Синтез и свойства производных ди- и тетрагидропорфиринов с полиэдрическими соединениями бора тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

На правах рукописи

I

0034341Ии

ТИТЕЕВ РУСТАМ АНВАРОВИЧ

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНЫХ ДИ- И ТЕТРАГИДРОПОРФИРИНОВ С ПОЛИЭДРИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ БОРА

02.00.10 - Биоорганическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

2 5 ж *>П1П

Москва-2010

003494180

Работа выполнена на кафедре химии и технологии биологически активных соединений им. H.A. Преображенского Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

Доктор химических наук, профессор Миронов Андрей Федорович

Официальные оппоненты:

Доктор химических наук, профессор Пономарев Гелий Васильевич

Доктор химических наук, профессор Снегур Любовь Владимировна

Ведущая организация:

Институт химии растворов РАН, Иваново

Защита состоится «. >< 2010 года в

часов на заседании

Диссертационного Совета Д 212.120.01 при Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова по адресу: 119571, Москва, пр. Вернадского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В. Ломоносова по адресу 119571, Москва, пр. Вернадского, 86.

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайте http://mitht.ru

Автореферат разослан • 2010 года

Ученый секретарь Диссертационного Совета,

к.х.н., с.н.с.

Лютик А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*

Актуальность проблемы.

Бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ) рака - перспективный метод лечения онкологических заболеваний. Метод основан на способности изотопа |0В, при поглощении медленных нейтронов, распадаться на частицы с высокой энергией, которые избирательно поражают лишь те клетки, которые содержат достаточное количество борсодержащего вещества. К сожалению, соединения бора не обладают высокой селективностью накопления в опухоли. Идея создания новых препаратов для БНЗТ рака заключается в синтезе конъюгатов борных кластеров с различными биологически активными соединениями, которые способны хорошо проникать в опухолевые клетки и удерживаться в них. В связи с этим, большой интерес представляют порфирины и их производные, которые, помимо возможности селективного накопления в раковых клетках, могут при облучении светом вызывать фотодинамическое повреждение опухоли. Этот факт открывает дополнительные возможности в использовании порфирин-борных конъюгатов для комбинированной фотодинамической (ФДТ) и бор-нейтронозахватной терапии рака. Перспективными компонентами для этих целей могут служить производные хлорофилла а и бактериохлорофилла а в связи с их интенсивным поглощением в длинноволновой области электронного спектра, возможностью химической модификации боковых заместителей, низким уровнем токсичности и быстрым выведением из организма.

Таким образом, разработка методов получения подобных конъюгатов является актуальным научным исследованием в области ФДТ-БНЗТ рака. Работа выполнена на кафедре ХТБАС им. H.A. Преображенского МИТХТ им. М.В. Ломоносова при поддержке грантов РФФИ 06-03-32459 и 09-03-00701.

Цель работы. Синтез и изучение свойств конъюгатов природных хлоринов и бактериохлоринов с полиэдрическими соединениями бора для комбинированной ФДТ -БНЗТ рака.

Научная новизна. В работе предложены новые подходы к синтезу борсодержащих конъюгатов природных ди- и тетрагидропорфиринов, основанные на реакциях Cu(I)-катализируемого 1,3-диполярного циклоприсоединения и Pd-катализируемого кросс-сочетания (реакция Соногаширы). В синтезе конъюгатов также использовалась реакция

В руководстве работой принимал участие доцент каф. ХТБАС М.А. Грин.

нуклеофильного раскрытия 1,4-диоксанового цикла в оксониевых производных клозо-додекабората и бис(дикарболлида) кобальта. Впервые получены конъюгаты полиэдрических соединений бора с циклоимидами хлорина и бактериохлорина. Проведены предварительные биологические испытания in vitro и показана возможность использования некоторых соединений в качестве препаратов для БНЗТ рака.

Практическая значимость. В результате данного исследования разработаны подходы к синтезу конъюгатов производных хлорофилла а и бактериохлорофилла а с полиэдрическими соединениями бора. Получен ряд соединений, для которых показана возможность использования в БНЗТ рака. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработка подходов к синтезу конъюгатов природных хлоринов и бактериохлоринов с полиэдрическими соединениями бора;

2. Синтез борсодержащих производных хлорина ец\

3. Синтез конъюгатов циклоимидов хлоринового и бактериохлоринового ряда;

4. Оценка биологической активности борсодержащих хлоринов и бактериохлоринов.

Апробация работы.

Результаты работы были представлены и обсуждены на VII и VIII Школах-конференциях молодых ученых стран СНГ по химии порфиринов и родственных соединений (Одесса, Украина, 2007; Гагра, Абхазия, 2009), V Международной конференции по порфиринам и фталоцианинам (Москва, Россия, 2008), ХШ Международной конференции по химии бора (Платья д'Аро, Испания, 2008), ХП1 Международном конгрессе по нейгронозахватной терапии (Флоренция, Италия, 2008), X Международной конференции по физической и координационной химии порфиринов и их аналогов (Иваново, Россия, 2009), ХП Молодежной конференции по органической химии (Суздаль, Россия, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных трудов, в том числе 6 статей в реферируемых журналах.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Работа изложена на_1 .стр., содержит. JJ рисунков, схем,_ .таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время активно развиваются два бинарных метода лечения рака - ФДТ и БНЗТ. Преимуществом ФДТ является высокая селективность поражения новообразования, основанная на том, что фотосенсибилизатор накапливается преимущественно в опухоли, а его активация происходит только при облучении светом с определенной длиной волны. Основное ограничение ФДТ заключается в невысокой глубине проникновения света в ткань. Для распространенных препаратов на основе протопорфирина IX глубина воздействия на опухоль не превышает нескольких миллиметров. Использование в качестве фотосенсибилизаторов производных природных хлоринов и бактериохлоринов позволяет расширить этот диапазон до двух сантиметров. Являясь, как и ФДТ, бинарным методом, БНЗТ полностью снимает ограничение на глубину терапии, но соединения бора обладают низкой селективностью по отношению к опухоли. Синтез конъюгатов производных хлорофилла а и бактериохлорофилла а с полиэдрическими соединениями бора позволяет не только увеличить селективность БНЗТ, но и осуществить комбинированную фотодинамическую и бор-нейтронозахватную терапию рака. Важным требованием к подобным конъюгатам является их способность к проникновению в клетку. В настоящей работе для установления структурно-функциональных зависимостей были синтезированы соединения, отличающиеся типом борного полиэдра, структурой и длиной спейсера, атак же макроциклом (Рисунок 1).

