содержащие в своей структуре гетероциклический фрагмент эффективны по отношению к грибковым и бактериальным инфекциям, малярии, ВИЧ, а также проявляют противоопухолевую активность. Преимуществом соединений ферроцена является их низкая токсичность.

Производные порфиринов в настоящее время эффективно используются в фотодинамической терапии (ФДТ). ФДТ — метод лечения онкологических заболеваний, некоторых заболеваний кожи или инфекционных заболеваний, основанный на применении светочувствительных веществ — фотосенсибилизаторов и видимого света определёшюй длины волны. Порфирины также тестируются на выявление активности под действием ультразвукового излучения для такого перспективного и селективного метода, как сонодинамическая терапия (СДТ). Неоспоримым преимуществом метода СДТ по сравнению с ФДТ, является возможность воздействия на опухоли, расположенные глубоко в тканях и органах.

Известны соединения, в которых ферроценсодержащий фрагмент связан через сопряжённые или насыщенные спейсеры по /?- атому пиррола в порфирине или а-связан с центральным атомом металла, внедренным в порфириновый цикл. В данной работе представлен подход к синтезу ферроценсодержащих порфиринов, позволяющий работать независимо с двумя составляющими компонентами молекулы ферроценилпорфирина — отдельно с ферроценилгетероциклическими соединениями и отдельно с производными порфирина. Варьирование расположения электроно-донорных и электропо-акцепторных заместителей при гетероцикле и относительно самого ферроцена даёт возможность синтезировать ферроценилгетероциклические порфирины с различным типом связывания ферроцена и гетероцикла.

Цель работы. Разработка эффективных методик синтеза

ферроценилгетероциклических производных порфиринов, исследование их строения, физико-химических свойств и биологической активности.

Научнап новизна и практическая значимость работы. Предложен удобный способ получения ферроценилгетероциклических порфиринов с помощью реакции восстановительного аминирования аминопорфирина и различных карбонилсодержащих гетероциклических производных ферроцена. Разработаны препаративные методы синтеза пиразольных производных ферроцена, получен ряд ферроценсодержащих азолов с С-С и C-N связью между ферроценом и гетероциклическим фрагментом. Предложен синтетический подход для получения 1,2,3-триазолсодержащих ферроценилпорфиринов. Отработаны методики аналитического разделения и определения энантиомерного избытка синтезированных соединений методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

В опытах in vitro выявлена сонодинамическая активность некоторых производных ферроценилпорфиринов. Полученные соединения могут рассматриваться в качестве перспективных моделей при создании противоопухолевых препаратов для химио- и сонодинамической терапии онкологических заболеваний.

Апробация работы. Результаты работы представлены на конференциях-аттестациях «Веснянка» ИНЭОС РАН (г. Москва, 2009 - 2013 гг.), «3-й Молодёжной конференции ИОХ РАН, посвященной 75-летию со дня оспования ИОХ РАН» (г. Москва, 2009 г.), International conference «Topical problems of organometallic and coordination chemistry V Rasuvaev lectures» (г. Нижний Новгород, 2010 г.), 11-й Международной конферепции по координационной и физической химии порфиринов и их аналогов (ICPC-11) (г. Одесса, Украина, 2011 г.), VI International Conference «Chemistry of Nitrogen Containing Heterocycles (CNCH-2012)», (Kharkov, Ukraine, 2012 г.), Международной междисциплинарной паучно-техпической конференции «Биологически активные вещества и материалы: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения» (п. Новый Свет, Крым, Украина, 2013 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей в рецензируемых журналах и тезисы 6 докладов на научных конференциях.

Объём и структура диссертации. Материал диссертации изложен на 133 страницах и включает 5 таблиц, 49 схем, 35 рисунков. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы.

Диссертадионное исследовшше выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты «мол а» №14-03-31469, «а» №14-03-00980).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

5,10,15,20-Тетрафенилпорфирин был синтезирован в качестве исходного соединения конденсацией пиррола и бензальдегида в пропионовой кислоте. Его модификация в 5-(я-аминофенил)-10,15,20-трифенилпорфирин позволяет использовать свободную аминогруппу для превращения первичного амина в новые типы порфиринсодержаших соединений.

