Синтез новых производных клозо-додекаборатного аниона для потенциального использования в бор-нейтронозахватной терапии рака тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ им. А.Н. НЕСМЕЯНОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

005054ап

ЛАСЬКОВА ЮЛИЯ НИКОЛАЕВНА

СИНТЕЗ НОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ А77ШО-ДОДЕКАБОРАТНОГО АНИОНА ДЛЯ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В БОР-НЕЙТРОНОЗАХВАТНОЙ ТЕРАПИИ РАКА.

02.00.03 - Органическая химия 02.00.08 - Химия элементоорганических соединений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

- 1 НОЯ 2012

Москва —2012

005054371

Работа выполнена в Лаборатория алюминий- и борорганических соединений Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН).

Научные руководители: Кандидат химических наук

Семиошкин Андрей Анатольевич ИНЭОС РАН, г. Москва

Доктор химических наук, профессор Брегадзе Владимир Иосифович ИНЭОС РАН, г. Москва

Официальные оппоненты: Доктор химических наук, профессор Чижевский Игорь Тимофеевич (Лаборатория Металлакарборанов переходных металлов ИНЭОС РАН)

Доктор химических наук, профессор Вацадзе Сергей Зурабовнч (МГУ им. М.В. Ломоносова)

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук (ИОХ РАН), г.Москва.

Защита диссертации состоится 15 ноября 2012 г. в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.250.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук по адресу: 119991, Москва, ул. Вавилова, д.28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИНЭОС РАН.

Автореферат разослан 12 октября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002.250.01

кандидат химических наук

Ольшевская В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Современная нейтронозахватная терапия (НЗТ) рака имеет чрезвычайно высокую привлекательность за счет избирательного воздействия непосредственно на клетки злокачественных опухолей. Наибольшее применение в нейтронозахватной терапии нашли вещества на базе изотопа |0В (19.8% -распространешюсть в природе), поскольку изотоп 10В не радиоактивен, нетоксичен и при захвате нейтрона превращается в возбужденное ядро 1!В, которое немедленно расщепляется на высокоэнергетичные а-частицу и ядро лития обладающих коротким, сравнимым с размерами клетки, пробегом, что позволяет селективно разрушать клетки опухоли, не затрагивая окружающую здоровую ткань1. Еще одним аспектом применения именно элемента бора в НЗТ является разнообразие известных соединений на его основе.

На сегодняшний день в качестве агентов для бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) в клинической практике используют два препарата - ВРА и ВБН (рис 1). Однако ни один из них не отвечает всему списку требований, предъявляемых современной медициной.

NH3

но'^он О—ВН(В)

Ыюра-бороиофенилаланкн ыеркаттто-клшо-додехаборат (ВРА) натрия

(ВБИ)

Рисунок 1.

Эти препараты не обладают высокой селективностью накопления в опухоли и механизм их накопления, несмотря на многочисленные исследования, окончательно не ясен.

Еще одним требованием, предъявляемым современной медициной к ряду лекарственных средств является их водорастворимость. Натриевая соль меркапто-клозо-додекаборатного дианиона прекрасно растворима в воде, в то время как ВРА для повышения его водорастворимости используют в комплексе с фруктозой.

Терапевтическая концентрация изотопа 10В в клетках опухоли составляет 2035 мкг/г опухоли, что приблизительно соответствует 109 атомам 10В на клетку.

1 Hawthorne M.F. The Role of Chemistry in the Development of Boron Neutron Capture Therapy of Cancer// Angew. Chem. Int. Ed. - 1993. - V. 32. - P. 950-984

ВРА содержит лишь один атом бора в составе, что является существенным недостатком и усложняет его использование в качестве БНЗТ агента. BSH относится к классу полиэдрических гидридов бора и имеет в своем составе 12 атомов бора, то есть его использование в качестве агента для БНЗТ позволяет с большей вероятностью достигать необходимой терапевтической концентрации изотопа 10В в клетках опухоли. Очевидно, что использование стабильных полиэдрических гидридов бора для синтеза лекарственных препаратов третьего поколения является наиболее целесообразным.

Из всех известных на сегодняшний день стабильных гидридов бора именно клозо-додекаборатный дианион зарекомендовал себя в качестве наиболее перспективного, поскольку имепно его производное успешно используется в медицинской практике для лечения онкологических заболеваний методом БНЗТ. К тому же известно, что клозо-додекаборатный анион [Bi2H12]2" и его производные хорошо растворимы в воде в виде Na и К солей.

Селективность накопления изотопа ,0В определяется эффективностью его доставки в клетки опухоли и его внутриклеточным удержанием. Доставить борный фрагмент в опухоль способны молекулы-транспортеры. Молекула транспортер - это жизненно необходимый компонент для деятельности любой клетки организма и, в особенности, для постоянно растущей и делящейся раковой.

Поэтому представлялось важным синтезировать конъюгаты кпозо-додекаборатпого дианиона с жизненно необходимыми для роста и деления клеток молекулами-транспортерами, которые в будущем могут найти применение, как препараты третьего поколения для лечения рака методом БНЗТ.

Целью настоящей работы является разработка эффективных методов синтеза новых конъюгатов кпозо-додекаборатного дианиона с биологически активными молекулами, в качестве потенциальных препаратов для диагностики и лечения рака методом БНЗТ.

Научная новизна и практическая ценность.

В результате работы синтезирован широкий спектр новых конъюгатов аниона [В^Нц]2" с биомолекулами различного типа.

Впервые синтезированы конъюгаты клозо-додекаборатного дианиона с L-тирозином. Производные содержат свободные амино- и карбоксильную группы, необходимые для ферментативного узнавания и дальнейшего участия в пептидном синтезе. Полученные конъюгаты являются аналогами ВРА, при этом наличие 12-и вершинного борного полиэдра в его составе позволяет с большей вероятностью достичь необходимой терапевтической концентрации изотопа 10В в клетках опухоли.

Разработан новый, чрезвычайно удобный в исполнении подход к функционализации клозо-додекаборатной системы производными глицерина. Полученные соединения являются базовыми для синтеза липидов с целью изучения липосомообразования и их применения в качестве БНЗТ агентов. Показана возможность синтеза таких производных с различным зарядом клетки, что позволяет получать на их основе липосомы с заданными физико-химическими и биологическими свойствами.

Синтезированы ранее не описанные конъюгаты аниона [В12Н12]2" с порфиринами хлоринового и бактериохлоринового ряда. Для этой цели получены новые строительные блоки на базе тслозо-додекаборатного дианиона, функционализированные остатками ароматической и алифатической карбоновых кислот. Для синтеза конъюгата с хлориновым производным впервые применительно к клозо-додекаборатной системе был отработан и применен подход реакций «с1юк»-химии.

Впервые получены конъюгаты ктгозо-додекаборатного дианиона с нуклеозидами. Показана возможность применения двух различных подходов для региоселективного синтеза конъюгата с тимидином. Для синтеза конъюгата с гуанозином был отработан и применён эффективный метод, основанный на реакции нуклеофилыюго раскрытия оксониевого цикла производного аниона [ВпНп]2' в-нуклеофилами.

Отработан метод региоселективного синтеза дизамещенного производного 1-йод-7-диоксоний-декагидро-/с7озо-додекабората. На его основе впервые синтезированы конъюгаты дизамещенного производного аниона [В12Н12]" с каноническими нуклеозидами тимидином и с гуанозином. Подход позволяет получать биологически активные конъюгаты, меченые радиоактивным йодом, которые в дальнейшем могут найти применение в диагностике злокачественных опухолей.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на международной конференции по химии бора Б1ЖОВ(ЖСЖ IV (Бремен, Германия, 2007), Международной конференции «Проблемы металлоорганической и координационной химии» (Разуваевские чтения, Нижний Новгород, 2008), Международной конференции по химии бора 1МЕВ(Ж(Ж XIII (Платья Д'аро, Испания, 2008), Международной конференции по неорганической химии РЮ1РА8 Ю'ь (Палермо, Италия, 2009), 15-ом Международном конгрессе по нейтронозахватной терапии рака 1СПМСТ-15 (Цукуба, Япония, 2012).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 13 научных работ (в том числе: 9 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК, 4 тезиса в сборниках докладов научных конференций).

