Каталитическое циклоприсоединение диазопроизводных перспективных фармаконов и природных соединений к C60-фуллерену

Хузина, Лилия Линатовна

Каталитическое циклоприсоединение диазопроизводных перспективных фармаконов и природных соединений к C60-фуллерену тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Хузина, Лилия Линатовна АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Уфа МЕСТО ЗАЩИТЫ

2013 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Каталитическое циклоприсоединение диазопроизводных перспективных фармаконов и природных соединений к C60-фуллерену»

Автореферат диссертации на тему "Каталитическое циклоприсоединение диазопроизводных перспективных фармаконов и природных соединений к C60-фуллерену"

005060981

На правах рукописи

Хузина Лилия Линатовна

Каталитическое циклоприсоединение диазопроизводных перспективных фармаконов и природных соединений к Сбо-фуллерену

02.00.03 - Органическая химия 02.00.15- Кинетика и катализ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

б т\ ¿и о

Уфа-2013

005060981

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте нефтехимии и катализа Российской академии наук

Научный руководитель:

кандидат химических наук, Туктаров Айрат Рамилевич

Научный консультант:

доктор химических наук, член-корреспондент РАН Джемилев Усеип Меметович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Зорин Владимир Викторович

доктор химических наук, профессор Зайнуллин Радик Анварович

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии Уфимского научного центра РАН

Защита диссертации состоится « 18 » июня 2013 года в 14°° часов на заседании диссертационного совета Д.002.062.01 в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте нефтехимии и катализа Российской академии наук по адресу: 450075, Уфа, проспект Октября, 141. Тел./факс: (347) 2842750. E-mail: ink@anrb.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института нефтехимии и катализа Российской академии наук и с авторефератом на сайте ВАК Министерства образования и науки РФ.

Автореферат разослан « 18 » мая 2013 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета /.——'

доктор химических наук Шарипов Г.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Со времени открытия С60-фуллерена, особенно с момента разработки препаративных методов его получения, химия углеродных кластеров исключительно активно и широким фронтом развивается и в настоящее время превратилась в самостоятельную ветвь органической химии. Интерес к фуллеренам и их функциональнозамещенным производным обусловлен возможностью широкого применения последних в самых различных областях науки и техники. При этом наибольшую перспективность и практическую ценность представляют производные фуллерена для медицины и современной техники. В соответствии с литературными данными функциональнозамещенньге фуллерены обладают высокими

антиоксидантными, противоопухолевыми и противовирусными свойствами, а также представляют интерес в качестве рентгеноконтрастирующих агентов. Одним из распространенных методов синтеза органических производных углеродных кластеров является реакция Бингеля-Хирша, основанная на циклоприсоединении генерируемых in situ а-галогенкарбанионов к С60-фуллерену с образованием соответствующих метанофуллеренов. Альтернативным методом синтеза метанофуллеренов является термическое циклоприсоединение диазосоединений к углеродным кластерам. Однако главным недостатком данного метода является низкая селективность реакции и невозможность получения индивидуальных изомеров.

Несмотря на указанные недостатки с синтетической точки зрения реакция фуллеренов с диазосоединениями имеет наибольшую ценность, так как наряду с метанофуллеренами удается получать как гомофуллерены, так и пиразолинофуллерены. С внедрением методов металлокомплексного катализа в химию фуллеренов, а именно, в реакции с диазосоединениями стало возможным получение каждого из указанных выше изомеров в индивидуальном виде. Все эти реакции были изучены на примере простейших диазосоединений.

К моменту начала наших исследований в литературе практически отсутствовали сведения, касающиеся селективного циклоприсоединения диазосоединений сложной структуры, синтезированных на основе фармакозначимых соединений, в том числе природных, к Сет-фуллерену в присутствии металлокомплексных катализаторов.

Исходя из вышеизложенного, мы поставили перед собой задачу широкого использования металлокомплексных катализаторов в реакции С60-фуллерена с диазопроизводными известных и перспективных фармаконов, в том числе природных метаболитов с целью разработки эффективных методов ковалентного связывания биологически активных соединений с С60, что приведет, как мы предположили, к созданию потенциальных лекарственных средств нового поколения для лечения наиболее опасных заболеваний человека. Постановка подобной задачи является весьма актуальной, так как согласно литературным данным, известна способность молекулы фуллеренов снижать токсичность с одновременным пролонгированным действием биологически активных соединений в организме человека, а также эффективно и адресно доставлять фармаконы к больным клеткам.

Цель исследования. Разработка эффективных каталитических методов ковалентного связывания С6(гфуллерена с диазопроизводными фармакозначимых и природных соединений, а также проведение биологических испытаний наиболее перспективных образцов синтезированных гибридных фуллереновых молекул.

Научная повита. В работе получены следующие наиболее важные результаты:

Разработан эффективный метод ковалентного связывания С6о-фуллерена с фармакозначимыми диазосоединениями, полученных последовательным ацилированием

фармаконов различной структуры, содержащих гидроксильные группы, с помощью глицина с последующим диазотированием синтезированных соединений по аминогруппе. Полученные таким образом диазосоединения вводили в реакцию с С6()-фуллереном, катализируемую Pd(acac)2-PPh3-EtjAl.

Установлено, что в зависимости от соотношения исходных компонентов каталитической системы циклоприсоединение диазосоединений к С60-фуллерену проходит с образованием метанофуллеренов, либо термически стабильных пиразолинофуллеренов.

По аналогии с диазоацетатами впервые изучено каталитическое циклоприсоединение к С60-фуллерену диазоамидов различной структуры.

Показано, что диазоамиды, синтезированные на основе ацилированных глицином природных и синтетических фармакозначимых аминов различной структуры, в условиях каталитической реакции взаимодействуют с С60-фуллереном с образованием индивидуальных пиразолинофуллеренов. Наличие заместителя в а-положении исходного диазосоединения приводит к образованию термически малостабильных пиразолинофуллеренов, которые легко превращаются в метанофуллерены.

В развитие проводимых исследований, на основе природных карбоновых кислот синтезированы соответствующие диазокетоны, которые легко циклоприсоединяются к Сбо-фуллерену в присутствии 20 мол.% трёхкомпонентной каталитической системы Pd(acac)2-PPh3-Et3Al с образованием гибридных молекул. В качестве модельных фармаконов в данной реакции выбраны кислота Тролокс и токоферилоксиуксусная кислота, проявляющие антиоксидантные и противоопухолевые свойства.

Впервые осуществлен синтез оптически активных метанофуллеренов каталитическим циклоприсоединением хиральных диазокетонов, синтезированных на основе оптически активных L- и D- а-аминокислот, к С60-фуллерену под действием трехкомпонентного катализатора Pd(acac)2-PPh3-Et3Al. С использованием дериватизирующего реагента установлено, что оптическая чистота синтезированных циклоаддуктов фуллерена превышает 98%.

Проведены первичные фармакологические испытания наиболее перспективных образцов синтезированных гибридных молекул на основе фуллерена на антиоксидантные, противоопухолевые и противовоспалительные свойства.

Практическая ценность работы. Разработаны препаративные методы ковалентного связывания фармакозначимых диазосоединений с С60-фуллереном. Проведен первичный биологический скрининг на противоопухолевую, противовоспалительную и антиоксидантную активность наиболее перспективных образцов синтезированных гибридных молекул на основе Сво-фуллерена.

Апробаиия работы. Основные положения работы были представлены на International Symposium «Advanced Sciense in Organic Chemistry» (2010, Miskhor, Crimea), Международном симпозиуме «Химия алифатических диазосоединений: достижения и перспективы» (2011, С.-Петербург), Joint International Conference «Advanced Carbon Nanostructures ACN'» (2011, St. Petersburg), XIX Мендеелевском съезде по общей и прикладной химии (2011, Волгоград), Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Успехи синтеза и комплексообразования» (2012, Москва), Всероссийской конференции «Органический синтез: химия и технология» (2012, Екатеринбург).

Публикаиии. По теме диссертации опубликованы 5 статей, 6 тезисов докладов, получен 1 патент РФ и 2 положительных решения на выдачу патента РФ.

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора на тему «Реакции [2+1]-циклоприсоединения в синтезе

биологически активных производных фуллерена», обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы (123 наименования), изложена на 110 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 8 рисунков.

Работа выполнена в соответствии с научным направлением Института нефтехимии и катализа РАН по бюджетным темам «Металлокомплексный катализ в химии металлорганических соединений непереходных металлов» (№ Гос. per. 01.200.204378) и «Комплексные катализаторы в химии непредельных, металлорганических и кластерных соединений» (Кг Гос. per. 0120.0850048).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Каталитическое циклоприсоединение диазоацетатов на основе фармакозначимых соединений к С60-фуллерену

В синтетической комбинации С60-фуллерена с биологически активными соединениями в качестве линкеров наиболее оптимально использовать важные для жизнедеятельности живых организмов биогенные аминокислоты или пептиды, т.е. указанные молекулы должны быть соединены через сложноэфирные или амидные связи, которые будут устойчивыми при циркуляции гибридного соединения в крови или плазме и легко подвергаться гидролизу или амидолизу при попадании вещества в биологическую мишень.

В связи с этим за основу разрабатываемого метода ковалентного связывания фармакозначимых соединений с С60-фуллереном мы выбрали реакцию циклоприсоединения диазоацетатов к углеродным кластерам под действием катализатора Pd(acac)2-PPh3-Et3Al, осуществленную ранее в нашей лаборатории .