1. Синтез пиразолферроценов со связью С-С

1-Арил-3-ферроценил-4-формилпиразолы 4а,б синтезированы в две стадии. Реакцией ацетилферроцена 1 с арилгидразинами 2а,б получены арилгидр&зоны ацетилферроцена За,б, которые вводили в реакцию с комплексом Вильсмейера (схема 1). Следует отметить, что промежуточно образующиеся гидразоны За,б являются нестабильными соединениями, и поэтому они были сразу без выделения введены в реакцию циклизации.

о

о

н,с " '

СНз МН, • НС1 с2Н^ОН ^р/ РОСУДМФА

СНзОК, ^ ^

1 2а,б За,6 4а, Я = С6Н5 выход 84%

46, Я = /?-С,шН7 66%

Схема 1.

Структура ферроценилпиразолальдегида 46 установлена методом рентгеноструктурного анализа (РСА). Видно (рис 1.), что в кристаллическом состоянии циклопентадиенильные кольца ферроценового ядра находятся в заслонённой конформации, а угол между плоскостями пиразола и замещенного циклопентадиенильного кольца составляет ~ 26°.

Рисунок 1. Молекулярная структура 1-(/?-нафтал)-3-ферроценилпиразол-4-карбальдегида 46. Некоторые длины связей (А) и валентные углы (°): С(6)-С(11) = 1.465(3), Ы(2)-С(15) = 1.424(2), Ы(1)-С(11) = 1.334(2); С(11)-Ы(1)-К(2) = 104.77(15), С(13)-Ы(2)-СЦ5) = 128.41(16), С(12)-С(11)-€(6) = 129.90(18), С(13)-С(12}-С(14) = 124.64(18).

Для синтеза изомерных альдегидов в качестве исходных реагентов были выбраны сложные эфиры пиразолкарбоновых кислот.

Ферроценоилпировиноградный эфир 6 был получен конденсацией ацетилферроцена 1 с диэтилоксолатом 5. В качестве основания использовали трет-бутилат калия в бензоле (схема 2). Выбор растворителя обусловлен тем, что в бензоле калиевая соль ферроцетаилпировиноградного эфира нерастворима и выпадает в осадок, что облегчает выделение продукта реакции. О

О О

СН,

Ре

СН,

1. г-ВиО"К /С6Нб

г. сн,с1, / сн,соон

я'е О

О. Г.Н-,

1

Выход 85%

Схема 2.

Ферроценоилуксусный эфир 8 получали по схожей методике. Его формилирование диметилацеталем ДМФА приводит к образованию соответствующего эфира 9 с выходом 80% (Схема 3).

О О

о 1.<-виО-к*/с6н6

Ре + НзС-0А0,СНз 2.СН2С12/СН3СООН ^

о

17 8 Выход 85%

О о о о

г

ре РМАРМБ ь'с

I

8 9 Выход 80%

Схема 3.

Сложные эфиры 6 и 9 были введены в реакцию с фенилгидразином в этаноле при катализе уксусной кислотой (схема 4). Необходимо отметить, что при циклизации с гидразинами образуется только один продукт, т.е. реакция циклизации проходит региоселективно. Эфиры ферроценилпиразолкарбоновых кислот 10,11 были трансформированы в соответствующие альдегиды 12,13 в две стадии.

о о п-б /г(

с6н5кннн2 1)Ь1АМ4

г'е О СН,СООН/С,Н5ОН ^

6 2,м*°! £ 6

о о

2п51.

10 12

0'СН3 Н

^ЛЛ0'013 с6н5кнкн2 цилщ,

V N + -—---- ¿е ----к

I СН3СООН/С2Н5ОН Г J 2)Мп02 (I)

9 11 13

Схема 4.

1.1. Восстановительное аминирование ферроценнлпиразолкарбальдегидов

Для синтеза ферроцепсодержащих порфиринов была исследована реакция восстановительного аминирования порфиринамина (ТФП) с соответствующими формальными гетероциклическими производными ферроцена. Чтобы подобрать оптимальные условия, была проведена модельная реакция взаимодействия ферроценилформилпиразолов 4а,б, 12,13 с ларо-хлоранилином 14.

Как было ноказано, наилучшие выходы были достигнуты при кипячении ракционной массы в 1,2-дихлорэтапе, и использовании в качестве восстановителя триацетоксиборогидрида натрия. Были получены ферроценовые производные 15а-г хлоранилина с выходами до 63% (схема 5, стр. 8).