/Р^

гг-о

у<У/

"Члл/'-'у-'.л'Чх Нг

ох>

Бор-содержащий компонент

Спейсер

:2-

чу

клозо-додекаборат

1

в ОВН

оси

бис^дикарболпид) кобальта

а.

),-К;.

и-я2 н

Тетрапиррольное соединение

с **

''XX)

хлорин /Ч^'-'Ч

к л

пурпур инимид бактериолурпуринимид

Рисунок 1. Компоненты конъюгатов, используемые в работе.

1. Синтез производных хлорина е« с борными полиэдрами

Методы синтеза конъюгатов на основе достаточно лабильных соединений, к которым относятся производные хлорофилла а, должны отвечать определенным требованиям: мягкие условия проведения реакции, высокие выходы целевого продукта, а также доступность исходных прекурсоров. В настоящей работе использованы три подхода: Си(1)-катализируемое 1,3-диполярное циклоприсоединение азидов и терминальных алкинов, Рс1-катализируемое кросс-сочетание между алкинилированными борными кластерам^ и 4-йодфенильными производными хлорина ег, по реакции Соногаширы, а также реакция нуклеофильного раскрытия диоксанового кольца в оксониевых производных бис(дикарболлида) кобальта и оозо-додекаборат анионов.

На первом этапе работы в качестве порфириновой компоненты был выбран хлорин Полученный из биомассы 8р1ги1та хлорофилл а 1 был гидролизован в кислой

среде с последующей обработкой диазометаном с образованием метилового эфира феофорбида а 2 (схема 1). Взаимодействие последнего с пропаргиламином приводило к алкинильному производному хлорина За, а использование в качестве нуклеофила этилендиамина и последующее ацилирование аминосодержащего хлорина е6 хлорангидридом 4-йодбензойной кислоты давало 4-йодфенильное производное 4.

Схема I. Реагенты и условия проведения реакции: (а) HCl, (СНз)2СО, Ar; (б) CH2N2, СНСЬ; (в) пропаргиламин, СН2С12; (г) этилендиамин, СН2С12; (д) 4-йодбензоилхлорид, диизопропилэтиламин

(i-Pr2EtN), СН2С12.

о

^ Все производные бис(дикарболлид) кобальта и лмо^о-додекаборат анионов получены в лаборатории д.х.н„ проф. Брегадзе В.И.

1.1. Синтез борированных хлоринов с использованием реакции Соногаширы

Реакцию Соногаширы проводили в атмосфере аргона в смеси бензол:диизопропилэтиламин (¡-РггЕИЧ, Р1РЕА) (5:1) в течение 48 часов (схема 2). В качестве катализатора использовали трис(дибензилиденацетон) дипалладия(О) (Рс12(Л>а)з). Соединение б получено с выходом 61% и его структура подтверждена рядом физико-химических методов анализа. Так, в ИК-спектре полученного соединения наблюдалась интенсивная полоса в области 2550 см'1, соответствующая валентным колебаниям связи В-Н. В спектрах 'Н ЯМР помимо группы сигналов хлорина присутствуют сигналы спейсера, сигналы СН-протонов борного кластера в области 4.0 - 4.30 м.д. и, так называемый, "борный остов" в области от 1.5 до 3.5 м.д. Электронный спектр полностью совпадал со спектром исходного соединения, что показывает отсутствие влияния борных кластеров на хромофорную систему макроцикла. Масс-спектр конъюгата содержал пик молекулярного иона с характерным для соединений бора изотопным расщеплением сигналов.

Следует отметить, что аналогичная картина физико-химических характеристик наблюдалась для всех синтезированных борсодержащих конъюгатов.

Схема 2. Реагенты иусдовия проведения реакций: (а) РсЬМЬа).!, РРЬз, 01РНА, С6Н6,60°С, Аг.

1.2. Синтез борсодержащих конъюгатов с использованием Си(1)-катализируемон реакции 1,3-диполярного циклоприсоединеиия

Реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения катализируется ионами меди (I), которые, окисляясь до Си(П), могут встраиваться в хлориновый макроцикл. Для предотвращения комплексообразования первоначально был получен цинковый комплекс хлорина ЗЬ (схема 3). Реакцию циклоприсоединения проводили в течение 4 часов в

п.сс

ацетонитриле при комнатной температуре в атмосфере аргона, в качестве катализатора использовали йодид меди(1). Катион цинка из конечных конъюгатов удалялся 1N раствором HCl. Общий выход составил 60% для 9 и 68% для 10.

Схема 3. Реагенты и условия проведения реакций: (a) Zn(OAc)2, СН3ОН; (б) 7 или 8, Cul, DIPEA,

CH3CN; (в) 1NHC1.

1.3. Синтез борсодержащих конъюгатов с использованием реакции нуклеофильного замещения в оксоииевых производных бис(дикарболлида) кобальта

Реакция раскрытия 1,4-диоксанового кольца в оксониевых производных бис(дикарболлид) кобальта и гаозо-додекабората протекает как нуклеофильное замещение (Рисунок 2).