С целью изучения возможности распространения указанного выше метода на диазосоединения, содержащие в эфирной группе фармакозначимые соединения стероидной структуры, на первом этапе мы изучили циклоприсоединение модельного диазоацетата на основе холестерина к Сьо под действием катализатора Pd(acac)r4PPh3-4Et3Al.

Установили, что в разработанных нами условиях (80°С, 1 ч, растворитель 1,2-дихлорбензол, 20 мол% Pd-катализатора) образуется индивидуальный метанофуллерен 1 в одну препаративную стадию с выходом -50%. Синтез подобных карбоксипроизводных метанофуллеренов, в эфирной группе которых содержатся объемные заместители, с использованием известных методов удается осуществить лишь в несколько стадий.

Использование Pd-катализатора в количестве 20 мол.% является целесообразным, поскольку уменьшение количества катализатора до 5-10 мол.% снижает выход метанофуллерена 1, а его увеличение до 30 мол.% существенного влияния на выход целевого циклоаддукта не оказывает. Без катализатора селективность циклоприсоединения модельного диазосоединения к С60-фуллерену снижается, а именно, в ходе указанной реакции образуется смесь 6,6-закрытого и стереоизомерных 5,6-открытых аддуктов С60 с низкими выходами.

' А.Р. Туктаров, А Р. Ахметов, Д.Ш. Сабиров, Л.М. Халилов, А.Г. Ибрагимов, У.М. Джемилев. Изв.АН, Сер.хим., 2009, Х«8, 1671-1677

Структура циклоаддукта 1 надежно идентифицирована с помощью классических физико-химических методов анализа, а именно ЯМР, УФ, ИК-спектроскопия, а также масс-спектрометрия высокого разрешения.

Так, в спектре ЯМР 13С сигналы соединения 1 зр^-гибридизованных атомов углерода фуллеренового остова при 5С 70.87 и метинового углеродного атома 8С 39.83 м.д. (5н 4.74 м.д. в спектре ЯМР ]Н) однозначно свидетельствует об образовании циклопропанового фрагмента метанофуллерена 1, связанного с холестериновым остатком через карбоксильную группу (5С 164.79 м.д.). Холестериновый фрагмент представлен в углеродном спектре 24 разрешенными сигналами в сильном поле, характерном для ,у;Лгибридизованных атомов холестерола 8С 12-57 м.д., карбинольным сигналом 5С 76.40 м.д. и двумя сигналами двойной связи 5С 123.66 и 139.09 м.д. Фуллереновый остов характеризуется наличием в спектре 17 сигналов в области эр2-гибридизованных углеродных атомов, свидетельствующих о наличии С2 симметрии в соединении 1.

Полученные нами положительные результаты в ходе изучения реакции С60 с диазоацетатами, в эфирной группе которых содержатся такие объемные заместители как холестерин, позволили нам надеяться на возможность распространения этого метода на другие диазосоединения, синтезированные на основе перспективных фармаконов различной структуры.

В качестве исходных фармакозначимых объектов исследования использовали а-токоферол и метиловые эфиры Тролокса, 20,29-дигидробетулиновой и урсоловой кислот, обладающих антиоксидантными, противоопухолевыми и противовирусными свойствами.

Показано, что при взаимодействии диазосоединений, полученных на основе вышеуказанных фармакофоров, с Сбо-фуллереном (мольное соотношение 5:1) в присутствии 20 мол.% трехкомпонентного катализатора Рс1(асас)2-РР11з-Е1зА1, взятых в соотношении (1:4:4) в условиях (80°С, 1 ч, 1,2-дихлорбензол) селективно образуются соответствующие метанофуллерены 2-5 с выходом 60-75%.

0-R

Pd(acac)2:4PPh3:4Et3Al

80°C, 1 ч

"О—R

2-5

■COjMe

'C02Me (5)

He прореагировавший фуллерен Ceo отделяли от целевых метанофуллеренов 2-5 с помощью полупрепаративной ВЭЖХ. Структуру индивидуальных 2-5 установили с привлечением одио-(ЯМР >Н и 13С) и двумерных (HHCOSY, HSQC, НМВС) экспериментов ЯМР, а также масс спектрометрии MALDI TOF.

Учитывая, что при циклоприсоединении диазоацетатов к фуллерену Ceo под действием каталитической системы Pd(acac)2-PPh3-Et3Al, взятых в соотношении компонентов катализатора 1:2:4, происходит преимущественное образование 5,6-открытых циклоаддуктов, мы попытались осуществить взаимодействие упомянутых выше диазофармаконов с С60 в этих условиях, надеясь на получение соответствующих гомофуллеренов.

В результате обнаружили, что при взаимодействии (80°С, 1 ч) С6о-фуллерена с диазопроизводными а-токоферола и метилового эфира 20,29-дигидробетулиновой кислоты в присутствии катализатора Pd(acac)2-2PPh3-4Et3Al, вместо ожидаемых гомофуллеренов, получили метанофуллерены 2 и 3 и соответствующие пиразолиновые производные Сб0 6 и 7 с общим выходом 58 и 65% в соотношении ~ 1 : 1 (рис. 1а). С понижением температуры реакции до 60°С наблюдается преимущественное образование пиразолинофуллеренов 6 и 7 с выходами 35 и 41 % соответственно (рис. 16). В случае диазосоединений, полученных на основе метиловых эфиров Тролокса и урсоловой кислоты, нам не удалось синтезировать соответствующие пиразолиновые производные Сбо-фуллерена с удовлетворительными выходами. Во всех этих опытах были получены соответствующие метанофуллерены 4 и 5, в которых содержание соответствующих [2+3]-циклоаддуктов не превышает 5%.

бос, 1 ч

JVJV

Рисунок 1 - ВЭЖХ хроматограмма продуктов реакции диазопроизводного метилового эфира 20,29-дигидробетулиновой кислоты с фуллереном С60 при 80°С (а) и 60°С (б) до разделения.

С помощью полупрепаративной ВЭЖХ нами были выделены индивидуальные пиразолинофуллерены 6 и 7. В масс-спектре MALDI TOF соединения 6, полученного в режиме регистрации отрицательных ионов, имеется интенсивный пик молекулярного иона, равный [М] = 1218.871, что соответствует структуре молекулы 6.

Проведенные одномерные ('Н и 13С) и двумерные (COSY, HSQC, НМВС) эксперименты ЯМР с соединением 6 также подтверждают наличие в молекуле последнего пиразолинового кольца, сопряженного с карбонильной группой. В продуктах

реакции мы не обнаружили образование изомера 6' (рис. 2).

Рисунок 2 - Изомерный пиразолинофуллерен 6'

Между тем, в соединении 6 наблюдается эффект л-сопряжения С=К связи с карбонильной группой сложноэфирного фрагмента, что приводит к ее сильнопольному экранированию 5С (С=0) 160.34 м.д. в отличие от положения сигнала несопряженной карбонильной группы, например, в соединении 2 5С (С=0) 164.25 м.д. Два эр гибридизоваиных углеродных атома 5С 77.44 и 88.84, а также слабопольный сигнал атома водорода 5Н (N11) 8.39 м.д. однозначно характеризуют строение соединения 6.

С целью расширения области приложения разработанного нами метода эффективного ковалентного связывания углеродных кластеров с биологически активными спиртами, мы изучили возможность распространения данной реакции на диазосоединения, синтезированные на основе конъюгатов природных соединений. Тем более, что в литературе практически отсутствуют сведения о получении подобных гибридных молекул в реакции с фуллеренами, тогда как ковалентное связывание биоконъюгатов, обладающих разнообразной биологической активностью, с молекулой фуллерена может привести к взаимному синергетическому влиянию.

Модельным объектом исследования нами выбран диазоацетат, синтезированный на основе конъюгата 20,29-дигидробетулиновой и а-токоферилоксиуксусной кислот, обладающих противовоспалительными свойствами.

Показано, что при взаимодействии модельного диазосоединения с Ст-фуллереном (мольное соотношение 5:1) в присутствии 20 мол.% трехкомпонентного катализатора Pd(acac)2-PPh3-Et3Al (1:2:4) в условиях (80°С, 1 ч, о-дихлорбензол) селективно образуется метанофуллерен 8 с выходом -30%. Увеличение продолжительности реакции до 5 ч не приводит к заметному повышению выхода (-31%)

Образование [2+1]-циклоаддукта по 6,6-связи с закрытой структурой С60 подтверждается наличием характеристичного синглетного сигнала атома водорода при мостиковом углеродном атоме в спектре ЯМР 'Н соединения 8 при 5н 4.81 м.д., который взаимодействует в эксперименте НМВС с циклопропановыми (5С 70.88 м.д.) и sp~-гибридизованными углеродными атомами фуллеренового остова, находящихся в р-положении к мостиковому углероду. Одновременно, в спектре ЯМР 13С соединения 8 присутствуют сигналы всех углеродных атомов, относящихся к остаткам молекул тритерпеноида и хроманола.

Образование метанофуллерена 8 состава С^эНюгОб подтверждено также с помощью масс-спекгрометрии MALDI TOF. Эксперименты проводились в линейном (TOF) и отражательном (TOF/TOF) режимах со съемкой положительных и отрицательных ионов, которые показали наличие молекулярного m/z 1674.303 (Мрасч= 1674.768) и низко интенсивного фрагментационного m/z 733.766 \Сб0СЩ+ (МРаСч= 733.662) ионов.