15а 156 15в 15г

Выход 60% 58% 63 % 38%

Схема 5.

Однако при взаимодействии изомерных ферроценилфенилформилпиразолов 4а,б, 12, 13 с аминотетрафенилпорфирином 16 продукты восстановительного аминирования были получены только в случае производного 1-фенил-5-ферроценил-3-пиразолкарбальдегида 17 (схема 6, стр.9 ).

Варьирование условий реакции для других альдегидов не приводит к получению целевых продуктов. По-видимому, это связано со стерическими затруднениями, вызванными не только аминокомпонентой, по и близостью к карбонильной группе ферроценового заместителя.

о о

¿и ¿¿3

12

13

с2п4сг2, д

1) Н2ТРР-МТ2

16

2)КаВН(ОАс),

17

Выход 62%

Схема 6.

Действительно, при проведении реакции с рядом ферроценилазол альдегидов 18а-ж, где ферроцен максимально удалён от формильной группы, получены продукты 19а-ж реакции восстановительного аминирования аминотетрафепилпорфирина с выходами до 65% (схема 7).

о ООО

«=Д> «аДл"

20а

206

С11,

20» С1Н.С1,

20д

ОСНз Н3С 20е 20*

1)Н2ТТР-МН; 2^аВНСОАс),

о^н"

4 ¿А ^¿Г^Ь^Ф ^Ф

21а

Выход 51%

216

65%

21в

63%

21г

65%

21д

60%

21е

65%

21ж

57%

Схема 7.

Замена ферроценового фрагмента на фенил (дифенилформилпиразолы 20, 21, аналогичные 4Ь и 13) приводит к образованию обоих изомеров 22 и 23 в реакции восстановительного аминирования (схема 8, стр. 10). Таким образом, именно стерические факторы влияют на протекание данной реакции в случае использования производных ферроцена.

23 Выход 42%

Схема 8.

2. Синтез пиразолферроценов со связью С-Лг Другим направлением работы являлось получение ферроценилпорфирипов, в которых пиразол связан с ферроценовым остатком по связи С-ЛГ (рис.2).

Рисунок 2.

Первым этапом данной работы являлось исследование региоселективности реакции ферроценилалкшшрования этилового эфира З-метил-5-пиразолкарбоновой

кислоты 25 в двухфазной водно-органической системе, при катализе борфтористоводородно й кислотой.

Известно, что в условиях кислотного катализа ферроценилкарбинолы, содержащие гидроксильную группу у а-углеродного атома, образуют устойчивые а-ферроценилкарбокатионы, которые взаимодействуют с нуклеофилами. Однако при проведении данной реакции, папример, в уксусной кислоте, как в ледяной, так и разбавленной, при высоких температурах, помимо образования карбениевых ионов, происходит протонирование иуклеофилов и окисление исходных и конечных ферроценовых соединений до солей феррициния. Это снижает выходы целевых продуктов и осложняет их очистку. Избежать этих процессов можно, если проводить реакцию ферроценилалкилирования в двухфазной водно-органической системе с использованием 48% борфтористоводородиой кислоты. При этом, ферроценилкарбинолы находятся в органической, а кислота — в водной фазах, и карбениевый центр активно взаимодействует с нуклеофилами. При этом сам ферроценовый фрагмент (как в продуктах, так и в исходных спиртах) не окисляется. Реакция протекает в течение 5-10 минут, при комнатной температуре для ферроценилметил-, -этил-, -пропилкарбинолов, и в течение 20 минут — для ферроцепилфешшметапола. Выходы продуктов реакции высокие, часто количественные.

При взаимодействии этилового эфира 5-метил-З-пиразолкарбоновой кислоты 25 с ферроценилкарбинолами 24а-г получены продукты реакции алкилирования по атому азота, наиболее удаленному от электроноакцепторной сложноэфирной группы. О характере замещения в пиразольном кольце свидетельствуют данные двумерной 'Н и "С ЯМР-спекгроскопии. Так, в спектрах НМВС, наблюдается взаимодействие метилиденовых протонов с атомами углерода пиразольного кольца при метальном заместителе. В случае замещения по другому атому азота наблюдалась бы корреляция метилиденовых протонов с атомами углерода пиразольного кольца, несущими сложноэфирную группу.