/ \ Nu-R / \ В—О® О -" В—О ,0

R-Nu

Рисунок 2. Реакция раскрытия 1,4-диоксанового колы/а в оксониевых производных бис(дикарболлид) кобальта и кюзо-додекабората под действием нуклеофилъных агентов.

В качестве нуклеофилов в настоящей работе были использованы производные хлорина е6, содержащие терминальную аминогруппу. С этой целью для реакции с феофорбидом 2 использовали диаминоалканы с разной длиной углеродной цепи (схема 4).

Такой подход позволил получить хлорины 11а-с и на их основе группу борсодержащих конъюгатов с различной длиной спейсерного фрагмента.

Получение щ-аминохлоринов ев проводили в дихлорметане при комнатной температуре при перемешивании. Следует отметить, что по мере удлинения углеродной цепи в диаминоалканах время протекания реакции увеличивалось с 3 часов (для этилендиамина) до 6 часов (для 1,6-диаминогексана), при этом выход реакций уменьшался с 85 до 75%.

11а:п = 2 IIb: п = 4 11с: п = 6

Схема 4. Реагенты и условия проведения реащий: (a) NH2-(CH2)„-NH2> СНгС12(п=2,4,6).

Полученные аминохлорины 11а - 11с вводили в реакцию с оксониевыми производными бис(дикарболлид) кобальта 14 (схема 5) в ацетонитриле при кипячении. При этом было обнаружено, что характер протекания реакции и строение получаемых продуктов зависят от основности реакционной среды. В отсутствии DIPEA происходит присоединение одного остатка соединения 14 с образованием конъюгата 12. В аналогичных условиях, но с добавлением основания происходит присоединение двух молекул 14 с образованием конъюгата 13. Показано, что соединение 12 в присутствии DIPEA легко присоединяет еще одну молекулу 14, превращаясь в конъюгат с удвоенным количеством атомов бора.

Для подтверждения количества присоединенных борных полиэдров соединения 12 и 13 были превращены в Zn-комплексы 12d и 13d. Элементный анализ этих конъюгатов на ионы металла показал, что соотношение Zn/Co в конъюгате 12d составляет 1:1, а в 13d -1:2.

Схема 5. Реагенты и условия проведения реащий: (а) 14,01РЕА, СНзСИ, Д; (б) 14, СНзСИ, Д.

Замена аминогруппы в соединении 11 на остаток пиридина позволило нам осуществить с высоким выходом синтез цвитгер-ионного конъюгата 16.

С этой целью проведено присоединение 4-аминометилпиридина к хлориновому макроциклу за счет раскрытия экзоцикла в феофорбиде а с образованием соединения 15 (схема 6). Взаимодействие последнего с эквимолярным количеством оксониевого производного 14 проводили в ацетонитриле, без добавления основания в течение 15 минут. Выход конъюгата 16 составил 90%.

Схема 6. Реагенты и условия проведения реакций: (а) 4-аминопиколин, В1РЕА, СНзСЫ, Д; (б) 14,

СНзСИ, Д.

2. Синтез борсодержаших циклических имидов хлоринового и бактериохлоринового рядов

Использование в качестве хлориновой компоненты пурпуринимида и бактериопурпуринимида может увеличить эффективность комбинированной ФДТ-БНЗТ, поскольку максимумы поглощения данных макроциклов смещены в ближнюю ИК-область спектра, что повышает эффективность ФДТ рака.

2.1. Синтез борированных конъюгатов на основе аминозамещенных циклоимндов хлоринового ряда

В качестве исходных соединений были использованы два аминозамещенных циклоимида 18 и 19. В первом случае аминогруппа находится на удалении от имидного цикла, во втором непосредственно при атоме азота циклоимида (схема 7). В качестве метода синтеза была использована реакция нуклеофильного замещения с раскрытием диоксанового кольца в соединении 14. Количество присоединенных к амину 18 борных кластеров, также как и было отмечено ранее (раздел 1.3), зависит от условий проведения реакции. В присутствии 01РЕА происходит присоединение двух борных кластеров с образованием конъюгата 20. В отсутствии основания образуется только монозамещенный циклоимид 21.

Схема 7. Реагенты иусловия проведения реакций: (а) О;, КОН, ¡-Рг-ОН; (б)НС1; (в) N№№№0, Ру; (г) ОВД, СНС13; (д) ЫН:СН;СН:ЫН;, Ру; (е) Ру, 80"С, Аг; (ж) 14,01РЕА, СНзСЧ Л; (з) 14, СН3СК Д.

В случае N-аминоциклоимида 19 роль основания на характер протекания реакции и состав продуктов еще больше возрастает (Схема 8). В отсутствии основания, соединения 14 и 19 не реагируют с образованием конъюгата 23. В тоже время, при добавлении DIPEA, реакция успешно проходит, давая дизамещенный продукт 22 с выходом 71%,

Схема 8. Реагенты и условия проведения реакций: (а) 14, DIPEA, CH3CN, Д; (б) 14, CH3CN, Д.

Обнаруженные различия в реакционной способности хлоринов 18 и 19, по-видимому, связаны с меньшей нуклеофильностью аминогруппы, которая в соединении 19 непосредственно присоединена к циклическому имиду.

Синтез конъюгата пурпуринимида с одним борным кластером также был осуществлен с использованием реакции Соногаширы (Схема 9). С этой целью циклоимид 19 ацилировали 4-йодбензоилхлоридом и полученное соединение 24 конденсировали с этинильным производным 5. В результате с выходом 69% был получен целевой конъюгат 25.