3

Гранты и программы. Диссертационное исследование выполнено в Лаборатория алюминий- и борорганических соединений ИНЭОС РАН при финансовой поддержке Президиума Российской академии наук (Программа П-7) и Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты № 06-03-32459, 08-03-00463, 08-03-91951, 09-03-00504, 09-03-00701, 11-03-00746).

Структура работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка используемой литературы. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 71 схему, 21 рисунок и 3 таблицы. Библиография содержит 82 литературные ссылки.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Литературный обзор.

В литературном обзоре подробно рассмотрены основные подходы к созданию реакционных центров аниона [В|2Н1212" и приведены все синтезированные на сегодняшний день биоконъюгаты на его основе.

Обсуждение результатов.

Синтез клозо-додекаборат содержащих аминокислот.

Тирозин (а-амино-р-(п-гидроксифенил)-пропионовая кислота) - природная аминокислота, содержащая функциональную гидроксильную группу в боковой цепи. Мы использовали особенность строения тирозина для синтеза коныогатов на его основе, обладающих потенциальной биологической активностью. Наличие свободной амино и карбоксильной группы в таких конъюгатах является обязательным условием для их использования в качестве БНЗТ агентов, поэтому на первой стадии мы защитили ключевые амино и карбоксильную группы тирозина и синтезировали этиловый эфир М-(трифторацетил)-Ь-тирозина. Реакцией нуклеофилъного раскрытия 1,4-диоксанового и тетрагидрофуранового цикла производных клозо-додекаборатного аниона 1 и 2 фенокси группой полученного защищенного тирозина в присутствии поташа в ацетонитриле впервые синтезироваиы соответствующие производные 3 (а,б), которые после снятия трифторацетильной и сложноэфирной защиты привели к целевым конъюгатам — производным клозо-додекаборатного дианиона с Ь-тирозином 4 (а,б) (схема 1).

ч0'

©

но-

КгСОз / СН^И

р,СС{0)Ы н

-сооа

О-

— у—соот р,СС(0)М н

Х-0

2 N1*11, X - -

За ХЮ 35-С1! X" -

НС1Ш20

4а-№и4Х-0 ■КН'ШщХ»-

соон

Схема 1.

Синтез кпозо-додекаборат содержащих глицеринов.

В настоящей работе мы расширили спектр функциональных производных аниона [В12Н12]2", на базе которых в дальнейшем реакцией ацилирования могут быть синтезированы различные липиды заданного строения и изучено их липосомообразование. Для синтеза глицеринового производного клозо-додекаборатного дианиона 6 была проведена реакция раскрытия диоксониевого цикла соединения 1 свободной гидроксильной группой соответствующего солкеталя в присутствии эквимолярного количества гидрида натрия в ацетонитриле с образованием простого эфира 5. Снятие ацетальной защиты привело к целевому диолу 6. Взаимодействие диоксониевого производного 1 с 2-фенил-1,3-диоксан-5-олом в тех же условиях привело к соответствующему продукту раскрытия 7, который после кислотного гидролиза привел к новому глицериновому производному клозо-додекаборатного дианиона 8, содержащему две первичные гидроксильные группы (схема 2).

7-Ся2 Схема 2.

в-Свз

Для синтеза диолов производных аниона [В^Нц]2" с различными зарядами борсодержащей части мы провели реакции раскрытия оксониевого цикла 1 3-диэтиламино-пропан-1,2-диолом с образованием 9 и производным пиперазина с образованием аддукта 10, который после подкисления привел к новому производному 11 (схема 3).

10-NBu, 11

Схема 3.

Как и ожидалось, соединение 9 представляет собой моноанион и выделено в виде моно тетрабутиламмонийной соли. Соединение 11 является первым, структурно охарактеризованным заряд-компенсированным (цвиттерионным) производным клозо-додекаборатного аниона (рисунок 2).

Рисунок 2. Молекулярная структура заряд компенсированного производного адозо-додекаборатного дианиона 11. 6

Синтез клозо-додекаборат содержащих порфирипов.

В качестве биологически активной компоненты способной селективно доставить борный фрагмент в клетки опухоли нами был выбран метиловый эфир 13,15-(М-амшюциклоимида) бактериохлорипа рб. Известно, что Ы-аминоциклоимид бактериопурпурина подвергается реакции ацилирования по №12-группе с образованием амидной связи2. Поэтому для синтеза конъюгатов данного типа нами был разработан эффективный подход к синтезу производных /слозо-додекаборатного дианиона 12 и 13, содержащих карбоксильную функциональную группу (схема 4).

OEt ОН

13-(NBu4)j

Схема 4.

Далее мы провели взаимодействие полученных кислот с тиоиилхлоридом в хлористом метилене с целью синтезировать их хлорангидриды. Однако, в первом случае реакция клозо-додекабората, функционализированного бензойной кислотой, не привела к целевому хлорангидриду, так как, по-видимому, была получена смесь продуктов замещения борного полиэдра атомами хлора.

Взаимодействием производного, содержащего остаток алифатической кислоты 13, с тиоиилхлоридом при комнатной температуре был in situ сгенерирован соответствующий хлорангидрид, который ввели в реакцию с N-аминоциклоимидом бактериопурпурина (схема 5).

2

A.F. Mtronov, М. A. Grin, A G. Tsyprovskjy, R. A Titeev, E.A. Nizhnik, I.S. Lonin, Synthesis of cationic bacteriochlorins, Mendeleev Commun., 2004, N 5, p. 204-207.

!3-(NBuj),

Схема 5.

В результате был впервые выделен конъюгат клозо-яодекаборатного аниона с порфирином бактериохлоринового ряда 14 в виде тетрабутиламмонийной соли.

Следующим объектом был выбран порфирин хлоринового ряда - хлорин еб. Хлорин еб содержит терминальную ацетиленовую группу поэтому для синтеза биоконъюгатов с таким порфирином мы применили методологию реакций «сИск»-химии и отработали ее на клозо-додекаборатной системе.

В литературе был описан двухстадийный синтез азидопроизводного на базе клозо-додекаборатного дианиона 153. Авторы на первой стадии получали азид тетрабутиламмония по реакции ВщМНЗС^ с №N3 с последующим взаимодействием с 1. Мы же синтезировали 15 в одну стадию реакцией раскрытия оксониевого цикла 1 азидом натрия и выделили твердый продукт 15 с выходом 98% (схема 6).

Схема 6.

Далее мы изучили взаимодействие 15 с широкодоступными алкил- и арилацетиленами в присутствии катализатора Cul и основания - NEt3 в этиловом спирте (Схема 7).

A.V. Orlova, N.N, Kondafcov, B.G. Kimel, L.O. Kononov, E.G. Kononova, I.B. Sivaev, V-L Bregadze, Synthesis of novel derivatives of c/oso-dodecaborate anion with azido group at the terminal position of the spacer, Appl.Orgcinomel.Chtm., 2007,21, 98100.

15-(NBujh li-Csj

R=C3H7, C5HM, C,,H3, CH2OH, CH2CH2OH

Схема 7.

Соединения 16 выделены в виде бесцветных цезиевых солей с хорошими выходами (64-72%)

Далее отработанный метод мы применили для синтеза конъюгата аниона [Bi2Hi2]2" с порфирином и провели «click» реакцию соединения 15 с хлорином е6 в виде свободного основания. Однако в условиях CuI/Et3N в ацетонитриле происходит комплексообразование порфирина с атомом меди, и образуется достаточно стабильный металлокомплекс, что усложняет последующее удаление металла. Поэтому для синтеза конъюгата с хлорином е6 был взят его цинковый комплекс, синтезированный согласно описанной методике4. Реакция «click»-химии цинкового комплекса хлорина е6 с азидом 15 привела in situ к соответствующему цинковому комплексу, который после обработки реакционной смеси 1N раствором соляной кислоты с последующей нейтрализацией раствором соды привёл к продукту 17 в виде свободного основания с выходом 60% (схема 8).

хлорина eg

Схема 8.

Биологические испытания конъюгата 17 проводились на клетках аденокарциномы легкого человека А549, используя в качестве растворителя

4

М.А. Grin, I S. Lonin, A.I. Makarov, A.A. Lakhlna, F.V. Toukach, V.V. Kachala, A.V. Ortova, A.F. Mironov, Synthesis of chiorin-carbohydrate conjugates by 'click chemistry*, Mendeleev Comrmin., 2008, N 13, p. 135-137.