О

г5 26а: Н, выход 96%

266: 13> 96%

26в: Я=С2Н5, 84% 26г: 1(-Сй115 92%

Схема 9.

Рисунок 3. Молекулярная структура этил 1-ЛНферроценилметил)-5-метил-3-ниразолкарбоксилата 2ба.

Длины связей: С(11)-С(6) = 1.506(4); С(П)-Щ) = 1.476(4); Ы(1)-С(14) = 1.369(4); N(1)-N(2) = 1.354(4); С(14)-С(16) = 1.494(5); С(12)-С(15) = 1.480(5). Валентные углы: С(6)-С(11)-Ы(1) = 111.9(3); С(11)-ВД-С(14) = 127.9(3); М(2)-Ы(1)-С(14) = 113.9(3); И(2)^(1)-С(11) = 118.1(3); С(12)-К(2)-И(1) = 103.6(3).

Кроме реакции с этиловым эфиром 5-метил-З-пиразолкарбоновой кислоты 25 было исследовано алкилирование ферроценилкарбинолами и других несимметрично замещенных гетероциклов, таких как 5-метил-З-трифторметщширазол, 5-(2-тиенил)-3-трифторметилпиразол, 2-метил-4-нитроимидазол, 5-нитробензимидазол. При этом алкилируется атом азота, наиболее удалённый от электроноакцепторной группы. Таким образом, было показано, что провести региоселективно реакцию ферроценилалкилирования при кислотном межфазном катализе возможно только с такими несимметрично замещенными гетероциклами, в которых имеется существенное различие между электронными эффектами заместителей, причем

электроноакцепторная группа должна находиться в непосредственной близости от одного из реакционных центров.

Восстановление полученных сложных эфиров 26а-г проводили при их взаимодействии с ашомогидридом лития в абсолютном ТГФ (схема 10).

м-к

I

Бе

28а, Л = Н, выход 95% 286, & = СН3 94%

28в, Я = С2Н5 93% 28г, Я = С6Н5 90%

Схема 10.

Спирты 27а-г были окислены до альдегидов 28а-г диоксидом марганца в хлористом метилене. Реакцию проводили при интенсивном перемешивании, при комнатной температуре.

Данные рентгеноструктурного анализа для эфира 26а, спирта 27в и альдегида 286 (рис 3, 4,5) подтверждают, что реакция алкилирования этилового эфира 5-метил-З-пиразолкарбоновой кислоты ферроценилкарбинолами при межфазном кислотном катализе действительно проходит региоселективно.

Рисунок 4. Молекулярная структура 1-Лг-(ферроценилпропил)-5-мстил-3-пиразолкарбинола 27в. Длины связей: С(11)-С(6) = 1.5102(14); С(11)-Ж1) = 1.4672(13); Ы(1)-С(16) = 1.3611(13); Ы(1)-Ы(2) = 1.3651(12); С(16)-С(18) = 1.4933(15); С(14)-С(17) = 1.5017(15). Валентные углы: С(6)-С(11)-Ж1) = 112.56(8); С(11)-Ы(1)-С(16) = 127.83(9); Ы(2)-Ы(1)-С(16) = 111.89(9); М(2)->}(1)-С(11) = 120.25(8); С(14)-Ы(2)-Ы(1) = 105.16(9).

II, С

п ^

Ре

ЦА1Н4

он

N-14

ТИР, Д -¡ф^ СН2С12,Д

26а. К = II 27а, И. = Н, выход 96%

Ш, Я = СН3 27В, Я = СН3 95%

26в, Я = С2Н5 27в, й. = С7Н5 92%

26г, й = С<,Н5 27г, Я = СбН5 90%

Рисунок 5. Молекулярная структура 1-/У-(ферроценштэтил)-5-метил-3-пиразолкарбальдегида 286. Длины связей: С(11)-С(6) = 1.5057(16); С(11)-Ы(1) = 1.4840(15); И(1)-С(15) = 1.3757(14); 1Ч(1)-М(2) = 1.3403(14); С(15)-С(17) = 1.4924(17); С(13)-С(16) = 1.4549(17). Валентные углы: С(6)-С(11)-М(1) = 108.38(9); С(11)-М(1)-С(15) = 127.55(10); М(2)-И(1)-С(15) = 112.63(10); Н(2)-Ы(1)-С(11) = 119.54(9); С(13)-К(2)-И(1) = 104.53(10).