Na©

Схема 9. Реагенты и условия проведения реакций: (а) 4-йодбензоилхлорид, DIPEA, СН2С12; (б) Pd2(dba)3, PPh3, DIPEA, CA, 60"C, Ar.

2.3. Синтез борсодержащих циклоимидов бактерихлоринового ряда

Наиболее перспективными для комбинированной ФДТ-БНЗТ являются борсодержащие сенсибилизаторы на основе циклоимидов бактериохлорина. Эти макроциклы поглощают в области 800 - 830 нм (Рисунок 3). Для этого диапазона света прозрачность биологической ткани достигает максимума, что позволяет воздействовать на опухоль расположенную на глубине до 2 см. Еще одна возможность использования фотосенсибилизаторов с длинноволновым максимумом поглощения - лечение сильно пигментированных новообразований, таких как меланома.

Рисунок 3. Спектры электронного поглощения: I—хлорин с6 (ХЛК1х—665нм, с -35000), II-пурпуршштд (1^=7051^1, £-45000), III - Ы-аминобактериопурпуринимид (/.и^=830нм. е =55000), IV-суммарное погчощение биологической ткани (НЪ + НЬОт + НгО)

Нами был осуществлен синтез борсодержащих конъюгатов бактериохлорина, с использованием в качестве ключевого соединения Лг-аминоциклоимида бактериохлорина 28 (Схема 10). Последний синтезировали исходя из бактериопурпурина 27, который получали алломеризацией бактериохлорофилла а 26, выделенного экстракцией из биомассы пурпурных бактерий Кко(1оЬас1ег сарш!аШ$.

Синтез конъюгатов с амидной связью между Лг-аминобактер1Юпуринимидом и борсодержащими карбоновыми кислотами был осуществлен с использованием различных методов активации карбоксильной группы. Конъюгат 30 получали, действуя на исходный амин 28 хлорангидридом додекаборатсодержащей карбоновой кислоты 29 в присутствии триэтиламина, в то время как конъюгат 32 был получен в результате взаимодействия того же циклоимида с кислотой 31, активированной дициклогексилкарбодиимидом. Однако эти подходы оказались малоэффективными из-за низких выходов целевых продуктов (не более 20%).

Rhodobacier Ctpsulatus

ГУ)

Схема 10. Реагенты и условия проведения реакций: (а) О2, КОН, i-Pr-OH; (б) HCl; (в) NH2NH2*H20, Ру; (г) CH2N2, СНСЬ; (д) 29, EtjN, СН2С12; (е) 31, DCC, DMAP, СН:С12.

Более эффективным оказался метод, ранее хорошо зарекомендовавший себя при получении борированных хлоринов и пурпуринимидов (разделы 1.3. и 2.1.). При кипячении циклоимида 28 с диоксониевым производным бис(дикарболлида) кобальта в ацетоншриле с добавлением DIPEA был получен конъюгат 33 с двумя борными кластерами с выходом 64% (схема 11). Максимум поглощения в элеюронном спектре конъюгата 33 совпадал с максимумом поглощения исходного циклоимида 28 и находился в области 830 им.

Схема 11. Реагенты и условия проведения реакций: (а) 14, DIPEA, CH3CN, Д.

3. Оценка биологической активности синтезированных конъюгатов*

Биологические испытания проводились на клетках аденокарциномы легкого человека А549, используя в качестве растворителя эмульсию 5% кремофора (СгЕЬ) в воде. Цель испытаний заключалась в оценке способности конъюгатов проникать сквозь клеточную мембрану. Измерялся коэффициент накопления в клетке, который показывает отношение между количеством вещества проникшего внутрь клетки и веществом, оставшимся в межклеточной среде. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты биологических исследований in vitro на линии клеток А549.

N Тип тетрагтиррола (Я1) Тип спейсера Тип борного полиэдра (противоион) (Я") Коэффициент накопления

6 Хлорин е<; -О— бис(дикарболлид) кобальта (/-Рг^НШ) меньше 1

9 Хлорин е6 N=n К7 озо-д,од&каборат (п-Ви4ЫФ) меньше 1

10 Хлорин бис(дикарболлид) кобальта (Ме.чШФ) меньше 1

12а Хлорин бб R'-CH2CH2-NII2-R2 бис(дикарболлид) кобальта 20

12Ь Хлорин е^ R'-CH,CH;CN2CH,-NH2-R2 бис(дикарболлид) кобальта 65

12с Хлорин ее Ф R'-Cll2CH2CIIjCH,CII,CII2-NIIrR2 бис(дикарболлид) кобальта 80

13а Хлорин е^ R1-CH-Clb-NrR, бис(дикарболлид) кобальта (/-РьЕШЫФ) меньше 1

13Ь Хлорин е6 r,-ch,ch2ch,ch2-n'r2 бис(дикарболлид) кобальта (1-Рг:Е1НЫФ) 5

13с Хлорин е* R'-CH2CH,CHCI I,CI 1,CH,-N r - - - -~Ri бис(дикарболлид) кобальта (/-РьЕШЫФ) 8

22 Пурпуринимид R'-N-ri R2 бис(дикарболлид) кобальта (/-Рг2Е1ШФ) меньше 1

25 Пурпур иним ид , (3 -, бис(дихарболлид) кобальта (1-РГ2Е1НЫФ) меньше 1

32 Бактерио-пурпуринимид R1-N—NH бис(дикарболлид) кобальта (НОМАРФ) меньше 1

33 Бактерио-пургтуринимид X R'-N-NT R2 бис(дикарболлид) кобальта О'-РьВШФ) меньше 1

Как видно из таблицы, коэффициент накопления в клетке растет с увеличением длины спейсера в рядах соединений 12а - 12Ь - 12с и 13а - 13Ь - 13с. Более существенное увеличение активности наблюдается для цвиттер-ионных конъюгатов 12, где значения коэффициента возрастает от 20 до 80.