эмульсию 5% кремофора (СгЕЬ) в воде. Найдено, что вещество проникает сквозь клеточную мембрану и накапливается преимущественно в цитоплазме. Однако, для повышения эффективности препарата требуется, чтобы его коэффициент накопления (отношение концентрации вещества в клетке к концентрации в межклеточной среде) был максимальным. Конъюгат 17 показал низкое значение коэффициента накопления (<1). То есть для дальнейшего использования полученного конъюгата в качестве БНЗТ агента необходима его дальнейшая модификация.

Синтез клозо-додекаборат содержащих нуюгеозидов.

Нами впервые синтезированы конъюгаты клазо-додекаборатного дианиона с каноническими нуклеозидами. В настоящей работе представлено три основных подхода к их синтезу.

Реакцией раскрытия оксониевого цикла ктгозо-додекаборатного производного 1 защищенным тимидином был выделен соответствующий конъюгат 18, который после снятия диметилтретбутилсилилыгой защиты привел к целевому продукту 19 (схема 9).

ЬрЧВоЖ

ЦВи.Г/СНД ло.

н,о/нс| "

СйТ/МеОИ НО

Схема 9.

Ранее подобная реакция была проведена на базе диоксониевого производного бис-дикарболлида кобальта в толуоле в присутствии гидрида натрия. В результате была получена смесь 3-х изомеров: 0(2)-, 0(4)-изомеры и N(3)-изомер, которые были разделены хроматографически. Мы провели взаимодействие 1 с защищенным тимидином в тех же условиях, но в нашем случае была получена смесь трех изомеров, которые не разделялись хроматографически. Однако, мы обнаружили, что при использовании более слабого основания - поташа реакция протекает региоселективно с образованием

продукта Ы(3)-алкилирования. Строение полученного силилированного адцукта 18 подтверждено методами спектроскопии ЯМР 'Н, "В, 13С и методами гомоядсрной ('Н-'Н) и гетероядерной ('Н-13С) двумерной спектроскопии. Факт получения именно N(3)-, а не 0(2) или 0(4)-изомера мы доказали сравнением спектра ЯМР ЬС нашего конъюгата со спектрами ЯМР |3С для уже описанных конъюгатов защищенного тимидипа с бисдикарболлидом кобальта (рисунок 3).

16\! Л"12" 16\° /'3-1-

V I

[р-рибоза [ 151.5

|бис(дикарболлид)-Со

]Ч(3)-И10мер

72.4

171.5

/ П45 ~Т

\? 73

X ^ „7.7^1 /

73.1

~ У бисСатарбошпиО-Со 135.7-^ | \ ]

\ _ \ СК

141.3

| Р-рибаза

157.8 I Р-рибоза I 155 8

1бис(дикарбодлид)-Со

С)(4)-113омер 0(2)-изомер

Рисунок 3. Сравнение химических сдвигов пуринового кольца в спектрах ЯМР!3С производного 18 с 0(2)-, 0(4)-, К(3)-изомерами конъюгатов бис(дикарболлида) кобальта с тимидином.

Конъюгат 19 был переведен в Се соль для повышения водорастворимости, и для него измерен коэффициент распределения К между фазами октанол-вода. Коэффициент К представляет собой отношение количества вещества в органической фазе к количеству вещества в водной фазе. Соответственно, чем выше коэффициент К, тем ниже водорастворимость конъюгата. Конъюгат 19 показал хорошую растворимость в воде (коэффициент распределения К=0.016±0.002), которая лишь слегка уступает водорастворимости природного тимидина.

«СНск»-реакцией азид-содержащего производного /С7озо-додекаборатного дианиона 15 с ацетилен-содержащим производным тимидина мы синтезировали ранее не описанный гидрофильный конъюгат 20 (схема 10).

а

.0.

о

о

15-<NBu4)2

О Nj

+

НО

Схема 10.

Соединение 19 является первым, синтезированным конъюгатом клозо-додекаборатного дианиона с нуклеозидом, а 20 первьш примером конъюгата гаозо-додекаборатного аниона с нуклеозидом, связь в котором осуществляется по- средством триазольного цикла. Важным преимуществом метода «сНск»-химии для синтеза конъюгатов с нуклеозидами по сравнению с методом, основанном на реакции раскрытия оксониевого цикла производного 1, заключается в отсутствии необходимости защищать гидроксильные группы остатка дезокси-П-рибозы, что значительно упрощает реакционную схему.

Гуанозин - природный нуклеозид пурииового ряда, который достаточно легко подвергается модификации по 8-ому положению пуринового основания. Таким образом, опираясь на литературные данные, мы в две стадии синтезировали 8-тиогуанозин. Для дальнейшего синтеза конъюгата клозо-додекаборатного дианиона с 8-тиогуанозином мы отработали методологию реакций раскрытия оксониевого цикла производного 1 тиомочевиной и рядом доступных тиолов. Следует отметить, что ранее в литературе (в тезисах на международной конференции по неорганической химии 11АС1 20 075) упоминалось о синтезе меркаптана реакцией раскрытия тетрагидрофуранового производного аниона [В12Н12]2~тиолятом натрия. Поэтому, сначала, по аналогии, мы провели взаимодействие 1 с тиолятом натрия. Однако целевой меркаптан образовывался в минорных количествах, основным же продуктом был зафиксирован соответствующий сульфид.

Мы нашли, что реакция раскрытия диоксониевого цикла производного 1 тиомочевиной с последующим основным гидролизом и подкислением приводит к новому меркапто-производному 21 с суммарным выходом 65%(схема 11).

5 E.L. Crossley, L.M. Rendina, RACI Inorganic Conference. Habart (Tasmania), February 2007.

0=вн или В"

Схема 11.

11-(«ВИ4)2

Таким образом, мы модифицировали описанную ранее методику и синтезировали производное /слазо-додекаборатного аниона, содержащее свободную ЭН-группу, которая является сильным нуклеофилом и может в дальнейшем использоваться для создания биоконъюгатов заданного строения.

Далее мы изучили взаимодействие 1 с рядом 8-нуклеофилов (схема 12).

Нами показано, что производное 1 легко подвергается реакции раскрытия цикла алифатическими, ароматическими и гетероароматическими тиолами. Реакции протекают в ацетонитриле при комнатной температуре в присутствии поташа в течение 2-х часов с образованием соответствующих аддуктов 22(а-е) с хорошими выходами. Каждое из синтезированных производных 22(а-е) представляет отдельный интерес и может найти применение для создания конъюгатов с природными молекулами. Так 22а содержит функциональную гидроксильную группу. 226 - продукт раскрытия оксониевого цикла этиловым эфиром меркаптоацетата после кислотного или основного гидролиза приводит к соответствующему производному аниона [ВиНц]2', содержащему функциональную карбоксильную группу. Аддукт с тиоглицерином 22в является

13

22Г-С>2

22в-(Рч11и4)2

Схема 12.

диолом и может найти применение в синтезе липидов и, впоследствии, липосом содержащих югозо-додекаборатный дианион. Здесь следует отметить, что для синтеза аддукта 22в нет необходимости в использовании защитных групп для 3-меркапто-1,2-диола, в отличие от синтезированного нами аддукта с глицерином 6,8.

Отработанный метод мы применили для синтеза конъюгата с 1уанозином (схема 13).

ян

К2СО3/еюн

2) С&/ МеОН

1-(ХВо4)2

23-С82

Схема 13.

Реакцию проводили в этиловом спирте в присутствии поташа. Полная конверсия была достигнута по истечении 16 часов кипячения. Надо отметить, что при комнатной температуре реакция не идет. Условия реакции сильно разнятся с данными, полученными при описании синтетической схемы 12, так как взаимодействие 1 с в-нуклеофилами согласно схеме 12 протекает при комнатной температуре. Это связано, возможно, с низкой растворимостью 8-тиогуанозина в этиловом спирте при комнатной температуре. Мы предприняли попытки осуществить реакционную схему 13 в ацетонитриле в присутствии поташа, однако, в таких условиях реакция не идет. Использование в качестве растворителя диметилформамида привело к продукту, который не удалось выделить из реакционной среды и идентифицировать. Мы так же предприняли попытку синтезировать 23 реакцией нуклеофильного замещения 8-бромгл аиозина меркаптопроизводным 21 в системе поташ/этанол. Однако нам не удалось подобрать условия, в которых реакция протекала бы со 100% конверсией, в результате чистый продукт замещения выделить не удалось. Отметим, что метод синтеза конъюгатов с природными нуклеозидами, основанный на реакции раскрытия оксониевого цикла клозо-додекаборатного дианиона 8-нуклеофилами, обладает теми же преимуществами, что и метод, основанный на реакции «сНск»-химии - не требует введения и последующего снятия защитных групп.