При взаимодействии синтезированных карбонильных соединений с 5-(и-

аминофенил)-10,15,20-трифенилпорфирином 16 в опробированных условиях получены

28л, В.-С2Н5 29й, К = С,н'5 61%

28г, Я - С6Н5 29г, И = С6Н5' 59%

Схема 11.

2.1. Разделение энантиомеров и определение зиантиомерного избытка методом ВЭЖХ

В продуктах ферродснилалкилирования, кроме производного ферроценилметанола, присутствует хирапьный атом углерода. Совместно с сотрудниками лаборатории стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН к.х.н.

М.М Ильиным и к.х.н. М.М. Ильиным-мл., используя метод ВЭЖХ, разработаны методики аналитического разделения рацемических смесей некоторых синтезированных соединений. В качестве хиральной стационарной фазы использовали целлюлозу и амилозу, модифицированные карбамидом (колонки З-АтуСоа! и СЫгасе1 00) (элюент - гексан-изопропанол = 9:1). В таблицах 1 и 2 приведены результаты аналитического разделения рацемических смесей полученных соединений (к'- фактор удерживания а - фактор разделения). В процессе хирального разделения происходит образование стереоспецифических водородных связей между гетероатомами водорода карбаматных групп и гетероатомами ферроценилазолов.

Таблица 1. Энантиомерное разделение рацемических смесей

ферорценил(алкил)пиразолов

Соединение к\, к\ а Соединение к\, к\ а

О ^Г^-СНз Ре 266 1.04, 1.32 1.27 О "зС-^Г^Н р'с 28в 6.72, 7.25 1.08

он ЧАуУ ы-ы ^Э^-сНз Бе ^ 276 1.98, 2.23 1.13 О НзСу^О-^115 ы-ы Ре Ф 26г 7.08, 7.80 1.10

0 ы-ы Бе 28в 1.50,2.05 1.36 ОН НзС-у^ ы-и Ре 1.91,2.15 1.12

0 н3су>А0.од 2бв 1.80, 2.01 1.12 о Ре 28г 8.15, 8.65 1.06

Понятно, что при разделении ферроценилпорфиринов константа удерживания значительно увеличивается по сравнению с константами удерживания для ферроценил(алкил)пиразолов (см таб. 1, 2).

Таблица 2. Энантиомерное разделение рацемических смесей ферорценилпиразолпорфиринов

Соединение k'i, к'2 a

N-N h /"N НМД w Fe о 296 6.07, 6.94 1.14

N-N H /-N HN"A w Fe Q 29b 15.25, 16.45 1.08

г„ л _ >NH N4 У© N-N H /-N HN-Л w JL О 29г 12.52, 13.14 1.05

2.3. Синтез оптически активного 1-Лг-(ферроценилэтил)-5-метил-3-мстил-(5-(л-аминофен11л)-10,15,20-трифенилпорфирин)пиразола

На примере 1-(5)-ферроценилэтанола 30, полученного га энантиомерного

продукта изучена возможность получения ферроценилгетероциклического порфирина

г. оптически активной форме (схема 12). Показано, что :'а ключевой стадии

фероценнлалкилнровация эфира З-метил-5-пиразолкарбоновой кислоты 1-(5)-ферроценилэтаиолом наблюдалось сохранение энантиомерного избытка с сохранением конфигурации.

он

'СН3 НАг , НПГ„

ЩС^уХ^СгЩ

НзС^А-н

К'-Ы

СН,С1, - н,о

Ие

снэ ЦЦАЦ^/ТНР.А 2) Мп021СН2С121Д

^^СНз Рс

5 30

31

ы-кн

НА*=НзС-^уЛ0,С!Н5 о

К-К Н

КаВН(ОАс)3

С2Н4С12 Д ь'е 3

5 ее 97%

33 Выход 65%

Схема 12.

Так как последующие реакции не затрагивают хиральный центр, то и в продуктах реакции наблюдается сохранение конфигурации и энантиомерного избытка. Все последующие продукты также относятся к 5-ряду. Таким образом, показана возможность синтеза ферроценилпорфиринов в энантиомерно обогащением виде.

Схема 13.