Таким образом, разработан эффективный метод ковалентного связывания фармакозначимых соединений с С6сгФуллереном, заключающийся во взаимодействии последнего с диазоацетатами, синтезированными на основе биологически активных спиртов, в присутствии каталитической системы Pd(acac)2-PPh3-Et3Al.

2. Циклоприсоединение диазоамидов к С60-фуллерену, катализируемое Pd(acac)2-PPh3-Et3Al

Разработанный нами каталитический метод ковалентного связывания фармакозначимых соединений с фуллереном, основанный на циклоприсоединении к последнему диазоацетатов, позволил выдвинуть предположение о возможности проведения подобной реакции между диазоамидами и С60 в присутствии трехкомпонентного катализатора на основе Pd.

Учитывая, что к моменту начала наших исследований в литературе отсутствовали сведения о каталитическом циклоприсоединении диазоамидов к фуллеренам, на первом этапе наших исследований мы изучили взаимодействие Сво-фуллерена с модельным диазоамидом, синтезированным на основе глицина и циклогексиламина.

Установили, что взаимодействие С60-фуллерена с 5 кратным избытком циклогексил диазоацетамида (80°С, 1 ч, растворитель - хлорбензол) под действием 20 мол.% Pd(acac)2-PPh3-Et3Al (1:2:4) приводит к образованию индивидуального пиразолинофуллерена 9 с выходом ~40% в расчете на взятый в реакцию С«). Повышение температуры и продолжительности реакции до 100°С и 3 ч, соответственно, не приводит к заметному увеличению выхода целевого [2+3]-циклоаддукта 9. В отсутствие катализатора указанная реакция проходит с формированием смеси метано- и стереоизомерных гомофуллеренов, что соответствует литературным данным для термического циклоприсоединения диазоамидов к С6о-фуллерену*.

в-А

РЛСасас^-РРЬз^зА! (1:2:4)

9 (-40 %)

r A.Skiebe, A.Hirsch. J. Chem. Soc., Chera. Commun., 1994,335-336

Масс-спектр MALDITOF индивидуального пиразолинофуллерена 9, выделенного с помощью препаративной ВЭЖХ, характеризуется интенсивным пиком молекулярного иона, равный [М+Н]+ = 888.112 (вычислено 888.114), а также фрагментационного иона -[C60N2H]+ = 749.033, что соответствует предложенной структуре.

Проведенные одномерные ('Н и 13С) и двумерные (COSY, HSQC, НМВС) эксперименты Я MP с соединением 9 также подтверждают наличие в молекуле последнего пиразолинового кольца, сопряженного с амидной группой. Так, пиразолиновое кольцо представлено в спектре ЯМР 13С тремя сигналами, два из которых - sp3 гибридизованны и аннелированны с фуллереновым остовом (8С 80.09 и 87.30 м.д.), а третий (5С 136.23 м.д.) связан двойной связью с атомом азота пятичленного гетероцикла.

Спектр ЯМР 13С пиразолинофуллерена 9 характеризуется сильнопольными сигналами в области 5С 25-50 м.д., принадлежащие циклогексильному фрагменту (8С 25.38 (2С), 26.05 (1С), 33.31 (2С), 49.08 (1С) м.д.), а также слабопольными сигналами, которые отвечают фуллереновому остову молекулы (25 сигналов в области 8С 137-149) и карбонильному углеродному атому (5С 157.61).

С целью расширения области приложения разработанного нами метода каталитического циклоприсоединения диазоамидов к С6о-фуллерену, а также изучения влияния размера и структуры заместителя в амидной группе исходного диазосоединения на выход и селективность образования целевых пиразолинофуллеренов, было изучено взаимодействие С6о со стерически затрудненными диазоамидами, синтезированными на основе глицина и анилина, либо адамантансодержащих аминов.

Установили, что в разработанных нами условиях (80°С, 1 ч, Pd(acac)2:2PPh3:4Et3Al) С60 вступает в реакцию с указанными диазосоединениями (мольное соотношение 1:5), образуя соответствующие моноаддукты 10-13 с выходом 30-40%. При этом, как видно из схемы, наличие в амидной группе объемных каркасных соединений не влияет на ход и направление обсуждаемой реакции.

N—R Н

Ра(асас),-РРЬ,-ЕЬ,А1 (1:2:4)

10:R = Ph(~33%); 11: R -.

(-30%); 13: R=

-Me (~36%>

Известно, что пиразолинофуллерены, синтезированные в реакции С6о-фуллерена с диазоацетатами или диазотиоатами, термически могут быть трансформированы в соответствующие метанофуллерены. При кипячении синтезированных нами [2+3]-циклоаддуктов 9-13 в 1,2-дихлорбензоле в течение 100 ч образование соответствующих метанофуллеренов зарегистрировано не было, во всех опытах сохранялся исходный пиразолинофуллерен.

Наличие заместителя в а-положении к диазогруппе исходного диазосоединения приводит к дестабилизации образующегося в ходе реакции пиразолинофуллерена и формированию соответствующих [2+1]-циклоаддуктов. В связи с этим мы изучили реакцию С6о с а-замещенными диазоамидами, в надежде разработать селективный метод

синтеза соответствующих метанофуллеренов. В качестве исходных диазосоединений были выбраны диазоамиды, синтезированные из а-аланина, а-лейцина или а-метионина и циклогексиламина.

Установлено, что указанные диазоамиды вступают в реакцию с Сягфуллереном в разработанных условиях (40°С, 1 ч) в присутствии 20 мол.% трехкомпонентного катализатора М(асас)2-РРЬ3-Е^А1 (1:2:4) с образованием исключительно метанофуллеренов 14-16 с выходом 40-50%.

14:11= Ме (50%); 15: Я= ¡-Ви (47%); 16: Я=-(СН2)28Ме (40%)

Структура индивидуальных метанофуллеренов 14-16 надежно установлена с помощью современных физико-химических методов анализа (одно- и двумерная ЯМР спектроскопия, ИК, УФ, а также масс спектрометрия МАЬ01 ТОР).

Так, наличие интенсивного пика в масс спектре МА1Л31 ТОР соединения 14 при 873.120 (вычислено 873.115) однозначно свидетельствует об образовании [2+1]-циклоаддукта.

В спектре ЯМР 13С индивидуального соединения 14 наблюдается 27 сигналов в фуллереновой области 138-149 м.д., причем три из них имеют удвоенную интенсивность. Наличие плоскости симметрии в молекуле фуллероциклопропана 14 приводит к двум сигналам для циклопропанового фрагмента, резонирующим при 78.30 м.д.. Мостиковый углеродный атом при 62.00 м.д. связан с метальной группой (17.32 м.д.), синглетный сигнал которой наблюдается в ЯМР 'Н при 2.54 м.д., а углеродный остов амидной группы резонирует при 165.95 м.д.. Полученные спектральные характеристики соответствуют образованию циклопропанового фрагмента, аннелированного по 6,6-связи фуллеренового остова.

Таким образом, нами впервые осуществлено каталитическое циклоприсоединение диазоамидов к С^о-фуллерену под действием трехкомпонентной каталитической системы Рс1(асас)2-РРЬ3-Е13А1, приводящее в зависимости от структуры исходного диазосоединения к образованию индивидуальных пиразолино-, либо метанофуллеренов.

3. Циклоприсоединение диазокетонов к С60-фуллерену под действием Р<1(асас)2-РР11з-Е1зА1

В развитие проводимых выше исследований, направленных на разработку эффективных методов ковалентного связывания углеродных кластеров с современными фармакозначимыми соединениями, мы изучили каталитическое циклоприсоединение к Сбо-фуллерену диазокетонов, синтезированных на основе биологически активных карбоновых кислот.

В качестве модельного фармакона выбрали синтетический аналог а-токоферола -кислоту Тролокс. В ходе получения исходного диазокетона 17 на основе Тролокса установили, что наилучшие выходы последнего достигаются при использовании бутилоксикарбонильной (Вое) защиты для гидроксильной группы, а наилучшим методом синтеза диазосоединения 17 является способ, основанный на использовании

метода смешанных ангидридов. Схема получения диазокетона на основе кислоты Тролокс приведена ниже.

Взаимодействие С60-фуллерена с диазокетоном 17 в условиях (80°С, 1 ч, 20 мол.% Р(1(асас)2-2Р11зР-4Е1зА1) в хлорбензоле или 1,2-дихлорбензоле приводит к соответствующему метанофуллерену 18 с выходом -40 %. В отсутствие катализатора указанная реакция проходит с формированием смеси метано- и стереоизомерных гомофуллеренов, что соответствует литературным данным для термического циклоприсоединения диазокетонов к С6о-фуллерену.

Обработка соединения 18 трифторуксусной кислотой в сухом хлористом метилене через 2 ч приводит к омылению гидроксильной группы и образованию фуллероциклопропана 19 с количественным выходом.

Наличие свободной гидроксильной группы и хроманового фрагмента в соединении 19 дает надежду, что последнее проявит высокие антиокислительные свойства.

Учитывая, что результаты исследований последних лет выявили высокую противоопухолевую активность новых синтетических аналогов токоферола, а именно, негидролизуемых или медленно гидролизуемых эфирных аналогов а-токоферола с редокс-пассивным хромановым фрагментом, то представляло интерес изучить возможность синтеза производных фуллерена, содержащих токоферилоксиуксусный фрагмент.