Наиболее перспективными для использования в БНЗТ рака являются конъюгаты хлорина еб с бис(дикарболлид) кобальтом 12а-с.

* Биологические испытания выполнены в ИБХ РАН профессором Феофановым A.B.

4. Выводы

1. Разработаны методы получения коныогатов природных хлоринов с полиэдрическими соединениями бора с использованием Cu(I) катализируемой реакции 1,3-Диполярного циклоприсоединения и кросс-сочения Соногаширы;

2. Изучено взаимодействие аминозамещенных хлоринов и бактериохлоринов с оксониевыми производными бис(дикарболлид) кобальта. Обнаружено влияние основания на характер протекания реакции и состав продуктов;

3. Синтезированы борсодержащие конъюгаты хлорина е6 и пурпуринимида с использованием разработанных подходов;

4. Впервые получены конъюгаты N-аминобактериопурпуринимида с полиэдрическими соединениями бора;

5. В испытаниях на клетках А549 аденокарциномы легкого человека показано, что цвитгер-ионные структуры накапливаются лучше, чем конъюгаты с внешними катионами, а по мере увеличения длины спейсера в борхлориновых конъюгатах селективность накопления в раковых клетках повышается.

5. Список публикаций по теме диссертации.

1. Grin М.А., Semioshkin A.A., Titeev R.A., Nizhnik Е.А., Grebenyuk J.N., Mironov A.F., Bregadze V.I. Synthesis of a cycloimide bacteriochlorin p conjugate with the closo-dodecaborate anion // Mendeleev Commun.- 2007.- V. 17,-№1,- P. 14-15.

2. Миронов А.Ф., Грин M.A., Брегадзе В.И., Сиваев И.Б., Титеев Р.А., Бритгал Д.И., Бакиева О. М., Лобанова И.А. Новый борсодержащий конъюгат на основе циклоимида бактериохлорина у II Известия Академии наук- Серия химическая,- 2008.- № 10.- Р.2190 - 2192.

3. Grin М.А., Titeev R.A., Mironov A.F., Bregadze V.I., Sivaev I. В., Btittal D.I. Synthesis of Chlorin and Bacteriochlorin Conjugates with Boron Clusters // J. Porphyrins Phthalocyanines.- 2008.- V.12.- P. 752.

4. Bregadze V.I., Sivaev I.B., Lobanova I.A., Titeev R.A., Brittal D.I., Grin M.A., Mironov A.F.. Conjugates of boron clustets with derivatives of natural chlorin and bacteriochlorin // Applied Radiation and Isotopes.- 2009.- V.67.-P. 101-104.

5. Bregadze V.I., Semioshkin A.A., Las'kova J.N., Berzina M.Y., Lobanova I.A., Sivaev LB., Grin M.A., Titeev R.A., Brittal D.I., Ulybina О. V., Chestnova A.V., Ignatova A.A., Feofanov A.V. and Mironov

A.F. / Novel types of boronated chlorin e6 conjugates via "click chemistry" // Applied Organomelallic Chemistry.- 2009.- V.23.- P. 370-374.

6. Грин M.A., Титеев P.A., Бритгал Д.И., Чесгнова А.В., Феофанов А.В., Лобанова И.А., Сиваев И.Б., Брегадзе В.И., Миронов А.Ф. Синтез конъюгатов бис(дикарболлид)кобальта с природными хлоринами по реакции Соногаширы // Известия Академии наук-Серия химическая,- 2010- № 1,- Р. 215-220.

7. Титеев Р.А., Грин М.А., Бритгал Д.И., Миронов А.Ф., Брегадзе В.И., Сиваев И.Б., Семиошкин А.А. Синтез и изучение свойств конъюгатов природных хлоринов с борными кластерами // VII школа-конференция молодых ученых стран СНГ по химии порфиринов и родственных соединений,- Одесса.-2007,-С. 95.

8. Грин М.А, Титеев Р.А., Семиошкин А.А., Сиваев И.Б., Миронов А.Ф., Брегадзе

B.И. / Разработка сенсибилизаторов комбинированного действия для флуоресцентной диагностики и бор-нейтронозахватной терапии рака//XVIIIМенделеевский съезд по общей и прикладной химии,- Москва.- 2007.- С. 524.

9. Грин М.А., Миронов А.Ф., Титеев P.A., Бритгап Д.И. / Борсодержащий конъюгат бактриохлорина р для технологии бор-нейтронозахватной терапии // Наукоемкие химические технологии2008,- Волгоград- 2008 - С. 145.

10. Grebenyk J.A., Semioshkin A.A., Titeev R.A., Bregadze V. I. The application of "click" methodology for the preparation of novel closo-dodecaborates // XIII International Conference on Boron Chemistry.- Platja d'Aro.- Spam.- 2008.- P. 45.

11. Bregadze V.l., Sivaev I. В., Lobanova I.A., Grin M.A., Titeev R.A., Mironov A.F., Btittal D.I. Conjugates of boron clusters with derivatives of natural chlorine and bacteriochlorin // /У1 International Congress on Neutron Capture Therapy.- Florence.- Italy.- 2008-P. 168-171.

12. Бриггал Д.И., Тигеев PA, Миронов А.Ф., Грин M. А., Улыбина О.В., Берзина М.Я. Борсодержащие производные природных хлорофиллов для противоопухолевой терапии II V Московский международный конгресс: Биотехнология: состояние и перспективы развития,-Москва- 2009,- С. 119.

13. Титеев РА, Бритгал Д.И., Улыбина О.В., Грин М.А., Сиваев И.Б., Семиошкин АА, Лобанова ИА, Брегадзе В.И., Миронов А.Ф. Синтез и изучение свойств коньюгагов природных хлорофиллов с борными полиэдрами // X Междунеродная конференция по физической и координационнойхиты порфиринов и их аналогов (ICPC-10).- Иваново - 2009.- С. 75.

14. Грин М.А., Ципровский А.Г. Титеев P.A., Бритгал Д.И., Улыбина О.В., Берзина М.Я., Миронов А.Ф. Борсодержащие конъюгаты в ряду бактериохлорофилла а II X Международная конференция по физической и координационной химии порфиринов и их анатов (ICPC-10).- Иваново,- 2009,-С. 98.

15. Бритгал ДИ., Титеев РА, Улыбина ОД Грин МА, Миронов А.Ф. Разработка методов синтеза борсодержащих юлгьюгагов природных хлоринов // VIII школа-конференция молодых ученых стран СНГ по химии порфиринов и родственных соединений.- Гагры.- Абхазия.-2009.- С. 16.

16. Улыбина О.В., Бриггал ДИ., Титеев РА, Грин М.А., Ципровский АГ., Лобанова И.А., Сиваев И.Б., Брегадзе В.И., Миронов А.Ф. Борсодержащие конъюгаты на основе циклоимадных производных природных хлорофиллов хлоринов // VIII школа-конференция молодых ученых стран СНГ по химии порфиринов и родственных соединений,- Гагры.- Абхазия,- 2009.- С. 54.

17. Бритгал Д.И., Титеев РА, Улыбина О.В., Грин М.А., Ципровский А.Г., Миронов А.Ф. Синтез сенсибилизаторов доя комбинированной фотодинамической и бор-нейтронозахвагной терапий рака. II XII Молодежная конференция по органической химии,-Суздаль. 2009- С. 40-41.

Подписано в печать 19.02.2010., Тираж 120 экз. Отпечатано в типографии «ГЕЛИОПРИНТ». Адрес: г. Москва, ул. Ак. Анохина, д. 38, к. 1. Заказ №425

ВВЕДЕНИЕ.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Нейтронозахватная терапия.

1.1.1. Бор-нейтронозахватная терапия.

1.1.2. Препараты для БНЗТ.

1.1.3. Основные типы полиэдрических соединений бора.

1.1.4 Додекагидро-клозо-додекаборат и его производные.'.14'

1.1.5 Бис(дикарболлид) кобальта и его производные.

1.1.6 Молекулы-транспортеры для атомов 10В.

1.2. Фото- радиосенсибилизаторы для ФД-БНЗ терапии рака на основе порфиринов.

1.2.1. Конъюгаты синтетических ди- и тетрагидропорфиринов с полиэдрическими соединениями бора.

1.2.2. Конъюгаты природных порфиринов и хлоринов с полиэдрическими соединениями бора.

1.2.3 Конъюгаты природных порфиринов с борными полиэдрами.

1.2.4 Конъюгаты природных хлоринов с борными полиэдрами.

Бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ) рака - перспективный метод лечения онкологических заболеваний. Метод основан на способности изотопа 10В, при поглощении медленных нейтронов, распадаться на частицы с высокой энергией, которые избирательно поражают лишь те клетки, которые содержат достаточное количество борсодержащего вещества. К сожалению, соединения бора не обладают высокой 1 селективностью накопления в опухоли. Идея создания новых препаратов для БНЗТ рака заключается в синтезе конъюгатов борных кластеров с различными биологически активными соединениями, которые способны хорошо проникать в опухолевые клетки и удерживаться в них. В связи с этим, большой интерес представляют порфирины и их производные, которые, помимо возможности селективного накопления в раковых клетках, могут при облучении светом вызывать фотодинамическое повреждение опухоли. Этот факт открывает дополнительные возможности в использовании порфирин-борных конъюгатов для комбинированной фотодинамической (ФДТ) и бор-нейтронозахватной терапии рака. Перспективными компонентами для этих целей могут служить производные хлорофилла а и бактериохлорофилла а в связи с их интенсивным поглощением в длинноволновой области электронного спектра, возможностью химической модификации боковых заместителей, низким уровнем токсичности и быстрым выведением из организма.

Таким образом, разработка методов получения подобных конъюгатов является актуальным научным исследованием в области ФДТ-БНЗТ рака.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

IV. ВЫВОДЫ

1. Разработаны методы получения конъюгатов природных хлоринов с полиэдрическими соединениями бора с использованием Cu(I) катализируемой реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения и кросс-сочения Соногаширы;

2. Изучено взаимодействие аминозамещенных хлоринов и бактериохлоринов с оксониевыми производными бис(дикарболлид) кобальта. Обнаружено влияние основания на характер протекания реакции и состав продуктов;

3. Синтезированы борсодержащие конъюгаты хлорина eg и пурпуринимида с использованием разработанных подходов;

4. Впервые получены конъюгаты N-аминобактериопурпуринимида с полиэдрическими соединениями бора;

5. В испытаниях на клетках А549 аденокарциномы легкого человека показано, что цвиттер-ионные структуры накапливаются лучше, чем конъюгаты с внешними катионами, а по мере увеличения длины спейсера в борхлориновых конъюгатах селективность накопления в раковых клетках повышается.

1. В.И. Брегадзе, И.Б. Сиваев. Лекарство снайпер или химический прицел для нейтрона // Природа. 2004.- Т.4.- С.3-10.

2. И.А. Гулидов, Ю.С. Мардынский. Андронная лучевая терапия злокачественных новообразований // Вместе против рака. 2005.- Т.З.- С.40-45. ;

3. G.L. Locher. Biological effects and therapeutic possibilities of neutrons // Am. J. Roentgenol. Radium Ther. 1936.- V.36.- P. 1-13.

4. M.L. Volokhonskaya. Experience in the use of semicarbazide-cadmium therapy in patients suffering from malignant neoplasms in the incurable period // Voprosy Onkologii (U.S.S.R.). 1963.- V.9.- P.6-10.

5. A. H. Soloway, W. Tjarks, B. A. Barnum, F-G. Rong, R. F. Barth, I. M. Codogni, J. G.

6. Wilson. The chemistry of neutron capture therapy // Chem. Rev. 1998.- V.98.- P.l 515-1562.i. «

7. Barth R.F., SolowayA.H.,Fairchild R.G. Boron Neutron Capture Therapy of Cancer // Cancer Res. 1990.-V.50.-P.1061-1070.

8. J. F. Hainfeld. Uranium-loaded apoferritin with antibodies attached: molecular design for uranium neutron-capture therapy // PNAS. 1992.- V.89.- P.l 1064-11068.

9. P. Caravan, J.J. Ellison, T.J. McMurry, R.B. Lauffer. Gadolinium(III) chelates as MRI contrast agents: structure, dynamics, and applications // Chem. Rev. 1999.- V.99.- P.2293-2352.

10. M.G.H. Vicente. Boron in Medicinal Chemistry // Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry. 2006.- V.6(2).- P.73.

11. O. Harling, K. Riley. Fission reactor neutron sources for neutron capture therapy a critical review // JNeurooncol. 2003.- V.2.- P.7-17.

12. Godwin J.T., Farr L.E., Sweet W.H., Pathological study of eight patients with glioblastoma multiforme treated by neutroncapture therapy using boron 10 // Cancer, 1955.- V.8.- P.601-615.

13. R.F. Barth, J.A. Coderre, M.G.H. Vicente, Т.Е. Blue. Boron Neutron Capture Therapy of Cancer: Current Status and Future Prospects // Clin. Cancer Res. 2005.- V. 11(11).- P.3987-4002.

14. C. Salt, A.J. Lennox, M. Takagaki, J.A. Maguire, and N.S. Hosmanea. Boron and gadolinium neutron capture therapy // Russian Chemical Bulletin, International Edition. 2004.- V.53(9).- P. 1-17.

15. I.B. Sivaev.- V.I. Bregadze. Polyhedral Boranes for Medical Applications: Current Status and Perspectives // European Journal of Inorganic Chemistry. 2009.- V. 11.- P. 1433-1450.

16. Snyder H.R., Reedy A.J., Lennarz W.J. Synthesis of Aromatic Boronic Acids. Aldehydo Boronic Acids and a Boronic Acid Analog of Tyrosine // Am.Chem.Soc., 1958.- V.80.-P.835-838.

17. B.B. Волков, И.С. Поеная. О синтезе додекагидро-клозо-додекаборатов(2-) взаимодействием тетрагидроборатов щелочных металлов с триэтиламинбораном // Ж. неорган. Химии.-. 1979,- V.24 (10).- Р.2824-2826. , ;

18. WangF., Wang Y., Wang X. Yingyong Huaxue, 1998.- V.15(5).- P.ll 1.

19. Hawthorne M.F, Andrews T.D. Carborane analogues of cobalticinium ion // J. Chem.Commun 1965.-P.443-444.i. i

20. Sivaev I.B., Bregadze V.I. Chemistry of cobalt bis(dicarbollides). A review // Collect. Czech. Chem. Commun. 1999.- V.64.- P.783-805.

21. Sivaev I.B., Starikova Z.A., Sjoberg S., Bregadze V.I. Synthesis of functionalderivatives of the 3,3'-Co(l,2-C2B9Hll)2.- anion // J. Organomet. Chem., 2002,- V.649.- P.l.

22. R.P. Evstigneeva, A.V. Zaitseev.- V.N. Luzgina.- V.A. Ol'shevskaya, A.A. Shtil.' Carboranylporphyrins for Boron Neutron Therapy of Cancer // Curr. Med. Chem. Anti-Cancer Agents, 2003.- V.3.- P.383-392.

23. M.W. Renner, M. Miura, M.W. Easson, M.G.H. Vicente. Recent Progress in the Syntheses and Biological Evaluation of Boronated Porphyrins for Boron Neutron-Capture Therapy // Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry. 2006.- V.6.- P. 145-157.

24. M. Ratajski, J. Osterloh, D. Gabel. Boron-Containing Chlorins and Tetraazaporphyrins: Synthesis and Cell Uptake of Boronated Pyropheophorbide a Derivatives // Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry, 2006.- V.6.- P. 159-166.

25. R.C. Haushalter, R.W. Rudolph. meso-Tetracarboranylporphyrins // J. Am. Chem. Soc. 1978.- V.100.- P.4628-4629.

26. R. C. Haushalter, W.M. Butler, R.W. Rudolph. The preparation and characterization of several meso-tetracarboranylporphyrins II J. Am. Chem.Soc. 1981.- V.103.- P.2620-2627.

27. M.-S. Koo, T. Ozawa, R.A. Santos, K.R. Lamborn, A.W. Bollen, D.F. Deen, and S.B. Kahl. Synthesis and Comparative Toxicology of a Series of Polyhedral Borane Anion-Substituted Tetraphenyl Porphyrins II J. Med. Chem. 2007.- V.50.- P.820-827.

28. G. Oenbrink, P. Jiirgenlimke, D. Gabel. Accumulation of porphyrins in cells: influence of hydrophobicity aggregation and protein binding // Photochemistry and photobiology. 1988.-V.48(4).- P.451-456.

29. M. Miura, P.L. Micca, C.D. Fischer, C.R. Gordon, J.C. Heinrichs, D.N. Slatkin. Evaluation of carborane-containing porphyrins as a tumor-targeting agents for boron neutron-capture therapy // Br. J. Radiol. 1998.- V.71.- P.773-781.

30. M. Miura, G.M. Morris, P.L. Micca, M.M. Nawrocky, M.S. Makar, S.P. Cook, D.N. Slatkin. Copper octabromotetracarboranylphenylporphyrin: Synthesis and its toxicity, and biodistribution in tumour-bearing mice // Br. J. Rad. 2004.- V.77.- P.573-580.

31. M.G.H. Vicente, B.F. Edwards, S.J. Shetty, Y. Hou and J.E. Boggan. Synthesis and Preliminary Biological Studies of Four Tetra(nido-carboranylmethylphenyl) porphyrins // Bioorganic Medicinal Chemistry. 2002.- V.10.- P.481-492.

32. M.G.H. Vicente.- V. Gottumukkala, A. Wickramasinghe, M. Anikovsky and M.A.J. Rodgers. Singlet Oxygen Generation and Dark Toxicity of a nido- and a closo-Carboranylporphyrin // Proceedings ofSPIE, 2004.- V.5315.- P.33-40.

33. M.W. Easson, F.R. Fronczek, T.J. Jensen, M.G.H. Vicente. Synthesis and in vitro properties of trimethylamine- and phosphonate-substituted carboranylporphyrins for application in BNCT // Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2008,- V.16(6).- P.3191-3208.1 !

34. E. Hao, M.G.H. Vicente. Expeditious Synthesis of Porphyrin-cobaltacarborane Conjugates // Chemical Communications. 2005, 1306-1308.

35. Е. Нао, TJ. Jensen, В.Н. Courtney and M.G.H. Vicente. Synthesis and Cellular Studies of Porphyrin-Cobaltacarborane Conjugates // Bioconjugate Chemistry. 2005.- V.16.- P.1495-1502.

36. M. Sibrian-Vazquez, E. Hao, T.J. Jensen, M.G.H. Vicente. Enhanced Cellular Uptake with a Cobaltacarborane-Porphyrin-HIV-1 Tat 48-60 Conjugate // Bioconjugate Chemistry. 2006.- V.17.- P.928-934.

37. R. Luguya, F.R. Fronckzek, K.M. Smith, M.G.H. Vicente. Synthesis of Noveli i

38. Carboranylchlorins with Dual Application in Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) and Photodynamic Therapy (PDT) // Journal of Applied Radiation and Isotopes. 2004.- V.61.-P.1117-1123.

39. R. Luguya, T.J. Jensen, K.M. Smith, M.G.H. Vicente. Synthesis and Cellular Studies of a Carboranylchlorin for the PDT and BNCT of Tumors // Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2006.- V.14.- P.5890-5897.

40. E. Hao, E. Friso, G. Miotto, G. Jori, M. Soncin, C. Fabris, M. Sibrian-Vazqueza, M.G.H. Vicente. Synthesis and biological investigations of tetrakis(p-carboranylthio-tetrafluorophenyl)chlorine (TPFC) // Org. Biomol. Chem. 2008.- V.6.- P.3732-3740. , :

41. S. B. Kahl, M. S. Koo. Synthesis of tetrakis-carboxylate esters of 2, 4-di(a, p -dihydroxylethyl) deuterioporphyrin IX // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1990.-P.1769-1771.

42. M. Miura, D. Gabel, G. Oenbrink, R.G. Fairchild. Preparation of carboranyl porphyrins for boron neutron capture therapy // Tetrahedron Lett. 1990,- V.31.- P.2247-2250.

43. J. Lee, Y. S. Park, Y.Kim, H. C. Kang. Synthesis of a Porphyrin Having Eight Carborane Cages II Bull. Korean Chem. Soc. 1999.- V.20(ll).- P.1371-1372.

44. P. Dozzo, M.-S. Koo, S. Berger, T.M Forte and S.B. Kahl, Synthesis, Characterization and Lipoprotein Association of a Nuclear Targeted Boronated Porphyrin // J. Med. Chern. 2005.- , V.48.- P.357-359.

45. M.F. Isaac and S.B. Kahl. Synthesis of Ether- and Carbon-Linked Polycarboranyl Porphyrin Dimers for Cancer Therapies II J. Organometallic Chem. 2003.- V.680.- P.232-243.

46. V.A. Ol'shevskaya, A.V. Zaytsev, A.N. Savchenko, A.A. Shtil', C.S. Cheong.- V.N. Kalinin. Boronated Porphyrins and Chlorins as Potential Anticancer Drugs // Bull Korean Chem. Soc. 2007.- V.28(l 1).- P.1910-1916.

47. A. N. Savchenko.- V. A. Ol'shevskaya.- V. N. Kalinin, and A. A. Shtil. Boronated Derivatives of Protohemin IX with L-Amino Acids as Potential Anticancer Agents // Vestnik Moskovskogo Universiteta. Khimiya, 2007.- V. 5.- P.292-298.

48. Novel boronated chlorin e6-based photosensitizers: Synthesis, binding to albumin and antitumour efficacy // Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2009.- V. 17.- P. 1297-1306.

49. A. V. Kuchin, M. V. Mal'shakova, D. V. Belykh.- V. A. Ol'shevskaya and V. N. Kalinin. Synthesis of Boronated Derivatives of Chlorin e6 with Amide Bond // Doklady Akademii Nauk, 2009.- V. 425,- P.80-83.

50. A.S. Brandis, A.N. Kozyrev and A.F. Mironov. Synthesis and study of chlorin and porphyrin dimers with ether linkage. // Tetrahedron. 1992.- V.48(31).- P.6485-6494.

51. A.F. Mironov, A.N. Kozyrev and A.S. Brandis. Sensitizers of second generation for photodynamic therapy of cancer based on chlorophyll and bacteriochlorophyll derivatives. // Proc. SPIE. 1993,- V.1922.- P.204-209.