Известно, что в сонно- и фотодинамической терапии онкологических заболеваний применяют металлокомплексы порфиринов. Нами проведепо металлирование ферроценилпорфирина 17 ацетатами цинка(Н), меди(Н) и марга!ща(П) в смеси

растворителей хлороформ - метанол. В результате получены металлопорфирипы 34а-в, с количественными выходами (схема 13, стр. 17).

Триазолсодержащие ферроценшшорфирины, в которых 1,2,3-триазол является линкером, связывающим ферроценовый фрагмент с порфириновым, получены при взаимодействии 1,3-дикарбонильных производных ферроцена с азидопорфирином (схема 14, стр. 18). Азидопорфирин предварительно получен по реакции диазотирования аминопорфирина, с последующим замещением диазогруппы на азидную под действием азида натрия. Следует отметить, что реакция [3+2] циклоприсоединения протекает без применения солей меди, но необходимым является наличие сильных электроноакцепторных заместителей Строение продуктов реакции 36, 38 установлено на основании данных двуменой ЯМР-спектроскопии на ядрах 'Н и "С. Реакция протекает региоселективно.

3. Триазолсодержащие ферроценнлпорфирипы

& о

+

б

Выход 60%

37

35

3»

Выход 43%

Схема 14.

4. Сонодпнамическая активность ферроценилгетероциклнческпх порфиринов

Совместно с сотрудниками кафедры радиохимии химического факультета МГУ A.J1. Николаевым и С.Е. Мазиной были проведены предварительные исследования полученных соединеиий на соподинамическую активность. Цитотоксический эффект двух полученных соединений был исследован на клетках Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк). Бактериальпую культуру выращивали на гелевой среде РСА Standard Methods agar при температуре 37°С. Для опыта готовили суспензию клеток бактерий в стерильном изотоническом растворе хлорида натрия, смывая бактериальные клетки с гелевого субстрата в раствор. Суспензию бактериальных клеток (5 мл) и экспериментального вещества вносили в сосуд со звукопрозрачным дном. Сосуд помещали в термостатируемую ванну с водой при температуре 37°С над ультразвуковым излучателем (0.88 МГц) и подвергали суспензию ультразвуковому воздействию 5 мин при интенсивностях ультразвука 1.5 Вт/см2. Затем 1 мл суспензии переносили на стерильную среду в чашку Петри со средой культивирования. Чашки Петри помещали в воздушный термостат. Температура в термостате для культивирования бактерий составляла 37СС. Результат бактериального роста оценивали через 24 часа, подсчитывая количество колониеобразующих единиц в опытных и контрольных образцах. Эксперименты проводили в двухкратной повторности. Итоговый результат оценивался в процентном соотношении контроль/опыт.

Выявлен собствешплй цитотоксический эффект изучаемых соединений. При воздействии ультразвука отмечено усиление цитотоксического эффекта. Эффекты исследовались в двух концентрациях 20 мкМ и 40 мкМ. Больший цитотоксический эффект проявило соединение 296. Эффект оказался настолько выраженным, что в концентрации 40 мкМ даже без воздействия ультразвука выживших клеток не остаётся.

Таблица 3.

№ соед. Концентрация 2x10° М Концентрация 4x10° М

Выжившие клетки, %

Без ультразвука Ультразвук Без ультразвука Ультразвук

17 79 59 38 20

296 66 30 0 0

Таким образом, результаты предварительных биологических испытаний свидетельствуют о принципиальной возможности использования ферроценилпиразолпорфиринов для соиодинамический терапии онкологических заболеваний.

Выводы

1. Разработаны методы синтеза ферроценсодержащих порфиринов, в которых ферроцен связан с порфирином через различные азотсодержащие гетероциклические спейсеры. Получены ферроцепилгетероциклические порфирины с С-С и С-Я типом связывания между ферроценом и гетероциклическим фрагментом.

2. Разработаны методики аналитического разделения рацемических смесей некоторых ферроценилалкилазолов и ферроцепилпорфирипов на эпантиомеры методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

3. Синтезирован в оптически активной форме 1-ЛГ-(ферроценилэтил)-5-метил-3-метил-(5-(я-аминофенил)-10,15,20-трифенилпорфирин)пиразол.

4. Получены металлокомплексы 7п(П), Си(11) и Мп(П) для 1-фенил-5-ферроценил-3-(5-(и-аминофепил)-10,15,20-трифенилпорфирин)пиразола и 1-Аг-(ферроцениютил)-5-метил-3-метшт-(5-(/»-ам1шофенил)-10,15,20-трифенилпорфирин)пиразола.