Соединение 23 является первым примером конъюгата аниона [В^Н^]2" с рибонуклеозидами, в общем, и первым примером конъюгата с гуанозшгом, в частности.

Обособленный интерес в химии полиэдрических соединений бора представляет региоселективный синтез дизамещенных производных и изучение их реакционной способности. Мы показали, что реакция монозамещенного производного клозо-додекаборатного дианиона [В12Ни1]2" 24 в диоксане в присутствии комплекса борфтористоводородной кислоты с эфиром приводит региосслективно к 1-йод-7-диоксоний-декагидро-клозо-додекаборатному аниону 25 (схема 14). Оптимизация условий реакций показала, что наиболее целесообразно использование четырех кратного избытка комплекса НВР4'Е120 в качестве кислоты Льюиса, в результате полная конверсия достигается по истечении 1 часа кипячения в 1,4-диоксане.

Схема 14.

Строение дизамещенного производного 25 подтверждено методами одномерной ]Н, 13С, ПВ и двумерной иВ-пВ-С08У спектроскопии ЯМР (рисунок 4).

Рисунок 4. Спектр ЯМР ИВ-ПВ-С08У.

Строение 25 как 1,7-изомера подтверждено так же методом РСА (рисунок 5).

То что синтезировнное нами производное является 1,7-изомером не вызывает сомнений, однако причины его региоселективного образования нам не" совсем понятны. До недавнего времени в литературе были описаны только два примера дизамещенного оксониевого производного клозо-додекаборатного дианиона. Оба соединения синтезированы на базе Ы,М-дибензиламино-клозо-додекабората в условиях катализа кислотами Люиса в ТГФ и в 1,4-диоксане. Однако, четкие доказательства 1,7-изомерии в работе представлены не были.

На базе полученного дизамещенного производного были впервые синтезированы конъюгаты дизамещенного клозо-додекаборатного дианиона с природными нуклеозидами - тимидином и гуанозином.

Так взаимодействием дизамещенного производного с защищенным тимидином в ацетонитриле в присутствии поташа (условия идентичные синтезу аддукта 18) привело к соответствующему производному 26, которое было выделено в виде дицезиевой соли. После снятия диметилтетрабутилсилилыюй защиты было получено производное 27 (схема 15).

Здесь следует отметить, что синтез производного 26 не требует кипячения, реакция протекает при комнатной температуре, в отличие от 18.

Схема 15.

Реакцией раскрытия диоксониевого цикла й-нуклеофилом - 8-тиогуанозином полнен соответствующей продукт алкилирования- производное 28 (схема 16).

9 „ N11

НСЬ "^^Лн, 1К'соз-^Вг

+ - СНзСТ

¿¡Тнб 2.С5Р/МеОН 6н

28-С*2

Схема 16.

Реакция также протекает при комнатной температуре в течение 2-х часов в ацетонитриле, для синтеза же копъюгата 23 потребовалось 16 часов кипячения в этиловом спирте.

Таким образом, можно сделать предположение, что наличие второго заместителя в .иеягя-положении увеличивает скорость реакции нуклеофильного раскрытия цикла.

На базе производного 25 в дальнейшем целесообразно синтезировать различные биоконъюгаты с природными молекулами, используя один из предложенных выше методов. Если на первой стадии синтеза дизамещенного производного по схеме 14 использовать [В12Нц1125]2", то синтезируемые впоследствии биологически активные молекулы могут найти применение в радиодиагностике раковых заболеваний.

выводы

1. Разработан ряд универсальных методов синтеза конъюгатов клозо-додекабората с различными биологическиактивными молекулами, способными избирательно доставлять борный фрагмент в клетки злокачественной опухоли.

2. Впервые синтезирован конъюгат клозо-додекаборатного дианиона с Ь-тирозином, содержащий свободные амино и карбоксильную группы. Соединение является аналогом ВРА, но только с более высокой массовая долей бора в составе и может стать более эффективным препаратом для использования в БНЗТ.

3. Разработан новый подход к синтезу ряда конъюгатов аниона [В12Н12] со свободными гидроксильными группами через функционализацию клозо-додекабората производными глицерина. Синтезированы глицериновые производные с суммарным зарядом борсодержащего фрагмента -2, -1 и 0.

4. Синтезированы производные клозо-додекаборатного аниона с порфиринами бактериохлоринового и хлоринового ряда. Для конъюгата с бактериохлорином р измерен коэффициент накопления, характеризующий способность вещества проникать сквозь клеточную мембрану. Для синтеза конъюгата с хлорином ев впервые применительно к кшзо-додекаборатной системе был отработан и применен подход реакций «сИск»-химии.

5. Впервые синтезированы конъюгаты аниона [В12Н12]"2 с природными нуклеозидами. Конъюгат с тимидином синтезирован реакцией раскрытия оксониевого цикла защищенным тимидином и показано, что использование в качестве основания поташа позволяет региоселективно получить N(3)-изомер. Для полученного изомера измерен коэффициент распределения между фазами октанол-вода и показано, что его водорастворимость лишь слегка уступает водорастворимости природного тимидина. Конъюгат с тимидином так же получен реакцией «сПск»-химии. Реакцией нуклеофильного раскрытия цикла 8-меркаптогуанозином впервые получен соответствующий конъюгат с рибонуклеозидом.

6. Региоселективно синтезировано одно из немногочисленных дизамещенных производных клозо-додекаборатного дианиона - 1-йод-7-диоксоний-декагидро-клозо-додекаборатный дианион. На базе этого дизамещешюго производного синтезированы конъюгаты с тимидином и гуанозином. Показано, что наличие второго заместителя в же/иа-положении увеличивает скорость реакции образования этих конъюгатов.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

Статьи в рецензируемых журналах:

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

2. Semioshkin A.A., Osipov S.N., Grebenyuk J.N., Nizhnik E.A., Godovikov I.A., Shchetnikov G.T., Bregadze V.I. An Effective Approach to 1,2,3-triazole-Containing 12-vertex c/oso-dodecaborates // Collect. Czech. Chem. Commun. -2007. - 72(12). - P. 1717-1724.

3. Семиошкии A.A., Ласькова Ю.Н., Жидкова О.Б., Брегадзе В.И. Синтез новых строительных блоков на основе /слозо-додекаборатного аниона // Изв. АН, Сер. хим. - 2008. - 9. Стр. 1961-1963.

4. Semioshkin A., Laskova J., Wojtczak В., Andrysiak A., Godovikov I., Bregadze V.I., Lesnikowski Z.J. Synthesis of c/ojo-dodecaborate based nucleoside conjugates // J. Organomet. Chem. - 2009. - 694. - P. 1375-1379.

5. Bregadze V.I., Semioshkin A.A., Laskova J.N., Berzina M.Y., Lobanova I.A., Sivaev I.B., Grin M.A., Titeev R.A., Brittal D.I., Ulybina O.V., Chestnova A.V., Ignatova A.A., Feofanov A.V., Mironov A.F. Novel types of boronated chlorin e6 conjugates via "click chemistry" // Appl. Organometal. Chem. - 2009. - 23. - P. 370-374.

6. Semioshkin A., Laskova J., Zhidkova O., Godovikov I., Starikova Z., Bregadze V.I., Gabel D. Synthesis and structure of novel c/oso-dodecaborate-based glycerols // J. Organomet. Chem. - 2010. - 695. - P. 370-374.

7. Semioshkin A., Laskova J., Ilinova A., Bregadze V., Lesnikowski Z. J. Reactions of oxonium derivatives of [B12II12]2" with sulphur nucleophiles. Synthesis of novel B12-based mercaptanes, sulfides and nucleosides // J. Organomet. Chem. - 2011. - 696. - P. 539-543.

8. Semioshkin A., Bregadze V., Godovikov I., Ilinova A., Laskova J., Starikova Z. Synthesis and structure of l-iodo-7-dioxonium-decahydro-c/oio-dodecaborate II J. Organomet. Chem. - 2011. - 696. - P. 2760-2762.

9. Приказнов A.B., Ласькова Ю.Н., Семиошкин A.A., Сиваев И.Б., Кисин А.В., Брегадзе В.И. Синтез борсодержащих производных тирозина на основе клозо-декаборатного и клозо-додекаборатного анионов // Изв. АН, Сер. хим. - 2011. - 12. - стр. 2501-2505.

Тезисы докладов:

1. Grebenyuk J. N., Semioshkin A.A., Osipov S.N., Bregadze V. I. Synthesis of c/oso-Dodecaborate containing Triazoles via "Click" Chemistry Reactions // Международная конференция по химии бора EUROBORON-4, Бремен, 2-6 сентября - 2007. - 15РО. - Р. 97.

2. J.Grebenyuk, A.Semioshkin, R.Titeev, V.Bregadze, The application of "click" methodology for the preparation of novel c/cwo-dodecaborates // Международная конференция по химии бора IMEBORON XIII, Платья Д'Аро, Испания - 2008.

3. Laskova J.N., Semioshkin А.А., Bregadze V.I., Lesnikovski Z.J. An Effective Approach to the Conjugates of c/ayo-Dodccaborate Anion with Nucleosides // Международная конференция «Проблемы металлоорганической и координационной химии, Разуваевские чтения, Нижний Новгород - 2008. -Y7.

4. Laskova J.N., Zhidkova О.В., Ilinova А.А., Bregadze V.I., Gabel D., Semioshkin A.A. Synthesis of the novel boronated lipids and amino acids // 10-я международная конференция по неорганической химии FIGIPAS, Палермо, Италия. - 2009. - PQ94.

Подписано в печать:

09.10.2012

Заказ № 7687 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

1. Введение.

2. Литературный обзор.

2.1. Введение.

2.2. Синтез и свойства конъюгатов на основе [В^Нп^Нз]*.

2.3. Синтез и свойства и конъюгатов на основе [В^Н^Н] ".

2 + 22.4. Синтез и свойства производных [НО-В12Нц] " и [Я20 -В^Нц] ".

3. Обсуждение результатов.

3.1. Синтез клозо-додекаборат содержащих аминокислот.

3.2. Синтез клозо-додекаборат содержащих глицеринов.

3.3. Синтез клозо-додекаборат содержащих порфиринов.

3.4. Синтез клозо-додекаборат содержащих нуклеозидов.

4. Экспериментальная часть.

5. Выводы.

С помощью физических экспериментов накоплено достаточно знаний о замечательном поведении нейтронов, чтобы позволить предсказание определенных биологических эффектов, и видеть, по крайней мере в общих чертах, определенные потенциальные терапевтические возможности этого нового вида корпускулярного излучения. В частности, существует возмоэ/сность введения маленьких количеств сильных поглотителей нейтронов в области, в которых желательно высвободить энергию ионизации (простой иллюстрацией была бы инъекция растворимого нетоксичного соединения бора, лития, гадолиния или золота в находящуюся неглубоко раковую опухоль с последующим облучением медленными нейтронами)» Так Г. Лочером был впервые сформулирован принцип нейтронозахватной терапии (НЗТ)1.

1.1. Актуальность проблемы.

Современная НЗТ имеет чрезвычайно высокую привлекательность за счет избирательного воздействия непосредственно на клетки злокачественных опухолей. Было установлено, что определенные нуклиды, такие как 10В, 61л, ,13Сс1 и 1570с1 и некоторые другие лантаниды имеют сечение захвата тепловых нейтронов^ на несколько порядков выше, чем атомы углерода, водорода, кислорода и азота, входящие в состав биологических молекул, из которых построены все животные клетки. Если вещества, содержащие такие элементы избирательно накопить в опухоли, а затем облучить потоком тепловых или эпитепловых нейтронов, то возможно интенсивное поражение опухолевых клеток при минимальном воздействии на окружающие опухоль нормальные ткани. Эта особенность НЗТ позволяет

Способность атомного ядра поглощать или захватывать нейтрон, выраженная сечением захвата тепловых нейтронов в барнах (1 барн = 1(Г24 см2), не зависит от массы ядра и связана с его структурой. эффективно воздействовать на опухоли, которые до недавнего времени считались практически неизлечимыми (например, ряд злокачественных новообразований головного мозга).

Наибольшее применение в нейтронозахватной терапии нашли вещества на базе изотопа ШВ (19.8% - распростаненность в природе), поскольку изотоп 10В не радиоактивен, нетоксичен и при захвате нейтрона превращается в возбужденное ядро ПВ, которое немедленно расщепляется на высокоэнергетичные а-частицу и ядро лития обладающих коротким, сравнимым с размерами клетки, пробегом, что позволяет селективно разрушать клетки опухоли, не затрагивая окружающую здоровую ткань2'3. Еще одним аспектом применения именно элемента бора в НЗТ является разнообразие известных соединений на его основе, чего нельзя сказать, например, о лантанидах.

Первые клинические испытания метода бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) были осуществлены в США в 50-х годах4. В качестве носителя 10В исследовалась борная кислота и ее соли на пациентах с глиобластомой (наиболее частая и наиболее агрессивная форма опухоли мозга). Однако испытания потерпели неудачу, поскольку такие вещества не обладают избирательностью накопления в раковых клетках. В результате лечения препаратами первого поколения все пациенты умерли в течение года.

Первый положительный опыт применения метода БНЗТ связан с именем Н.Хатанака, который с помощью Ь-дигидроксиборфенилаланина (Ь-ВРА) и натриевой соли меркапто-ктгозо-додекабората (ВЭН) в 1968 г. начал лечить безнадежных пациентов с опухолями мозга5. Как результат, в период с 1968 по 1998 год препаратами второго поколения в Японии подвеглись лечению около 230 человек, некоторые из пациентов, после проведения терапии, прожили более 10 лет.

В настоящее время только два борсодержащих препарата разрешены к использованию в качестве БНЗТ агентов - Ь-ВРА и ВБН (рис 1). Однако ни один из них не отвечает всему списку требований, предъявляемых современной медициной6.

ЗН ~~¡2

НСТ^ОН О-ВН(В)

1-ид/?а-боронофенилаланин меркапто-кяозо-додекаборат (ВРА) натрия

ВБН)

Рисунок 1.

Так данные препараты не обладают высокой селективностью накопления в опухоли и механизм их накопления, несмотря на многочисленные исследования, окончательно не ясен. Предположительно эффективность селективного накопления ВРА связана с тем, что в организме он распознается, как природная аминокислота тирозин (рис. 2). соон соон инг ^ ть

Рисунок 2.

Такая специфическая узнаваемость позволяет препарату на базе ВРА связываться с транспортными системами тирозина и с их помощью легко проникать в клетки постоянно растущей злокачественной опухоли, участвовать в пептидном синтезе и подвергаться процессам метаболизма, что в целом так же способствует и удержанию препарата внутри клетки.

Еще одним требованием, предъявляемым современной медициной к ряду лекарственных средств является их водорастворимость. Натриевая соль меркапто-клозо-додекаборатного дианиона прекрасно растворима в воде, в то время как ВРА для повышения его водорастворимости используют в комплексе с фруктозой.

Терапевтическая концентрация изотопа 10В в клетках опухоли составляет 20-35 мкг/г опухоли, что приблизительно соответствует 109

1 п О ч атомам В на клетку"' . ВРА содержит лишь один атом бора в составе, что является существенным недостатком и усложняет его использование в качестве БНЗТ агента. ВБН относится к классу полиэдрических гидридов бора и имеет в своем составе 12 атомов бора, то есть его использование в качестве агента для БНЗТ позволяет с большей вероятностью достигать необходимой терапевтической концентрации изотопа 10В в клетках опухоли.

С учетом всех достоинств и недостатков препаратов второго поколения, в настоящее время ведется активная работа по созданию препаратов третьего поколения - водорастворимых соединений способных селективно аккумулировать изотоп 10В в клетках опухоли в концентрации, необходимой для проведения нейтронозахватной терапии.

Селективность накопления изотопа 10В определяется эффективностью его доставки в клетки опухоли и его внутриклеточным удержанием. Строение препарата для бор-нейтронозахватной терапии рака в общем виде может быть представлено в виде следующей схемы (Схема 1). Где молекула транспортер - это жизненно необходимый компонент для деятельности любой клетки организма и, в особенности, для постоянно растущей и делящейся раковой. борная часть

Схема 1. Строение препарата для БНЗТ.

Очевидно, что использование полиэдрических гидридов бора позволяет достичь необходимой терапевтической концентрации изотопа 10В в раковых клетках с наибольшей вероятностью. Из всех известных на сегодняшний день стабильных гидридов бора именно кяозо-додекаборатный дианион зарекомендовал себя в качестве наиболее перспективного. К тому же известно, что /сшзо-додекаборатный анион [В12Н12] " и его производные хорошо растворимы в воде в виде № и К солей.

Поэтому представлялось важным синтезировать конъюгаты клозо-додекаборатного дианиона с жизненно необходимыми для роста и деления клеток молекулами-транспортерами, которые в дальнейшем могут найти применение, как препараты третьего поколения для лечения рака методом БНЗТ.

1.2. Цель работы.

Целью настоящей работы является разработка эффективных методов синтеза новых конъюгатов клязя-додекаборатного дианиона [ВцНп] " с биологически активными молекулами, в качестве потенциальных препаратов для диагностики и лечения больных со злокачественными опухолями методом БНЗТ.

1.3. Научная новизна и практическая ценность.

В результате работы синтезирован широкий спектр новых конъюгатов аниона [В12Н12]"" с биомолекулами различного типа.

Впервые синтезирован конъюгат /слозо-додекаборатного дианиона с Ь-тирозином. Производное содержит свободные амино и карбоксильную группы, необходимые для ферментативного узнавания и дальнейшего участия в пептидном синтезе. Полученный конъюгат является аналогом ВРА, при этом наличие 12-и вершинного борного полиэдра в составе позволяет с большей вероятностью достичь необходимой терапевтической концентрации

Юг» изотопа В в клетках опухоли.

Разработан новый, чрезвычайно удобный в исполнении подход к функционализации клозо-додекаборатной системы производными глицерина. Полученные соединения являются базовыми для синтеза липидов с целью изучения липосомообразования и их применения в качестве БНЗТ агентов. Показана возможность синтеза таких производных с различным зарядом клетки, что позволяет получать на их основе липосомы с заданными физико-химическими и биологическими свойствами. у

Синтезированы ранее не описанные конъюгаты аниона [В^Н^]"" с порфиринами хлоринового и бактериохлоринового ряда. Для этой цели получены новые строительные блоки на базе /сяозо-додекаборатного дианиона функционализированные остатками ароматической и алифатической карбоновыми кислотами. Для синтеза конъюгата с хлориновым производным впервые применительно к /сяозо-додекаборатной системе был отработан и применен подход реакций «сНск»-химии.

Впервые получены конъюгаты клозо-додекаборатного дианиона с нуклеозидами. Показана возможность применения двух различных подходов для региоселективного синтеза конъюгата с тимидином. Для синтеза конъюгата с гуанозином был отработан и применён эффективный метод, основанный на реакции нуклеофильного раскрытия оксониевого цикла производного аниона [В^Н^]2" Б-нуклеофилами.

Отработан метод региоселективного синтеза дизамещенного производного 1-йод-7-диоксоний-декагидро-/сяоз0-додекабората. На его основе впервые синтезированы конъюгаты дизамещенного производного аниона [В^Н^]"" с каноническими нуклеозидами тимидином и с гуанозином. Подход позволяет получать биологически активные конъюгаты меченные радиоактивным йодом, которые в дальнейшем могут найти применение в диагностике злокачественных опухолей.

1.4. Апробация работы.

Результаты диссертационной работы были представлены на международной конференции по химии бора EUR.OBOR.ON IV (Бремен, Германия, 2007), Международной конференции «Проблемы металлоорганической и координационной химии» (Разуваевские чтения, Нижний Новгород, 2008), Международной конференции по химии бора IMEBORON XIII (Платья Д'аро, Испания, 2008), Международной конференции по неорганической химии РЮ1РА8 Ю'11 (Палермо, Италия, 2009), 15-ом Международном конгрессе по нейтронозахватной терапии рака 1С1МСТ-15 (Цукуба, Япония, 2012).

1.5. Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 13 научных работ (в том числе: 9 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК, 4 тезиса в сборниках докладов научных конференций).

1.6. Гранты и программы.

Диссертационное исследование выполнено в Лаборатория алюминий-и борорганических соединений ИНЭОС РАН при финансовой поддержке Президиума Российской академии наук (Программа П-7) и Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты № 06-03-32459, 08-03-00463, 08-03-91951, 09-03-00504, 09-03-00701,11-03-00746).

1.7. Структура работы.

Диссертация состоит из оглавления, введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка используемой литературы. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 71 схему, 21 рисунок и 3 таблицы. Библиография содержит 82 литературные ссылки.

2. Литературный обзор.

Основные методы и подходы к синтезу биоконъюгатов на основе клозо-додекаборатного аниона.

2.1. Введение.

Важным преимуществом аниона [В^Н^]2" по сравнению с другими полиэдрическими гидридами бора является наличие удобного метода его

1П Я синтеза из обогащенного по изотопу В сырья . Он заключается в окислении NaBH4 йодом в диглиме при 95°С с образованием in situ [В3Н8]\ Последующйй пиродиз при 160 °С приводит к [В12Н12]2" (Схема 2).

NaBH4 + I2 -Na2[B12H,2]+NaI + H2

3NaBH4 + I2-Na[B3H8] + 2NaI + 2H2

5Na[B3H8] -Na2[B,2H,2]+3NaBH4 + 8H2

Схема 2.

Молекула [B^H^]"" характеризуется высокой симметрией борного остова, близкой к сферической, что обуславливает его основные достоинства и недостатки. Так, благодаря делокализации валентных электронов, /слозо-додекаборатный анион стабилизирован и проявляет свойства, характерные для ароматических систем, что определяет его устойчивость к действию различных окислителей и растворам сильных кислот. С другой стороны, отрицательный заряд борного полиэдра делает его чувствительным к действию различных электрофилов, взаимодействие с которыми в большинстве случаев приводит к производным с различными степенями замещения9,10. Отсутствие реакционного центра усложняет синтез препаратов на основе [В^Н^]2, который часто требует введения только одного заместителя. У

Таким образом, для создания биоконъюгатов [В^Н^]"" возникает необходимость во введении в /сяозо-додекаборатную систему реакционного центра, который в дальнейшем может быть модифицирован. В настоящем литературном обзоре будут подробно рассмотрены существующие на

•у сегодняшний день основные методы синтеза производных [Bl2H¡2]~~ с различными реакционными центрами и подходы к синтезу биоконъюгатов на их основе.

5. Выводы.

5.1. Разработан ряд универсальных методов синтеза конъюгатов клозо-додекабората с различными биологическиактивными молекулами, способными избирательно доставлять борный фрагмент в клетки злокачественной опухоли.

5.2. Впервые синтезирован конъюгат клозо-додекаборатного дианиона с L-тирозином, содержащий свободные амино и карбоксильную группы. Соединение является аналогом ВРА только с более высокой массовая долей бора в составе и может стать более эффективным препаратом для использования в БНЗТ.

5.3. Разработан новый подход к синтезу ряда конъюгатов аниона [Bi2Hi2]~" со свободными гидроксильными группами через функционализацию клозо-додекабората производными глицерина. Синтезированы глицериновые производные с суммарным зарядом борсодержащего фрагмента -2,-1 и 0.

5.4. Синтезированы производные /слозо-додекаборатного аниона с порфиринами бактериохлоринового и хлоринового ряда. Для конъюгата с бактериохлорином р6 измерен коэффициент накопления, характеризующий способность вещества проникать сквозь клеточную мембрану. Для синтеза конъюгата с хлорином е6 впервые применительно к клозо-додекаборатной системе был отработан и применен подход реакций «сНск»-химии.

5.5. Впервые синтезированы конъюгаты аниона [B12Hi2]"~ с природными нуклеозидами. Конъюгат с тимидином синтезирован реакцией раскрытия оксониевого цикла защищенным тимидином, показано, что использование в качестве основания поташа позволяет региоселективно получить КГ(3)-изомер. Для полученного изомера измерен коэффициент распределения между фазами октанол-вода и показано, что его водорастворимость лишь слегка уступает водорастворимости природного тимидина. Конъюгат с тимидином так же получен реакцией «сНск»-химии. Реакцией нуклеофильного раскрытия цикла 8-меркаптогуанозином впервые получен соответствующий конъюгат с рибонукл еози д ом.

5.6. Региоселективно синтезировано одно из немногочисленных дизамещенных производных /слозо-додекаборатного дианиона - 1-йод-7-диоксоний-декагидро-кж>зо-додекаборатный дианион. На базе дизамещенного производного синтезированы конъюгаты с тимидином и гуанозином. Показано, что наличие второго заместителя в мета-положении увеличивает скорость таких реакции.

1. Hawthorne M.F. The Role of Chemistry in the Development of Boron Neutron Capture Therapy of Cancer// Angew. Chem. Int. Ed. 1993. - V. 32. - P. 950984.

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

3. Wilson J.G. The Chemistry of Neutron Capture Therapy // Chem. Rev. 1998. -V. 98. - P. 1515-1562.

4. Farr L.E, Sweet W.H., Robertson J.S, Foster C.G, Locksley H.B., Sutherland D.L, Mendelsohn M.L, Stickley E.E. Neutron capture therapy withboron in the treatment of glioblastoma multiforme // AJR. 1954. - V. 71. - P. 279-293.

5. Barth R. F. A critical assessment of boron neutron capture therapy: an overview //lournal of Neuro-Oncology. 2003. - V. 62. - P. 1-5.

6. Kabalka G.W, Yao Min-Liang. The Synthesis and Use of Boronated Amino Acids for Boron Neutron Capture Therapy // Anti Cane. Agents Med. Chem. -2006. V. 6 - № 2 - P. 111-125.

7. Wang F, Wang Y., Wang X, Huaxue Yingyong. 1998,15(5), 111

8. Gu Weixing, Ozerov O.V. Exhaustive Chlorination of Bi2Hi2.2- without Chlorine Gas and the Use of [B12Cli2]2" as a Supporting Anion in Catalytic

9. Hydrodefluorination of Aliphatic C~F Bonds // Inorg.Chem. 2011. - V. 50. -P. 2726-2728.t л ^

10. Dudenkov L.V., Zhizhin K.Yu., Chernyavskii A.S., Katser S.B. at al. Synthesis and Crystal Structure of l,7-(NH3)2Bi2HI0 • 0.5H20 // Russ. J. Inorg. Chem. -2000.- V. 45.-P. 1864-1869.

11. Peymann Т., Lork E., Schmidt M., Noth H. and Gabel D. N-Alkylation of Ammine—Undecahydro-C7aso-dodecaborate(l-) // Chem. Ber. 1997. - V. 130. - P. 795-799.

12. El-Zaria M.E., Genady A.R. and Nakamura H. Synthesis of triazolyl methyl-substituted amino- and oxy-undecahydrododecaborates for potential application in boronneutron capture therapy // New J.Chem. 2010. - V. 34. - P. 16121622.

13. Kolb H.C., Finn M.G. and Sharpless K.B. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions // Angew. Chem., Int. Ed. 2001. - V. 40.- P. 2004-2021.

14. Nakagawa Т., Aono K. Syntheses of Chlorpromazine Undecahydrododecaborate and Nonahydro-decaborate-Promising Agents for Neutron Capture Therapy of Malignant Melanoma // Chem. Pharm.Bull. 1976. - V. 24. - P. 778-781.

15. Hoffmann S., Justus E., Ratajski M., Lork E., Gabel D. B12Hn-containing guanidinium derivatives by reaction of carbodiimides with H3N-Bi2Hn(l-). A new method for connecting boron clusters to organic compounds // J.Organomet.Chem. 2005. - P. 2757-2760.

16. Sivaev LB., Bruskin A.B., Nesterov V.V., Antipin M.Yu., Bregadze V.l. and Sjöberg S. Synthesis of Schiff Bases Derived from the Ammoniaundecahydro-closo-dodecaborate(l-) Anion, Bi2HnNHCHR.-, and Their Reduction into

17. Monosubstituted Amines B12H11NH2CH2R.-: A New Route to Water Soluble

18. Agents for BNCT // J. Inorg. Chem. 1999. - V. 38. - P. 5887-5893.

19. Bregadze V.l., Sivaev I.B., Bruskin A.B., Sjöberg S., Nesterov V.V. Synthesis of schiff bases and monoalkylamino derivatives of closo-dodecaborate(2-) anion // Contemporary Boron Chemistry (M. Davidson). 2000. - P. 162.

20. Orlova A., Bruskin A., Sivaev I., Sjöberg S., Lundqvist H., Tolmachev V.1

21. Radio-iodination of monoclonal antibody using potassium ~ I.-(4-isothiocyanatobenzylammonio)-iodo-decahydro-closo-dodecaborate (iodo-DABI) // Anticancer Res. 2006. - P. 1217-23.1

22. Genady A.R., El-Zaria M.E., Gabel D. Non-covalent assemblies of negatively charged boronated porphyrins with different cationic moieties // l.Organomet.Chem. 2004. - P. 3242-3250.

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

24. Ozawa T., Santos R. A., Lamborn K. R., Bauer W. F., Koo M.-S., Kahl S. B., Deen D. F. In Vivo Evaluation of the Boronated Porphyrin TABP-1 in U-87 MG Intracerebral Human Glioblastoma Xenografts // Molecular Pharm. 2004. - V. 1.-issue5.-P. 368-374.1. OA

25. Barth R.F., Coderre J.A., Graga M., Vicente H., Blue T.E. Boron Neutron Capture Therapy of Cancer: Current Status and Future Prospects // Clin.Cancer Res. 2005. - V. 11. - P. 3987-4002.

26. Knoth W. H., Sauer J. C., England D. C., Hertler W. R., Muetterties E. L. Chemistry of Boranes. XIX.1 Derivative Chemistry of B10Hjo."2 and [Bi2Hi2]~2// J. Am. Chem. Soc. 1964. - V. 86. - P. 3973-3983.

27. Tolpin E.I., Wellum G.R., Berley S.A. Synthesis and Chemistry of Mercaptoundecahydro-closo-dodecaborate2(- ) // J. Inorg. Chem. 1978. - V. 17. - P.2867-2873.

28. Gabel D., Moller D., Harfst S., Roesler J., Ketz H. Synthesis of S-alkyl and S-acyl derivatives of mercaptoundecahydrododecaborate, a possible boron carrier for neutron capture therapy // J. Inorg. Chem. 1993. - V. 32. - P. 2276-2278.1. OQ

29. Boronated Liposomes for Neutron Capture Therapy // Org. Lett. 2007. - V. 9. - P. 323-326.

30. Nakamura H., Lee Jong-Dae, Ueno M., Miyajima Y., Ban H. S. Synthesis of cIoso-Dodecaboryl Lipids and their Liposomal Formation for Boron Neutron Capture Therapy // NanoBioTechnology. 2007. - V. 3. - P. 135-145.

31. Nakamura H., Ueno M. , Ban H. S. , Nakai K., Tsuruta K., Kaneda Y., Matsumura A. Development of boron nanocapsules for neutron capture therapy // Appl Radiat Isot. 2009. - V. 67. - P.84-87.

32. Ueno M., Ban H.S., Nakai K., Inomata R., Kaneda Y. Dodecaborate lipid liposomes as new vehicles for boron delivery system of neutron capture therapy // Bioorg.Med.Chem. 2010. - V. 18. - P. 3059-3065.

33. Kusaka S., Hattori Y., Uehara K., Asano T., Tanimori S., Kirihata M. Synthesis of optically active dodecaborate-containing 1-amino acids for BNCT // Appl.Radiat.Isotopes. 2011. - V. 69(12). - P. 1768-1770.

34. Hattori Y., Kusaka S., Mukumoto M., Uehara K., Asano T., Suzuki M., Masunaga S., Ono K., Tanimori S., Kirihata M. Biological Evaluation of

35. Dodecaborate-Containing L-Amino Acids for Boron Neutron Capture Therapy // J.Med.Chem. 2012. - V. 55. - P. 6980-6984.

36. Lechtenberg B., Gabel D. Synthesis of a (Bi2HnS)2- containing glucuronoside as potential prodrug for BNCT // l.Organomet.Chem. 2005. - V. 690. - P. 27802782.1. AO

37. Fabris C., lori G., Giuntini F., Roncucci G. Photosensitizing properties of a boronated phthalocyanine: studies at the molecular and cellular level // 1. Photochem. Photobiol. B. 2001. - V. 64. -1.1. - P. 1-7.

38. Sivaev I. B., Bregadze V. I., Sjoberg S. Chemistry of closo-Dodecaborate Anion B12H12.2": A Review // Collect. Czech. Chem. Commun. 2002. - V. 67. - P. 687-703.

39. Peymann T., Knobler C. B. and Hawthorne M. F. A Study of the Sequential Acid-Catalyzed Hydroxylation of Dodecahydro-closo-dodecaborate(2-) // Inorg. Chem. 2000. - V. 39. - P. 1163-1170.

40. Maderna A., Knobler C. B., Hawthorne M. F. Twelve fold Functionalization ofOan Icosahedral Surface by Total Esterification of B12(OH)i2.~~: 12(12)-Closomers // Angew. Chem. Int. Ed. 2001. - V. 40. - № 9. - P. 1661-1664.

41. Bayer M.I., Hawthorne M. F. An Improved Method for the Synthesis of closo-BI2(OH)I2."2 // Inorg. Chem. 2004. - V. 43. - P. 2018-2020.

42. Bondarev O., Hawthorne M. F. Catalytic hydroxylation of Closo-B12H12.2"— adaptation of the Periana reaction to a polyhedral borane // Chem.Com. 2011. -V. 47. - P. 6978-6980.

43. Семиошкин А.А., Петровский П.В, Сиваев И.Б, Баландина Э.Г., Брегадзе В.И. Синтез и изучение методом ЯМР гидроксиундекагидро-клозо-додекаборатдианиона B12Hi2OH.2" и продуктов его ацилирования // Изв.Акад.Наук- 1996. № 3. - стр. 722-725.

44. Semioshkin A, Sivaev I., Bregadze V. Cyclic oxonium derivatives of polyhedral boron hydrides and their synthetic applications // Dalton Trans. 2008. - P. 977-992.

45. Semioshkin A, Nizhnik E, Godovikov I, Starikova Z, Bregadze V. Reactions of oxonium derivatives of B12H12.~ with amines: Synthesis and structure of novel B12-based ammonium salts and amino acids // J Organomet. Chem. -2007. V. 692. - P. 4020-4028.

46. Schaffran T, Lissel F, Samatanga B, Gabel D. Dodecaborate cluster lipids with variable headgroups for boron neutron capture therapy: Synthesis, physical-chemical properties and toxicity // J Organomet. Chem. 2009. - V. 694. - P. 1708-1712.

47. RejmanJ., WagenarA., EngbertsJ.B., HoekstraD. Characterization and transfection properties of lipoplexes stabilized with novel exchangeable polyethylene glycol-lipid conjugates // Biochim. Biophys. Acta. 2004. - V. 1660. - P. 41-52.

48. Romanova N.N., Gravis A.G., Kudan P.V., Bundel Y.G. Solvent-free stereoselective synthesis of P-aryl-f3-amino acid esters by the Rodionov reaction using microwave irradiation // Mendeleev Comm. 2001. - V. 11. - 1. 1. - P. 26-27.

49. Grayson J.I., Roos J., Osswald S. Development of a Commercial Process for (S)-(3-Phenylalanine // Org. Process Res. Dev. 2011. - V. 15. - P. 1201-1206.

50. Taurog A., Abraham S., Chaikoff I. L. Synthesis of Some O-Glucuronides and O-Glucosides of Phenolic Amino Acids // J. Am. Chem. Soc. 1953. V. 75 (14). - P. 3473-3477.

51. Mironov A.F., Grin M.A., Tsiprovskiy A.G., Kachala V.V., Karmakova T.A., Plyutinskaya A.D., Yakubovskaya R.I. New bacteriochlorin derivatives with afused N-aminoimide ring, J. Porphyrins Phthalocyanines 2003. - V. 7. - I. 11.- P. 725-730.

52. Mironov A.F., Grin M.A., Tsyprovskiy A.G., Titeev R.A., Nizhnik E.A., Lonin I.S. Synthesis of cationic bacteriochlorins // Mendeleev Comm. 2004. - № 5. -P. 204-207.

53. Грин M.A., Титеев P.A., Бакиева O.M., Бриттал Д.И., Лобанова И.А., Сиваев И.Б., Брегадзе В.И., Миронов А.Ф. Новый борсодержащий коньюгат на основе циклоимида бактериохлорина р // Изв.АН, Сер.Хим. -2008. № 10, Р. 2188-2190.

54. Grin М.А., Lonin I.S., Makarov A.I., Lakhina A.A., Toukach F.V., Kachala V.V., Orlova A.V., Mironov A.F. Synthesis of chlorin-carbohydrate conjugates by 'click chemistry' // Mendeleev Comm. 2008. - № 18. - P. 135-137.

55. Schinazi R.F., Prusoff W.H. Synthesis of 5-(dihydroxyboryl)-2'-deoxyuridine and related boron-containing pyrimidines // J. Org. Chem. 1985. - V. 50. - P. 841-845.

56. Olejniczak A.B., Plesek J., Lesnikowski Z. J. Nucleoside-Metallacarborane Conjugates for Base-Specific Metal Labeling of DNA // Chem- Eur. J. 2007. -V. 13.-P. 311-318.

57. Wojtczak B. A., Andrysiak A., Grüner B., Lesnikowski Z. J. "Chemical Ligation": A Versatile Method for Nucleoside Modification with Boron Clusters // Chem-Eur. J. 2008. - V. 14. -1. 34. - P. 10675-10682.

58. Holmes R.E., Robins R.K. Purine Nucleosides. VII. Direct Bromination of Adenosine, Deoxyadenosine, Guanosine, and Related Purine Nucleosides // 1. Am. Chem. Soc. 1964. - V. 86 (6). - P. 1242-1245.

59. Sheu C., Foote C.S. Reactivity toward Singlet Oxygen of a 7,8-Dihydro-8-oxoguanosine ("8-Hydroxyguanosine") Formed by Photooxidation of a Guanosine Derivative // 1. Am. Chem. Soc. 1995. - V. 117 (24). - P. 64396442.73

60. Farräs P., Teixidor F., Sillanpää R., Vinas C. A convenient synthetic route to useful monobranched polyethoxylated halogen terminated 3,3-Co(l,2-C2B9Hn)2.~ synthons // Dalton Trans. 2010. - V. 39. - P. 1716-1718.

61. Crossley E.L., Rendina L.M. // RACI Inorganic Conference, Habart (Tasmania), February 2007.

62. Knoth W.H ., Miller H.C., Sauer I.C., Balthis J.H., Chia Y.T., Mueterties E.L. Chemistry of Boranes. IX. Halogenation of B10Hi0~" and Bi2H.2~" // Inorg. Chem. 1964. - V. 3. - P. 159-167.

63. Bernard R., Cornu D., Grüner B., Dozol J.F., Miele P., Bonnetot B. Synthesis of B12H12 based extractants and their application for the treatment of nuclear wastes // J. Organomet. Chem. 2002. - V. 657. - № 1-2. - P. 83-90.79

64. Peymann T., Knobler C.B., Hawthorne M.F. Synthesis of Alkyl and Aryl Derivatives of closo-Bi2Hi22" by the Palladium-Catalyzed Coupling of closo-Bi2HnI2" with Grignard Reagents // Inorg. Chem. 1998. - 37 (7). - P. 15441548.80

65. Himmelspach A., Finze M., Voge A., Gabel D., Cesium and Tetrabutylammonium Salt of the Ethynyl-closo-dodecaborate Dianion // ZAAC. 2012. - V. 638 (3-4). - P. 512-519.

66. Sheldrick G.M., A short history of SHELX // Acta Cryst. A. 2008. - V. 64. -P. 112-122.