Поэтому на следующем этапе мы осуществили циклоприсоединение к С6о-фуллерену диазокетона, синтезированного на основе токоферилоксиуксусной кислоты с получением соответствующего метанофуллерена 20 с выходом —37 %.

В развитие исследований по каталитическому циклоприсоединению диазокетонов к С60-фуллерену мы попытались вовлечь в указанную реакцию хиральные диазосоединения, надеясь на возможность осуществления селективного синтеза ранее не описанных оптически активных метанофуллеренов. Выдвинутую нами идею удалось реализовать на примере оптически активных диазокетонов, синтезированных на основе защищенных Ь- и О- а-аминокислот.

В качестве исходного модельного объекта исследования использовали оптически активные энантиомеры и £>-аланина, в которых аминогруппа защищена с помощью бутилоксикарбонильной (Вое) группы.

Установили, что при взаимодействии диазокетонов, полученных на основе указанных аминокислот, с Сбо-фуллереном (мольное соотношение 5:1) в присутствии 20 мол.% трехкомпонентного катализатора Р<3(асас)2-РРЬ3-РЛ3А1, взятых в соотношении (1:2:4) в условиях (80°С, I ч, хлорбензол) селективно образуются соответствующие метанофуллерены 21 и 22 с выходом -77%.

Спектры ЯМР 'Н и 13С соединений 21 и 22 полностью идентичны. Наличие в спектре ЯМР 'Н синглетного сигнала в области 5Н 5.19 м.д., коррелирующего в спектре НМВС с карбонильным атомом углерода (5С 199.84 м.д.), а также трех сигналов в спектре ЯМР 13С 8С 42.64, 71.73 и 71.97 м.д., принадлежащих циклопропановому фрагменту однозначно подтверждают структуру синтезированных циклоаддуктов 21 и 22. Метановому и метальному атомам углерода принадлежат сигналы в спектре ЯМР 13С при 8С 56.41 (5Н 4.95 м.д.) и 5С 17.43 м.д. (8Н 1.78 м.д.) соответственно.

Структура соединений 21 и 22 также доказана с помощью масс-спектрометрии MALDI TOF. Спектры содержат интенсивные пики молекулярного иона, равный m/z 905.156 (вычислено 905.105).

С целью расширения области приложения разработанного метода синтеза оптически активных метанофуллеренов, а также изучения влияния структуры исходного хирального диазосоединения на ход и направление реакции, осуществлено циклоприсоединение оптически активных диазокетонов, синтезированных на основе Вос-защищенных L- и D-лейцина и метионина, к Сбо-фуллерену.

Установили, что в разработанных условиях (80°С, 1 ч) Сбо взаимодействует с диазокетонами указанных аминокислот (мольное соотношение 1:5) под действием 20 мол.% Pd(acac)2-2PPh3-4Et3Al, селективно образуя соответствующие метанофуллерены 23-26 с выходом 43-57%.

S-Me

24 (-57%) 26 (-45%)

В дальнейшем мы исследовали влияние дополнительных функциональных групп в аминокислотном фрагменте диазосоедипения на выход и селективность образования целевых оптически активных метанофуллеренов на примере диазокетонов, синтезированных на основе L- и D-тирозина и лизина

Показано, что С60 взаимодействует с указанными диазосоединениями (мольное соотношение 1:5) в условиях описанных выше в присутствии комплексного катализатора на основе Pd, образуя индивидуальные метанофуллерены 27-30 с выходом 30-50%. Как видно из схемы, наличие дополнительных функциональных групп в исходном диазокетоне, а также ароматического заместителя приводит к снижению выхода соответствующих циклоаддуктов.

Вое

NH (СНг),

Ni^f 'N-Boc

80°С, 1 ч Vdiacac^^Prh^Et^l

;сн2).

29 (~ 50%)

28 (~ 30%)

ОВос 80°С, 1 ч

'У^;, 21'!":, 41 г,А!

80°C, 1 ч FdCacacJj^PPhj 4EtjAl

30 (~ 47%)

Структура синтезированных метанофуллеренов 27-30 надежно доказана с помощью современных методов анализа (одно- ('Н и 13С) и двумерная (ННСОБУ, Н8С>С, ПМВЯ) ЯМР спектроскопия, ИК-, УФ-спектроскопия, а также масс-спектрометрия ММ.ТОР). При этом, как уже было отмечено ранее, спектральные характеристики синтезированных энантиомеров 27 и 28, а также 29 и 30 полностью совпадают.

С целью доказательства структуры оптически активного аддукта, а также установления энантиомерной чистоты синтезированных циклоаддуктов, на примере соединения 21 мы использовали дериватизирующий реагент сдвига, а именно, трис[3-(гептафторбутирил)-Ь-камфорато]европий (III), в мольных соотношениях [Ей] : [21] =

с дериватизирующим реагентом в соотношении [Ей]: [21] = 1 : 10 (б) и 1 : 2 (в).

Как видно из рисунка 3, дублетный сигнал метальной группы испытывает слабое уширение и небольшое смещение в области слабого поля от 8С (СН3) 1.76 м.д. до 1.79 м.д., тогда как атом водорода мостикового углеродного атома смещается в сильное поле от §н (СН) 5.27 м.д. до 5.20 м.д. Отсутствие дополнительного расщепления перечисленных сигналов при добавлении дериватизирующего реагента свидетельствует о высокой энантиомерной чистоте (ее > 98%) полученного циклоаддукта 21.

К сожалению, все попытки измерить оптические углы вращения плоскости поляризации синтезированных метанофуллеренов с защищенными аминогруппами были безуспешными. Поэтому для более надежного доказательства стереохимии оптически активных метанофуллеренов мы обратились к методу кругового дихроизма (КД), который часто применяется при изучении оптически активных молекул, в том числе и производных фуллеренов.

Спектры КД растворов метанофуллеренов 21-30 получены в хлороформе на автоматическом регистрирующем спектрофотометре СКД-2 (разработка Институтов молекулярной биологии и спектроскопии РАН).

200 ЗОО 400 500 600 700 SOO

Рисунок 4 - Спектры КД метанофуллеренов 21-30 в хлороформе с = 1.0 g/L.

Индуцированные эффекты Коттона (ЭК) в спектрах КД L-энантиомеров 21, 23, 25, 27, 29 и их D-антиподов 22, 24, 26, 28, 30 соответственно (рис. 4) оказались зеркально идентичными для всех наблюдаемых экстремумов в интервале длин волн 300800 нм, которые характерны для электронных ж-п переходов производных фуллерена. При этом ЭК оказались положительными для метанофуллеренов, синтезированных на основе ¿-аминокислот, и отрицательными для циклоаддуктов, полученных из D-антиподов.

Зеркальное отображение ЭК для спектров КД, выше представленных энантиомеров, являлось для нас ожидаемым, поскольку реакция между С60-фуллереном и диазосоединениями, синтезированными из указанных аминокислот, проходит без затрагивания асимметрических центров, следовательно, образующиеся энантиомеры должны сохранять стереохимию исходных хиральных соединений.

Снятие защиты функциональных групп в метанофуллеренах 21-30 с помощью СР3С02Н приводит к образованию циклоаддуктов 31-40 в виде твердого порошка,

труднорастворимого в традиционных для фуллеренов и его производных растворителях (толуол, хлорбензол, 1,2-дихлорбензол, хлороформ, сероуглерод).

^„NHj

32,34,36.38,40

R- Me (21,22,31,32), /-Bu (23, 24,33,34), (CH2)2SMe (25, 26,35,36)

ОВос (27,28)1

■OH (37,38), (CHj)4NHBOC (29,30), (CH2)„NH2 (39, 40)

Вследствие низкой растворимости метанофуллеренов 31-40 нам не удалось зарегистрировать их спектры ЯМР 'Н и 13С. Поэтому структура этих циклоаддуктов установлена с помощью ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии MALDITOF.

Так, например, масс-спектр метанофуллерена 31, зарегистрированный в режиме положительных ионов с использованием в качестве матрицы S8, характеризуется интенсивным пиком молекулярного m/z 804.040 [М-Н]+ (вычислено для [М]+ 805.053) и фрагментационного m/z 733.013 [С60СН]+ ионов.

Известно, что защита аминогруппы в оптически активной аминокислоте с помощью Вос-группы и ее расщепление CF3C02H не приводит к их рацемизации. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что стереохимия исходных метанофуллеренов 21-30 должна сохраниться в аддуктах 31-40.

В случае соединений 31-40 нам не удалось зарегистрировать спектры КД их растворов в пиридине, однако омыление аминогруппы, связанной с хиральным центром, позволило измерить оптические углы вращения плоскости поляризации этих метанофуллеренов. При этом следует заметить, что в литературе описан всего лишь один положительный опыт по регистрации величины углов вращения для производных фуллеренов, полученный ранее в нашей лаборатории. Эксперименты проводились на поляриметре Perkin Elmer модель 341 с натриевой лампой при длине волны X 589 нм в концентрации с 0.019 в растворе пиридина по 10 измерений (табл. 1).

Таблица 1. Удельные углы вращения [а|р20 метанофуллеренов 31-40

[а]о (с 0.019)

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

1 13 -12 18 -21 19 -21 9 -17 15 -18

2 12 -16 17 -21 20 -21 12 -16 16 -15

3 13 -13 18 -23 20 -20 11 -16 13 -17

4 16 -16 20 -21 17 -21 11 -15 14 -15

5 11 -12 21 -26 18 -19 10 -16 15 -17

6 13 -11 18 -26 19 -17 11 -15 13 -14

7 16 -16 20 -21 18 -19 12 -16 12 -13

8 15 -13 19 -21 20 -17 12 -15 12 -15

9 12 -16 18 -21 19 -20 14 -14 16 -17

10 13 -12 19 -20 20 -17 10 -14 16 -19

Усреднен-

ное 13±2 -14±2 19±2 -22±2 19±2 -19±2 11±2 -15±2 14±2 -16±2

значение

[«Ь20

Статистическая выборка в данном случае обусловлена низкой концентрацией растворов. Более высокие концентрации растворов соединений 31-40 имеют темную окраску и существенно поглощают при измеряемой длине волны, вследствие чего значение угла вращения более концентрированных растворов измерить не удалось.

Таким образом, нами разработан эффективный метод введения в С6о-молекулу фуллерена фармакозначимых карбоновых и аминокислот, в том числе оптически активных, циклоприсоединением к фуллерену С60 соответствующих диазокетонов под действием трехкомпонентного катализатора Pd(acac)2-2PPh3-4Et3Al.

4. Изучение биологической активности синтезированных циклоаддуктов

Разработка и внедрение новых высокоэффективных лекарственных препаратов на сегодняшний день является одним из приоритетных направлений не только современной медицины и фармакологии, но и технологической модернизации экономики России. При этом в последнее время особое внимание уделяется разработке систем адресной доставки действующего вещества к клеткам патологических тканей и органов. Учитывая обнаруженную способность фуллеренов и их производных целенаправленно доставлять биологически активные вещества к биологическим мишеням, весьма актуальным является получение производных фуллеренов, содержащих в своей структуре известные фармакофорные заместители. В связи с выше изложенным, в рамках данной работы синтезированы различные представители потенциальных биологически активных производных Сб0 и изучены их биологические свойства.

Исследование антиоксидаптной активности

Антиоксидантная активность С60-фуллерена лежит в основе одного из наиболее перспективных направлений его использования в медицине. Наличие в молекуле С6о электрон-дефицитной системы с системой сопряженных двойных связей приводит к тому, что исходный углеродный кластер охотно вступает в реакцию со свободными радикалами различной природы с образованием фуллеренильных радикалов, которые димеризуются или присоединяют дополнительное количество радикалов. Благодаря тому, что молекула Сй0 теоретически может связать 60 свободных радикалов, С«г

фуллерен получил название «радикальной губки». При этом наиболее ярко антиокислительная способность выражена у незамещенных С60-фуллеренов. Однако, низкая растворимость последнего приводит к невозможности его практического применения в медицине. В связи с этим мы предположили, что ковалентное связывание фуллерена с другими антиоксидантами может привести не только к увеличению растворимости исходного Сбо, но и увеличению его антиоксилительной активности.

Для подтверждения выдвинутой нами идеи мы изучили антиокислительные свойства аддуктов фуллерена 2 и 19, содержащих известные антиоксиданты, такие как

Изучение ингибирующих свойств аддуктов С60 2 и 19 проводили на известной модельной реакции инициированного окисления кумола. Окисление осуществляли в термостатированном стеклянном реакторе при 343±0,1 К при непрерывном перемешивании магнитной мешалкой. Скорость окисления кумола определяли по количеству поглощенного кислорода волюмометрическим методом (ДУ=±0.02 мл). Эффективность ингибирующего действия (/&/„) соединений 2 и 19 оценивали по степени снижения начальной скорости окисления кумола в результате добавления их растворов в бензоле. Полученные результаты сравнивали со стандартом, в качестве которого использовали незамещенный С60-фуллерен. Результаты исследования антиоксидантной активности приведены в таблице 2.

Таблица 2. Константы скорости ингибирования производными фуллерена 2 и 19 окисления кумола

ингибитор Сбо 2 19

л-моль'-с'1 0.9±0.2 4.9±0.5 2.3±0.3

fkfo- эффективная константа скорости ингибирования

Из таблицы 2 видно, что аддукты фуллерена 2 и 19 более эффективно замедляют скорость окисления кумола, чем исходный С«гфуллерен, однако, следует заметить, что они менее эффективны исходных молекул Тролокса и а-токоферола. Мы полагаем, что меньшая ингибирующея активность производных Сбо 2 и 19 по сравнению с Тролоксом и а-токоферолом связана с высокой реакционной способностью фуллеренильных радикалов ROO-C6oTr' (ROO-C6oToc"), образующихся в результате присоединения к фуллерену кумилпероксильных радикалов ROO". Фуллеренильные радикалы, атакуя субстрат - кумол, могут способствовать развитию новых цепных процессов, что нивелирует ингибирующий эффект аддуктов.

Таким образом, на примере окисления кумола показано, что ковалентное связывание Сбо-фуллерена с известными антиоксидантами приводит к увеличению антиокислительной активности исходного С60, но являются менее эффективными по

сравнению с классическими ингибиторами - а-токоферолом и Тролоксом. Однако, стоит отметить, что благодаря липофилыюсти фуллеренов, определяющая мембранотропные свойства, аддукты С60 могут выполнять роль транспортного агента, доставляющего терапевтически активный фрагмент а-токоферола или Тролокса к больному органу.

Исследование противоопухолевой и противовоспалительной активности

Известно, что фуллерены и их производные, а также производные бетулиновой кислоты и токоферолы обладают ярко выраженной противоопухолевой активностью, однако, при этом, имеют разные механизмы действия. В связи с этим возникла идея создать такую химическую структуру, которая могла бы объединить в себе все три группы веществ, сохранив свойственный каждой из групп механизм противоопухолевого действия, что, в свою очередь, могло бы привести к усилению противоопухолевого эффекта каждого отдельного компонента или его амплификации. Дня реализации этой идеи нами были синтезированы гибридные соединения С6<>-фуллерена и 20,29-дигидроаналога бетулиновой кислоты 3 и 7, либо токоферилоксиуксусной кислоты 20 и изучены их противоопухолевые и противовоспалительные свойства.

3 7 20

Протвоопухолевая активность изучалась на примере цитотоксического действия на клетки опухоли Р-815 и Эрлиха. Контролем служил показатель жизнеспособности клеток, культивированных без добавления каких-либо дополнительных соединений. В качестве вещества сравнения использовали метиловый эфир 20,29-дигидробетулиновой кислоты 3' и токоферилоксиуксусную кислоту 20'.

о Ме

MeYofA Л Ме

Ме

3' 20-Клеточные линии мастоцитомы Р-815 и карциномы Эрлиха поддерживали in vivo на мышах линии BALB/c (карцинома Эрлиха) и DBA/2 (мастоцитома Р-815) методом внутрибрюшинной трансплантации. Для изучения противоопухолевой активности опухолевые клетки помещали в плоскодонные 96-луночные планшеты (по 2.0х105/лупку), культивировали 2 суток (37°С, 5% С02) в присутствии исследуемых веществ в различных разведениях. За 4 часа до окончания инкубации в лунки добавляли МТТ (бромид 3-[4,5-диметилтиазол-2-ил]-2,5-дифенилтетразолия). После окончания инкубации надосадок удаляли, осадок растворяли ДМСО и замеряли абсорбцию растворов при длине волны 550 нм с использованием спектрофотометра. Данные представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3. Цитотоксическое действие (% жизнеспособности клеток) соединений 3, 7 и 20 на опухоль Р-815 (Х±8Е).____

Концентрация вещества, мкг/мл Соединение 3 Соединение 7 Вещество сравнения 3' Соединение 20 Вещество сравнения 20'

0 (контроль) 100,0 ± 4,5

0,1 1 10 25 50 100,6 ±5,1 112,9 ±5,2 92,6 ±3,8 96,6 ±3,5 69,0 ± 2,2* 84,7 ±3,7 97.7 ± 1,9 90.5 ± 1,4 93.8 ±2,6 57.6 ±3,2* 91,2 ±7,5 96,4 ± 4,3 86,4 ± 4,0 84.4 ± 4,6 64.5 ± 6,6* 116,8 ±5,9 96,5 ± 7,3 98,3 ±6,1 94,9 ± 3,5# 78,2± 3,8#* 112,1 ±4,2 89,9 ± 2,3 109,8 ± 2,0 3,2 ±3,0* 4,9 ±3,0*

1С,„ 60,35 53,23 57,03 70,84 15,81

Примечания: * - различия показателя с контролем достоверны, р<0,05;

# - различия показателя с соответствующей концентрацией вещества сравнения; Ю50 - концентрация, вызывающая полумаксимальную ингибицию жизнеспособности клеток.

Таблица 4. Цитотоксическое действие (% жизнеспособности клеток) соединений 3, 7 и 20 на опухоль Эрлиха (Х±5Е).___ __

0(контроль) 100,0 ±3,4

0,1 1 10 25 50 122,0 ±8,5 95,6 ± 6,7 103,6 ±5,2 108,2 ±5,3 122,2 ± 8,6# 100,1 ± 11,6 103.5 ±7,1 97,4 ±4,4 98,6 ±5,9 114.6 ± 7,3# 116,1 ±5,1 92,8 ± 4,5 106,1 ±7,1 84.2 ± 8,8 68.3 ± 3,6* 107,0 ±4,0 92,9 ± 5,6 114,4 ± 5,3# 106,6 ± 4,7# 117,3 ± 7,6# 112,2 ± 6,7 89,1 ±6,1 37,4 ±3,6* -2,8 ± 1,0* 9,7 ± 3,2*

Примечания: * — различия показателя с контролем достоверны, р<0,05;

# — различия показателя с соответствующей концентрацией вещества сравнения.

Как видно из представленных в таблицах 3 и 4 результатов, противоопухолевая активность соединений 3 и 7 проявлялась в концентрациях 50 мкг-мл"1 по отношению исключительно к линии клеток Р-815. Так, в отношении клеток Р-815 для соединения 3 показатель жизнеспособности клеток снижался по сравнению с контрольным опытом на 32%, а для соединения 7 - на 48%. Полученные данные практически не отличаются от результатов испытания вещества сравнения, однако следует заметить, что концентрация испытуемых растворов имеет размерность мкг/мл. При данной размерности концентрации в растворе с производными фуллерена биологически активного фрагмента содержится в 2 раза меньше по сравнению с раствором вещества сравнения, поскольку молекулярная масса соединений 3 и 7 значительно выше молекулярной массы исходного фармакона. На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что связывание Сбо-фуллерена с бетулиновой кислотой увеличивает ее цитотоксическое действие по отношению к клеткам опухоли Р-815. В случае тестирования противоопухолевой активности соединений 3, 7 и 20 в отношении клеток карциномы молочной железы на мышах, зараженных опухолью Эрлиха, а также противоопухолевой активности соединения 20 в отношении клеток Р-815 цитотоксической активности обнаружено не было ни в одной из использованных концентраций, хотя контрольные вещества (исходная дигидробетулиновая кислота 3' и токоферилоксиуксусная кислота 20') оказали противоопухолевое действие.

Противовоспалительное действие соединений 3, 7 и 20 оценивали по их влиянию на жизнеспособность перитонеальных макрофагов мыши и их функциональное состояние, определяемое по действию гибридных молекул на продукцию ими провоспалителыюго медиатора оксида азота.

Результаты исследования прямого цитотоксического действия аддуктов С6о 3, 7 и 20 представлены в таблице 5.

Таблица 5. Цитотоксическое действие соединений 3, 7 и 20 на перитонеальные макрофаги мыши (% жизнеспособности клеток, X±SE).__

0(контроль) 100,0 ± 10,8

0,1 1 10 25 50 91.8 ±9,2 99,6 ± 3,7 99.9 ± 10,5 107,5 ±5,0 61,2 ±5,6* 95,1 ±7,2 111,8± 8,2 94,5 ± 2,4 101,6± 7,4 58,3 ± 1,8* 102,4 ± 13,6 101,3 ± 1,1 88,3 ± 16,0 115,3 ± 13,6 56,7 ±3,8* 87,5 ± 5,0 90,9 ± 11,9 85,2 ± 4,5# 96,8 ± 12,1# 87,7 ± 14,4# 111,9 ± 13,5 104,8 ±8,4 44,6 ± 3,7* -1.5 ± 1,6* -4,6 ± 1,5*

1С50 55,07 53,56 52,77 - 6,10

Примечания: * - различия показателя с контролем достоверны, р<0,05;

# - различия показателя с соответствующей концентрацией вещества сравнения.

1С5о - концентрация, вызывающая полумаксимальную ингибицию жизнеспособности клеток.

Как видно из таблицы 5, исследуемые соединения 3 и 7, а также вещество сравнения 3' только в концентрации 50 мкг/мл приводят почти к двукратному снижению числа живых клеток в культуре. При этом уже отмечалось, что молярная концентрация действующего вещества в производных фуллерена в растворе заметно меньше аналогичной концентрации вещества сравнения. В тоже время вещество сравнения 20' оказало выраженное цитотоксическое действие на макрофаги в концентрации 10 мкг/мл, а в концентрациях 25 и 50 мкг/мл вызывает полную гибель макрофагов. Соединение 20 не оказало цитотоксического действия в исследованных концентрациях.

Результаты исследования влияния соединений 3, 7 и 20 на продукцию оксида азота макрофагами представлены в таблице 6.

Таблица 6. Влияние соединений 3, 7 и 20 на продукцию оксида азота перитонеальными макрофаги мыши (% жизнеспособности клеток, Х±5Е).__

0(контроль) 29,0 ± 0,8

0,1 1 10 25 50 30.8 ± 0.4 27,5 ± 0,9 28,2 ± 1,3 28.9 ± 0,2# 7,8 ± 0,5*# 27,8 ± 1,1 28,8 ± 1,5 29,6 ± 0,5 28,4 ± 0,3# 7,0 ± 0,3*# 30.0 ± 1,1 28,3 ± 0,6 27.5 ± 0,6 26.1 ±0,4* 0 30.3 ± 1,1 30.4 ± 1,0# 30,3 ± 0,7# 28,0 ± 1,4# 24,2 ± 0,3 *# 30,5 ± 0,6 24,3 ± 0,6* 5,3 ± 0,2* 0* 0*

1С,о 43.24 42,58 27,01 82,4 2,29

Примечания: * - различия показателя с контролем достоверны, р<0,05;

# - различия показателя с соответствующей концентрацией вещества сравнения. Ю50 - концентрация, вызывающая иолумаксимальную ингибицию оксида азота.

Из таблицы 6 следует, что соединения 3 и 7 выражено, а соединение 20 достоверно подавляют продукцию оксида азота лишь в концентрации 50 мкг/мл, в то время как вещества сравнения 3' и 20' при этой концентрации полностью ингибируют выработку оксида азота.

Таким образом, на основании полученных результатов можно сделать вывод, синтезированные нами гибридные молекулы на основе Сбо-фуллерена и фармакозначимых соединений представляют исключительный интерес для разработки нового поколения лекарственных средств направленного действия.

Основные результаты и выводы

1. Выполнена программа фундаментальных исследований, направленных на разработку эффективных каталитических методов ковалентного связывания С60-фуллерена с фармакозначимыми соединениями, основанных на применении реакции циклоприсоединения соответствующих диазофармаконов к углеродному кластеру .

2. Разработан эффективный метод циклоприсоединения диазоацетатов, синтезированных на основе фармакозначимых природных спиртов, в том числе природных гибридных молекул, к С6о-фуллерену под действием трехкомпонентного катализатора Pd(acac)2-PPh3-Et!Al, с получением в зависимости от соотношения исходных компонентов катализатора метано- или пиразолинофуллеренов.

3. Впервые разработан эффективный метод циклоприсоединения диазоамидов, в том числе на основе современных фармакозначимых соединений, к Сбо-фуллерену под действием трехкомпонентного катализатора Pd(acac)2-2PPh3-4Et3Al, приводящий к синтезу перспективного класса биологически активных С60-фуллеренов

4. Показано, что а-незамещенные диазоамиды реагируют с С60-фуллереном в условиях металлокомплексного катализа с образованием термически стабильных пиразолинофуллеренов, в то время как наличие заместителя в а-положении к диазогруппе в исходном диазосоединении приводит к формированию [2+1]-циклоадцуктов.

5. Впервые осуществлен синтез гибридных аддуктов Сб0 с кислотой Тролокс и токоферилоксиуксусной кислотой циклоприсоединением соответствующих диазокетонов к С6о-фуллерену под действием Pd(acac)2-2PPh3-4Et3Al.

6. Разработан эффективный метод синтеза хиральных метанофуллеренов с энантиомерной чистотой > 98% циклоприсоединением оптически активных диазокетонов, синтезированных на основе оптически чистых D- и L- а-аминокислот, к Ceo.

7. Полученные новые гибридные производные фуллерена с фармакозначимыми соединениями проявляют антиокислительные свойства и цитотоксическое действие по отношению к клеткам опухоли Р-815.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

Статьи:

1. А.Р.Туктаров, А.Р.Ахметов, Л.Л.Хасанова*, Л.М.Халилов, У.М.Джемилев. Циклоприсоединение диазоуксусных эфиров к фуллерену С«), катализируемое комплексами Pd // Изв.АН, Сер.хим.- 2010. - №10. - С. 1909-1913.

2. A.R. Tuktarov, A.R. Akhmetov, V.V. Korolev, A.A. Khuzin, L.L. Khasanova , N.R. Popod'ko, L.M. Khalilov. Palladium-catalyzed selective cycloaddition of diazo compounds to [60]fullerene // Arkivoc. - 2011. - № 8. - P. 54-66.

3. А.Р.Туктаров, Л.Л.Хузина, У.М.Джемилев. Ковалентное связывание фуллерена С«) с фармакозначимыми соединениями // Изв.АН, Сер.хим. - 2011. - №4. - С. 648-652.

4. A.R.Tuktarov, L.L.Khuzina, N.R.Popod'ko, U.M.Dzhemilev. Catalytic cycloaddition of diazo amides to fullerene 60 // Tetrahedron Lett. - 2013. - V. 54. - P. 2146-2148.

5. А.Р.Туктаров, Л.Л.Хузина, У.М.Джемилев. Каталитическое циклоприсоединение диазоамидов к фуллерену С60// Изв.АН, Сер.хим. - 2013. - №1. - С. 104-106.

Патенты:

6. У.М.Джемилев, А.Р.Туктаров, Л.Л.Хасанова*, Л.М.Халилов. Способ получения холестерил циклопропа[1,9](С60-1н)[5,6]фуллерен-3'-карбоксилата. Патент №2447018 от 10.04.12 Бюл. № 10 (Заявка № 2010122563).

7. У.М.Джемилев, А.Р.Туктаров, Л.Л.Хузина Способ получения N-алкил- и N-

арилкарбоксамидил-1аН,2'Н-[!,2]пиразолино[3',4':1,9](С60-1ь)-[5,6]фуллеренов. Заявка

№2012115956 (Полож. реш. от 28.05.12).

8. У.М.Джемилев, А.Р.Туктаров, Л.Л.Хузина. Способ селективного получения 1'-алкил-Г-К-циклогексилкарбоксаамидилциклопропа[2',3':1,9](Сбо- Л)[5,6]фуллере-нов. Заявка №2013104851(Полож. реш. от 28.03.13).

Тезисы докладов: ,

9. А.Р. Туктаров, А.Р. Ахметов, В.В. Королев, А.А.Хузин, Л.Л.Хасанова, У.М. Джемилев. Селективное циклоприсоединение диазосоединений к С6о-фуллерену с участием комплексов Pd // Advanced Science in Organic Chemistry. - Miskhor, Crimea. -

2010.-C. 51.

10. Туктаров A.P., Хузина Л.Л., Халилов Л.М., Джемилев У.М. Синтез стабильных пиразолинофуллеренов // V Международный симпозиум «Химия алифатических диазосоединений: достижения и перспективы». - С.-Петербург. - 2011. - С. 107-108.

11. Tuktarov A.R., Khuzina L.L., Dzhemilev U.M. Effective synthesis of methano- and pyrazolinofullerenes // Joint International Conference Advanced Carbon Nanostructures ACN'

2011. - St. Petersburg, Russia. - 2011. - P. 307.

12. Туктаров A.P., Ахметов A.P., Королев B.B., Хузин А.А., Хузина Л.Л., Джемилев У.М. Реакции фуллеренов с диазосоединениями, катализируемые комплексами палладия // Менделеевский съезд. - Волгоград, Россия. - 2011. - С. 195.

13. А.Р.Туктаров, А.А.Хузин, Л.Л.Хузина, У.М.Джемилев. Каталитическое циклоприсоединение диазотиоатов и диазоамидов к фуллерену С6о Н Всероссийская научная конференция (с международным участием) «Успехи синтеза и комплексообразования». - Москва (РУДН). - 2012. - С. 199.

14. А.Р.Туктаров, Л.Л.Хузина, У.М.Джемилев. Каталитический синтез оптически активных функциональнозамещенных фуллеренов // Всероссийская конференция «Органический синтез: химия и технология». - Екатеринбург. - 2012. - С.105.

* Хасанова Л.Л. сменила фамилию на Хузину Л.Л.

Хузина Лилия Лииатовна

Каталитическое циклоприсоединение диазопроизводных перспективных фармаконов и природных соединений к С6о-фуллерену

02.00.03 - Органическая химия 02.00.15- Кинетика и катализ

Автореферат диссертации на соискапие ученой степени кандидата химических наук

Лицензия №0177 от 10.06.96 г. Подписано в печать 17.05.2013 г. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Формат 60x84 1/16. Усл.печ.л. 1,5. Уч.-изд.л.1,5. Тираж 120 экз. Заказ №214.

450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3 ГОУ ВПО «Башгосмедуннверситет РОСЗДРАВА»

Текст научной работы диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Хузина, Лилия Линатовна, Уфа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИИ И КАТАЛИЗА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

04201 357°9° На правах рукописи

ХУЗИНА ЛИЛИЯ ЛИНАТОВНА

КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ ДИАЗОПРОИЗВОДНЫХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ФАРМАКОНОВ И ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ К

С6о-ФУЛЛЕРЕНУ

02.00.03 - Органическая химия 02.00.15 - Кинетика и катализ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный консультант: д.х.н., чл.-корр. РАН У.М. Джемилев

Научный руководитель: к.х.н. А.Р. Туктаров

Уфа-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................3

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР..............................................................7

1.1 Реакция Бингеля-Хирша в синтезе биологически активных метанофуллеренов...............................................................................................7

1.2. Дизосоединения в синтезе биологически активных [2+1]-циклоаддуктов Сбо-фуллерена..........................................................................25

Заключение.........................................................................................................32

ГЛАВА 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.................................................34

2.1. Каталитическое циклоприсоединение диазоацетатов на основе фармакозначимых соединений к Сбо-фуллерену............................................35

2.2. Циклоприсоединение диазоамидов к С6о-фуллерену, катализируемое Рс1(асас)2-РРЬз-Е1зА1...........................................................................................46

2.3. Циклоприсоединение диазокетонов к Сбо-фуллерену под действием Рс1(асас)2-РРЬз-Е1зА1...........................................................................................50

2.4. Изучение биологической активности синтезированных циклоаддуктов ..............................................................................................................................62

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.............................................70

3.1. Методы анализа..........................................................................................70

3.2. Очистка исходных реагентов и растворителей.......................................70

3.3. Каталитическое циклоприсоединение диазоацетатов на основе фармакозначимых соединений к Сбо-фуллерену............................................71

3.4. Циклоприсоединение диазоамидов к С6о-фуллерену, катализируемое Рс1(асас)2-РР11з-Е1зА1...........................................................................................77

3.5. Циклоприсоединение диазокетонов к Сбо-фуллерену под действием Рфсас)2-РР11з-Е1зА1...........................................................................................82

ВЫВОДЫ..............................................................................................................94

ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................................96

ВВЕДЕНИЕ

Со времени открытия Сбо-фуллереиа, особенно с момента разработки препаративных методов его получения, химия углеродных кластеров исключительно активно и широким фронтом развивается и в настоящее время превратилась в самостоятельную ветвь органической химии. Интерес к фуллеренам и их функциональнозамещенным производным обусловлен возможностью широкого применения последних в самых различных областях науки и техники. При этом наибольшую перспективность и практическую ценность представляют производные фуллерена для медицины и современной техники. В соответствии с литературными данными функциональнозамещенные фуллерены обладают высокими антиоксидантными, противоопухолевыми и противовирусными свойствами, а также представляют интерес в качестве рентгеноконтрастирующих агентов. Одним из распространенных методов синтеза органических производных углеродных кластеров является реакция Бингеля-Хирша, основанная на циклоприсоединении генерируемых in situ а-галогенкарбанионов к Сбо-фуллерену с образованием соответствующих метанофуллеренов. Альтернативным методом синтеза метанофуллеренов является термическое циклоприсоединение диазосоединений к углеродным кластерам. Однако главным недостатком данного метода является низкая селективность реакции и невозможность получения индивидуальных изомеров.

К моменту начала наших исследований в литературе практически

отсутствовали сведения, касающиеся селективного циклоприсоединения

диазосоединений сложной структуры, синтезированных на основе

фармакозначимых соединений, в том числе природных, к Сбо-фуллерену в

присутствии металлокомплексных катализаторов.

Исходя из вышеизложенного, мы поставили перед собой задачу

широкого использования металлокомплексных катализаторов в реакции Сбо-

фуллерена с диазопроизводными известных и перспективных фармаконов, в

том числе природных метаболитов с целью разработки эффективных методов

ковалентного связывания биологически активных соединений с С6о, что

приведет, как мы предположили к созданию потенциальных лекарственных

средств нового поколения для лечения наиболее опасных заболеваний

человека. Постановка подобной задачи является весьма актуальной, так как

согласно литературным данным, известна способность молекулы фуллеренов

снижать токсичность с одновременным пролонгированным действием

биологически активных соединений в организме человека, а также

эффективно и адресно доставлять фармаконы к больным клеткам.

Цель работы: разработка эффективных каталитических методов

ковалентного связывания Сбо-фуллерена с диазопроизводными

фармакозначимых и природных соединений, а также проведение

биологических испытаний наиболее перспективных образцов

синтезированных гибридных фуллереновых молекул.

Научная новизна работы. В работе получены следующие наиболее

важные результаты:

Разработан эффективный метод ковалентного связывания С6о-

фуллерена с фармакозначимыми диазосоединениями, полученных

последовательным ацилированием фармаконов различной структуры,

содержащих гидроксильные группы, с помощью глицина с последующим

диазотированием синтезированных соединений по аминогруппе. Полученные

таким образом диазосоединения вводили в реакцию с Сбо-фуллереном, катализируемую Рё(асас)2-РРЬ3-Е1зА1.

Установлено, что в зависимости от соотношения исходных компонентов каталитической системы циклоприсоединение диазосоединений к С6(гфуллерену проходит с образованием метанофуллеренов, либо термически стабильных пиразолинофуллеренов.

По аналогии с диазоацетатами впервые изучено каталитическое циклоприсоединение к Сбо-фуллерену диазоамидов различной структуры.

Показано, что диазоамиды, синтезированные на основе ацилированных глицином природных и синтетических фармакозначимых аминов различной структуры, в условиях каталитической реакции взаимодействуют с С6о-фуллереном с образованием индивидуальных пиразолинофуллеренов. Наличие заместителя в а-положении исходного диазосоединения приводит к образованию термически малостабильных пиразолинофуллеренов, которые легко превращаются в метанофуллерены.

В развитие проводимых исследований, на основе природных карбоновых кислот синтезированы соответствующие диазокетоны, которые легко циклоприсоединяются к Сбо-фуллерену в присутствии 20 мол.% трёхкомпонентной каталитической системы Рё(асас)2-РРЬ3-Е1зА1 с образованием гибридных молекул. В качестве модельных фармаконов в данной реакции выбраны кислота Тролокс и токоферилоксиуксусная кислота, проявляющие антиоксидантные и противоопухолевые свойства.

Впервые осуществлен синтез оптически активных метанофуллеренов каталитическим циклоприсоединением хиральных диазокетонов, синтезированных на основе оптически активных Ь- и В- а-аминокислот, к Сбо-фуллерену под действием трехкомпонентного катализатора Рс1(асас)2-РРЬ3-Е13А1. С использованием дериватизирующего реагента установлено, что оптическая чистота синтезированных циклоаддуктов фуллерена превышает 98%.

Практическая ценность работы. Разработаны препаративные методы ковалентного связывания фармакозначимых диазосоединений с Сбо-фуллереном. Проведен первичный биологический скрининг на противоопухолевую, противовоспалительную и антиоксидантную активность наиболее перспективных образцов синтезированных гибридных молекул на основе Сбо-фуллерена.

Апробация работы. Основные положения работы были представлены на International Symposium «Advanced Sciense in Organic Chemistry» (2010, Miskhor, Crimea), Международном симпозиуме «Химия алифатических диазосоединений: достижения и перспективы» (2011, С.-Петербург), Joint International Conference «Advanced Carbon Nanostructures ACN'» (2011, St. Petersburg), XIX Мендеелевском съезде по общей и прикладной химии (2011, Волгоград), Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Успехи синтеза и комплексообразования» (2012, Москва), Всероссийской конференции «Органический синтез: химия и технология» (2012, Екатеринбург).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 статей, 6 тезисов докладов, получен 1 патент РФ и 2 положительных решения на выдачу патента РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора на тему «Реакции [2+1]-циклоприсоединения в синтезе биологически активных производных фуллерена», обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы (123 наименования), изложена на 110

страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 8 рисунков.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Реакции [2+1]-циклоприсоединения в синтезе биологически активных

производных Сбо-фуллерена

Интенсивное изучение физико-химических и фармакологических свойств фуллеренов и их производных позволило обнаружить разнообразные области практического применения последних. В настоящее время наиболее интересным и перспективным направлением исследований является изучение их биологической активности.

Привлекательность фуллеренов и их производных для медицинской химии и химии лекарственных веществ, вероятно, связана с широким набором свойств - высокая липофильность, сродство к свободным радикалам и фотофизические свойства, которые определяют возможность их применения в качестве основы современных лекарственных препаратов [112].

Анализ мировой литературы показал, что одним из наиболее перспективных классов производных фуллеренов для синтеза на их основе современных потенциальных биологически активных соединений являются [2+1]-циклоаддукты Сбо-фуллерена - метанофуллерены, синтезируемые в условиях реакции Бингеля-Хирша [13, 14], а также циклоприсоединением к углеродным кластерам диазосоединений [15].

1.1. Реакция Бингеля-Хирша в синтезе биологически активных

метанофуллеренов

Взаимодействие Сбо-фуллерена с генерируемыми in situ а-галогенкарбанионами по реакции Бингеля-Хирша [13, 14] является весьма эффективным препаративным методом синтеза практически важных метанофуллеренов. В общем виде схему указанной реакции можно представить следующим образом:

согЕ1

Вг—^

БВи - диазабициклоундецен

Обработкой малонатного производного 1 избытком ЫаН в толуоле синтезирован дикарбоксиметанофуллерен 2 с количественным выходом [16], который обладает хорошей растворимостью в ТГФ, метаноле и воде. Использование классической методики щелочного гидролиза для метанофуллерена 1 приводит к неполному омылению этиловых эфиров, либо сопровождается побочной реакцией нуклеофильного присоединения гидроксила к фуллереновому остову [16].

Показано, что [2+1]-циклоаддукт 2 достаточно легко проникает через клеточные мембраны внутрь клетки и преимущественно локализуется в митохондриях, что косвенно свидетельствует о нейрозащитном действии этого соединения [17].

Подобным образом синтезированы циклоаддукты С60-фуллерена 3-7, содержащие два, три, четыре, пять, шесть дикарбоксиметановых фрагментов

[18-20]. Как отмечают авторы [18-20], указанные региоизомеры были выделены в индивидуальном виде.

3 иап$~г (С?) 3 uans-3 <С*>

3 trans-A фг)

3 e(Cs>

4 I-JWIDj)

4 em (Cjj

5 ttt/¿> tC$)

o 6 6 pcrttí (Cj)

7 лсл» ao

Установлено, что увеличение числа карбоксильных групп в аддуктах Сбо приводит к увеличению растворимости последних в воде. Так, например, моно- 2 и бисаддукты 3 растворимы только в сильно и слабо щелочных растворах соответственно, в то время как, региоизомерные аддукты 4, являющиеся продуктами присоединения трех молекул галогенкарбаниона к Сбо-фуллерену, хорошо растворяются в воде[16].

Наличие в молекулах соединений 3-7 карбоксильных групп, а также относительно хорошая растворимость последних в воде позволили изучить их биологические свойства. Так, на примере указанных соединений изучена активность по отношению к гидратированному электрону (e"aq) и различным радикалам [21-28]. Показано, что эффективность поглощения радикалов зависит от числа присоединенных аддендов к фуллереновому каркасу, а именно, чем меньше раскрыто двойных связей в коре фуллерена, тем выше способность улавливать свободные радикалы. Аналогичное влияние степени

функционализации фуллеренового остова на биологическую активность продемонстрировано при изучении фотодинамических свойств соединений 3-7 [29, 30].

Карбоксиметанофуллерены 3 проявляют слабую антимикробную активность [10]. Изомер трисаддукта 4 с типом симметрии С3 обладает антибактериальными свойствами [5], а также активностью по отношению к Escherichia coli, вызывающего менингит и Streptococcus pyogenes [31-33], а также к таким оболочечным вирусам, как вирусы лихорадки и Японского энцефалита [34]. Следует заметить, что упомянутые выше региоизомеры 4 являются наиболее исследованными производными фуллерена, обладающих низкой токсичностью [26, 27] и показавшие очень обнадеживающие результаты в качестве потенциальных кандидатов для различных биомедицинских целей [35-42]. При этом установлено, что изомер соединения 4 еее характеризуется большей биологической активностью, чем изомер 4 t-333 [43]. Как полагают авторы [44-46], это объясняется тем, что в Сгизомере все циклопропановые фрагменты локализованы на небольшой части фуллеренового кора, что видимо, позволяет более эффективно взаимодействовать с липидным слоем клеточной мембраны.

Кроме того, имеются многочисленные работы, свидетельствующие о антиапоптической активности карбоксильных производных фуллерена [8, 4754].

Полезные биологические свойства проявляют не только метанофуллерены с карбоксильными группами, но и их производные. Так трисаддукты 8-13, в сложноэфирных группах, которых содержаться алкиламинные фрагменты, являются ингибиторами нейрональной NO-синтазы, а также сильными антагонистами кальмодулина [55]. Эти соединения синтезированы в 2 стадии, включающие взаимодействие эфиров малоновых кислот с блокированными аминогруппами в боковых

заместителях с Сбо-фуллереном в условиях реакции Бингеля-Хирша [56] и деблокирование аминогрупп соответствующих метанопроизводных [57].

Реакцией полиамида с малонатом в присутствии дициклогексилкарбодиимида (БСС) и 1-гидроксибензотиазола (1-НОВТ) получен дендримерный малонат с выходом 47%, взаимодействие которого с

Сбо под действием DBU и СВг4 приводит к одному из первых представителей водорастворимых дендримеров - дендро[С60]фуллерену 14 с выходом -29% [58, 59]. Растворимость соединения 14 в воде достигает 34 мг в 1 мл при рН 7,4 [58,60] и 254 мг в 1 мл при рН 10 [58,61], также растворяется в метаноле и практически не растворим в таких органических растворителях, как толуол, тетрагидрофуран, ацетон, хлороформ и диметилформамид.

t Bu0\/0 О Bu BuO У I

BuO

lBuO (H2N-G2)

DCC, 1-HOBT, DMF

R = HN-G2

+ HCOOH

14a: R = 'Bu

14: R=H

Соединение 14 показало анти-ВИЧ активность на лимфоцитах человека остро инфицированных ВИЧ-1ьа1 в концентрации 0,2 цМ с 1С501 [62]. Кроме того последние не проявляет цитотоксичности до 100 цМ [62, 63]. Молекулярное моделирование показало, что ядро фуллерена в молекуле 14 аллостерически блокирует доступ к каталитическому сайту ВИЧ-фермента. При этом с помощью расчетов межмолекулярных энергий установлено, что взаимодействие фуллеренового ядра с ферментом является еще и энергетически выгодным [64].

Позже авторами [65] синтезирован целый ряд новых амфифильных полиамидных дендрофуллеренов 15-20, в которых, как предполагается, липофильные боковые цепи будут способствовать биораспределению в тканях богатых липидами и проникать через гематоэнцефалический барьер.

11С50 - это концентрация препарата, необходимая для защиты 50% клеток от вируса (для Н1У-1 и Н1У-2) или концентрация препарата, ингибирующая фермент на 50% (для Н1У-ЯТ(обратной транскриптазы ВИЧ) и НСУ-11Р(РНК-зависимой РНК-полимеразы вируса гепатита-С)).

о о

16:К = С17; А 18:= С(С8)2; К * = А 17:К = С17;1Г = В 19: �