5. Предварительные испытания полученных ферроценсодержащих порфиринов на сонодинамическую активность показали собственный цитотоксический эффект, усиленный при воздействии ультразвука.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах

1. Е.Ю. Осипова, A.A. Сименел, А.Н. Родионов, В.В. Качала, К.Я. Жеребкер. Получение 1-(^-нафтил)-3-ферроцепилпиразол-4-карбальдегида и синтезы на его основе // Вестник МИТХТ. - 2009. - Т. 4(№ 2). - С. 100 - 105.

2. А.Н. Родионов, A.A. Сименел, Ю.С. Некрасов, В.В. Качала, Е.Ю. Осипова, К.Я. Жеребкер // Восстановительное аминирование ферроценилформштиразолов // Изв. АН. Сер. хим. - 2010. - № 2. - С. 397 - 402.

3. A.A. Rodionov, A.A. Siraenel, A.A.Korlyukov, V.V. Kachala, S.M. Peregudova, K.Ya. Zherebker, E.Yu.Osipova. Synthesis and properties of 5-ferrocenyl-lH-pyrazole-3-carbaldehydes // J. Organomet. Chem. - 2011. - Vol. 696. - P. 2108-2115.

4. E.Yu. Osipova, A.N. Rodionov, A.A Simenel, N.V. Konovalova, V.V. Kachala, Synthesis of ferrocene-modified porphyrins by the reductive amination reaction// Macroheterocycles. - 2011. - Vol. 4 (№ 2). - P. 124 - 126.

5. E.Yu. Osipova, A.N. Rodionov, A.A. Simenel, Yu.A. Belousov, O.M. Nikitin V. V. Kachala. Application of reductive amination reaction for preparation of ferrocene-modified porphyrins // J. Porphyrins Phthalocyanines. - 2012. - Vol. 16. -P. 1225 -1232.

6. E.IO. Осипова, A.A. Сименел, А.Н. Родионов, В.В. Качала. Региоселективность реакции алкилирования гетероциклов ферроценилкарбинолами в условиях межфазного катализа // Журп. орган, химии. - 2012. - Т. 48, вып. 11. — С. 1449 - 1454.

7. ЕЛО. Осипова, А.Н. Родионов, A.A. Сименел, В.В. Качала Синтез ферроценсодержащих порфирипов II III Молодёжная конференция ИОХ РАН, посвященная 75-летию со дня основания ИОХ РАН. - Москва. — 2009. - С.113.

8. E.Yu. Osipova, A.N. Rodionov, A.A. SimeneL, N.V. Konovalova, V.V. Kachala The reductive amination of ferrocenylpyrazole carboxaldehydes with aminoporphyrine // Russian conference «Chemistry of organoelement compounds: results and prospects». -Moscow,-2009.-P.38.

9. E.Yu. Osipova, A.A. Simenel, Yu.A. Belousov and S.M. Peregudova The modification of porphyrins by ferrocenylheterocyclic compounds // International conference «Topical Problems of Organometallic and Coordination Chemistry». -N. Novgorod, Russia. -2010.-P.70.

-2210. Е.Ю. Осипова, А. А. Сименел, Ю.А. Белоусов, А.Н. Родионов Ферроценилпорфирины как уникальные биологические структуры // Научно-практическая конференция «Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения». - Новый Свет, Крым, Украина.-2011,-С.135.

11. E.Yu. Osipova, A.A. Simenel, Yu.A. Belousov, A.N. Rodionov The aminoalkylation reaction for the synthesis of ferrocenyl heterocyclic porphyrins // VI International Conference Chemistry of Nitrogen Containing Heterocycles (CNCH-2012). -Kharkov, Ukraine.-20I2.-P.lll.

12. Е.Ю.Осяпова, A.A. Сименел, Ю.А. Белоусов, А.Н. Родионов, A.JI Николаев. Синтез ферроценилгетероциклических порфиринов для применения в сонодинамической терапии рака // Международная междисциплинарная научно-техническая конференция «биологически активные вещества и материалы: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения», Новый Свет, Крым, Украина.-2013.-С.93.

Подписано в печать:

01.10.2014

Заказ № 10248 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru