Металлокомплексы карборанилпорфиринов, обладающие противоопухолевой активностью

Металлокомплексы карборанилпорфиринов, обладающие противоопухолевой активностью

Реферат

 

Изобретение относится к новым соединениям, металлкомплексам карборанилпорфиринов общей формулы I,

обладающим противоопухолевой активностью и низкой токсичностью, которые могут быть использованы в борнейтронзахватной терапии рака. 3 ил.

Изобретение относится к новым соединениям общей формулы I; которые могут быть использованы в борнейтронзахватной терапии рака (БНЗТ),

Известно по аналогичной структуре соединение (S. В. Kahl and M.S. Коо./ Synthesis of Tetrakis-carborane-carboxylate Esters of 2,4-Bis-(,-dihydroxyethy1)-deuteroporphyrin IX.//J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1990, p. 1769-1771) формулы II.

Соединение было получено при взаимодействии хлорангидрида 1-о-карборанкарбоновой кислоты с диметиловым эфиром бис-(,-дигидроксиэтил) дейтеропорфирина IX в присутствии 4-диметиламинопиридина. Оно показало высокую противоопухолевую активность в опытах in vitro и in vivo.

Карборанилпорфирины общей формулы III получают также конденсацией порфиринов с карборанами (Захаркин Л.И., Ольшевская В.А., Панфилова С.Ю., Петровский П.В., Лузгина В. Н., Евстигнеева Р.П. Синтез карбонилпроизводных дейтеропорфирина// Известия Академии Наук. Серия химическая, 1999 г., №12, с. 2337-2339) при воздействии на смесь порфирина и карборана дитретбутилпирокарбонатом или при активации карбоксильных групп пропионовокислых остатков пивалоилхлоридом.

Полученные соединения могут быть использованы для БНЗТ. Нами предлагается синтез металлокомплексов карборанилпорфиринов, расширяющих ассортимент препаратов, потенциально возможных в применении к методу БНЗТ. Использовались производные 5,10,15,20-тетрафенилпорфирина и природный гемин - железный комплекс протопорфирина IX, которые вводились в конденсации с различными карборанами.

В связи со сложностью молекул порфиринов и карборанов строение целевых соединений может варьировать как по характеру связей, так и по типам ионных структур, что естественно может влиять на активность соединений как противоопухолевых агентов. С целью повышения этой способности производные порфиринов были модифицированы с введением в их координационную сферу атомов металлов. Предшествующие исследования подтвердили эффективность металлокомплексов карборанилпорфиринов для отдельных видов опухолей (Miura M., Joel D.D, Nawrocky M.M, Micca R.L., Fisher C.D., Heinrichs J.C., Rising C.E., Walker W., Slatkin D.N. Carborane-containing metalloporphyrins for BNCT // Advances in Neutron Capture Therapy. Amsterdam: Elsevier, 1997, Vol. 2, p. 56-61).

Мы синтезировали новые металлокомплексы карборанилпорфиринов на основе природных или синтетических порфиринов. В описании изобретения приведено несколько типов данных соединений.

Пример №1 1,3,5,8-Тетраметил-2,4-дивинил-6,7-ди[2'-(м-карборан-9-ил)метоксикарбонилэтил]порфиринато железо (III) (1a).

К раствору 100 мг (0,15 ммоля) протогемина в 8 мл хлористого метилена и 8 мл пиридина, охлажденному до 0С, прибавляют 100 мг (0.46 ммоля) дитретбутилпирокарбоната и перемешивают 10 мин. Затем прибавляют 9-гидроксиметил-м-карборан и еще через пять минут 10 мг 4-диметиламинопиридина. Реакционную массу перемешивают 4 ч. После отгонки растворителей в вакууме продукт выделяют с помощью колоночной хроматографии на силикагеле. Выход: 102,7 мг (71%).

Электронный спектр (СНСl₃), _max, нм (10^-3): 643 (5.22); 542 (10.78); 511.4 (11.19); 389.2 (99.00). ИК-спектр (KBr), , см^-1: 2590 (ВН), 1713 (СО), 1602 (-СН=СН₂). Масс-спектр, m/z: 964 [М⁺].

По данной методике получены также соединения 1б,1г, 1д, 1е.

1,3,5,8-Тетраметил-2,4-дивинил-6,7-ди[2'-N-(о-карборан-3-ил)кар-бамоилэтил]порфиринато железо (III) (1б). Выход: 86,7 мг (62%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм (10^-3): 642.2 (2.96); 545.2 (6.12); 511.2 (6.65); 386.8 (61.1). ИК-спектр (KBr), , см^-1: 2585 (ВН), 1737 (СО), 1656 (-СН=СН₂). Масс-спектр, m/z: 933 [М⁺].

Пример №2 1,3,5,8-Тетраметил-2,4-дивинил-6,7-ди[2'-(нидо-7,8-ди-карборан-3-ил)карбамоилэтил]порфиринато железо (III) тетрабутиламмоний (1в). К раствору 50 мг (0.05 ммоля) (1б) в 15 мл тетрагидрофурана прибавляют 39.2 мг (0.15 ммоля) тетрабутиламмония и кипятят 4 часа. Отогняют тетрагидрофуран, промывают остаток 15 мл воды, отфильтровывают, осадок сушат. Выход 47.5 мг (85%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм (10^-3): 588.0 (0.38); 512.4 (1.18); 415.4 (17.07). ИК-спектр (KBr), , см^-1: 2522 (ВН), 1725 (СО), 1656 (-СН=СН₂). Масс-спектр, m/z: 1118 [M⁺].

По аналогичной методике получены также соединения 1ж, 1л, 1м, 1н.

1,3,5,8-Тетраметил-2,4-дивинил-6(7)-[2'-(клозо-монокарборан-1-ил)-метоксикарбонилэтил]-7(6)-(2'-карбоксиэтил)порфиринато железо (III) (1г). Выход 65.8мг (57%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм (10^-3): 642.8 (3.82); 539.6 (7.05); 510.6 (7.37); 389.4 (85.79). ИК-спектр (KBr), , см^-1: 2560 (ВН), 1737 (СО), 1649 (-СН=СН₂). Масс-спектр, m/z: 770 [М⁺].

1,3,5,8-Тетраметил-2,4-дивинил-6(7)-[2'-фенил,2'-(клозо-монокарборан-1-ил)метоксикарбонилэтил]-7(6)-(2'-карбоксиэтил)порфиринато железо (III) (1д). Выход 74,9 мг (59%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм (10^-3): 642.2 (1.81); 543.6 (3.86); 511.2 (4.19); 387.4 (37.70). ИК-спектр (KBr), , см^-1: 2531 (ВН), 1726 (СО), 1624 (-CH=CH₂, Ph). Масс-спектр, m/z: 846 [М⁺].

1,3,5,8-Тетраметил-2,4-дивинил-6(7)-[2'-(клозо-монокарборан-1-ил)-метоксикарбонилэтил]-7(6)-[2'-N-(о-карборан-3-ил)карбамоилэтил]порфиринато железо (III) (1е). Выход 37.4 мг (63%).

Электронный спектр (СНСl₃), _max, нм (10^-3): 592 (0.91); 553 (0.87); 492 (4.45); 411 (2.45); 361.8 (3.89). ИК-спектр (KBr), , см^-1: 2587 (ВН), 1682 (СО). Масс-спектр, m/z: 911 [М⁺].

Пример №3 [2-(1'-клозо-о-метилкарборанил)гидроксиметил-5,10,15, 20-тетрафенилпорфиринато] медь(II) (1ж).

К раствору 70 мг (0.1 ммоль) медного комплекса 2-формил-5,10,15,20-тетрафенилпорфирина в 10 мл тетрагидрофурана прибавляют при 20С суспензию литийпроизводного (получают прибавлением бензольного раствора бутиллития 0.3 мл (0.4 ммоль, 1.3М) к раствору 63 мг (0.4 ммоль) клозо-о-метилкарборана 0.4 ммоль клозо-карборана в 5 мл тетрагидрофурана в токе аргона), перемешивают 1 час в токе аргона.

Реакционную массу выливают в 15 мл воды, экстрагируют хлористым метиленом (3*5) мл.

Растворитель отгоняют в вакууме, остаток очищают на колонке с сили-кагелем. Выход 46 мг (53%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм, (10^-3): 419.0(158.5), 544.4(9.3), 583.4(3.8). ИК-спектр (пленка), , см^-1: 3615(ОН), 2983 (СН порфирина), 2576 (ВН). Масс-спектр, m/z: 861,5 [М-1]⁺

По аналогичной методике получены также соединения 1з, 1и, 1к. [2-(1'-клозо-м-изопропилкарборанил) гидроксиметил-5,10,15,20-тетрафенилпорфиринато] медь(II) (1з). Выход 51 мг (57%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм, (10^-3): 421.2(145.6), 547.0(8.9), 584.3(3.6). ИК-спектр (пленка), см^-1: 3605(ОН), 2960 (СН порфирина), 2590 (ВН). Масс-спектр, m/z: 890.5 [М]⁺

[2-(1'-клозо-о-метилкарборанил)гидроксиметил-5,10,15,20-тетрафенилпорфиринато] кобальт(II) (1и). Выход 40 мг (46%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм, (10^-3): 415.1(127.0), 545.6(22.4), 587.3(12.7). ИК-спектр (пленка), , см^-1: 3610(ОН), 2975 (СН порфирина), 2580 (ВН). Масс-спектр, m/z: 858 [М-1]⁺.

[2-(1'-клозо-м-изопропилкарборанил) гидроксиметил-5,10,15,20-тетрафенилпорфиринато] кобальт(II) (1к). Выход 48 мг (54%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм, (10^-3): 416.0 (137.6), 549.4 (16.8), 591.0 (6.7). ИК-спектр (пленка), , см^-1: 3630 (ОН), 2840 (СН порфирина), 2610 (ВН). Масс-спектр, m/z: 886 [М-1]⁺

[2-(1'-нидо-о-метилкарборанилтетрабутиламмоний) гидроксиметил-5,10,15, 20-тетрафенилпорфиринато] медь(II) (1л). Выход 36 мг (65%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм, (10^-3): 418.6 (120.4), 542.8 (6.8). ИК-спектр (KBr), , см^-1: 2966, 2874 (СН порфирина), 2519 (ВН). Масс-спектр, m/z: 1096 [М+1]⁺

[2-(1'-нидо-м-изопропилкарборанилетрабутиламмоний) гидроксиметил-5,10,15,20-тетрафенилпорфиринато] кобальт(II) (1м). Выход 38 мг (67%).

Электронный спектр (СНСl₃), _mах, нм, (10^-3): 414.8 (111.5), 535.6 (19.5). ИК-спектр (KBr), , см^-1: 2967, 2926 (СН порфирина), 2531 (ВН). Масс-спектр, m/z: 1126 [М⁺]

Все металлокомплексы карборанилпорфиринов были выделены с помощью колоночной хроматографии в виде микрокристалллов темно-красного цвета, хорошо растворимых в хлороформе, хлористом метилене, ацетоне, диметилсульфоксиде, метаноле и плохо растворимые в воде. Ниже представлены результаты испытаний противоопухолевой активности основных представителей новых металлокомплексов карборанилпорфиринов.

Исследована цитотоксическая активность основных представителей новых металлокомплексов карборанилпорфиринов для культивируемых линий опухолевых клеток человека А549 (аденокарцинома легких) и К562 (лейкоз). В параллельных экспериментах тестировали токсичность этих же соединений для неопухолевых клеток - культура первичных фибробластов кожи человека (ФКЧ). Вещества растворяли в диметилсульфоксиде до концентрации 10 мМ. Дальнейшие разведения проводили в водных средах; конечная концентрация диметилсульфоксида в культуре клеток не превышала 0,1% и не оказывала влияния на жизнеспособность клеток. Гибель клеток, определяемую по восстановлению клетками 1-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-3,5-дифенилформазана (МТТ-тест) [Mossman, 1983], регистрировали через 72 ч инкубации клеток с металлокомплексами карборанилпорфиринов.

На первом этапе тестирования представлялось необходимым подтвердить, что металлокомплексы порфиринов обладают не меньшей цитотоксичностью, чем исходный тетрафенилпорфирин. Действительно, введение Сu в координационную сферу тетрафенилпорфирина позволило получить несколько более активное соединение (фиг. 1). Этот эксперимент установил принципиальную возможность использования металлокомплексов порфиринов для индукции гибели опухолевых клеток.

Далее испытаны соединения-представители основных групп заявляемых веществ. На фиг.2 представлены сравнения противоопухолевой активности 1,3,5,8-тетраметил-2,4-дивинил-6(7)-[2'клозо-монокарборан-1-ил)метилоксикарбонилэтил]-7(6)-(2-карбоксиэтил)порфирината железа (1г), а также -о-метил- (1л), м-изопропил-клозо- (1ж) и нидо- (1з) карборанилпроизводных медного комплекса тетрафенилпорфирина. Такой выбор соединений для биологических испытаний объясняется тем, что 1г представляет собой производное природного соединения - протогемина, а 1ж-л являются производными синтетического тетрафенилпорфирина. Оказалось, что наибольшей активностью обладало соединение 1з (концентрация, вызывающая гибель 50% клеток (ЛД₅₀), составила около 13 мкМ) (фиг. 2). Вещества 1ж и 1л также вызывали гибель клеток А549 в низких микромолярных концентрациях(фиг. 2).

Наконец, изучена токсичность наиболее активного производного - 1з - для опухолевых (К562) и неопухолевых (ФКЧ) клеток. Важно, что этот медьсодержащий карборанилпорфирин был нетоксичен для ФКЧ в концентрациях до 100 мкМ в течение 72 ч инкубации, тогда как это же вещество вызывало гибель клеток К562 в более низких дозах: ЛД₅₀ порядка 10 мкМ (фиг. 3). Лишь в высоких концентрациях (около 100 мкМ), при которых карборанилпорфирины образовывали преципитаты в водной среде, медьсодержащее соединение 1з вызывало незначительное снижение выживание неопухолевых фибробластов.

Таким образом, преимущественная активность новых карборанилпорфиринов для культивируемых злокачественных клеток в сравнении с неопухолевыми позволяет считать эти соединения перспективными для дальнейших исследований как противоопухолевых агентов.

Подписи к чертежам

Цитотоксичность новых металлокомплексов карборанилпорфиринов для клеточных линий А549 (фиг.1-2), К562 и ФКЧ (фиг.3).

Фиг.1: возрастание токсичности при металлировании ТФП; фиг. 2: - сравнительная активность металлокомплекса карборанилпорфирина на основе гемина (1г) и медьсодержащих карборанилпорфиринов (1ж-л); фиг.3: - токсичность 1з для опухолевых (К562), но не для неопухолевых (ФКЧ) клеток. Цитотоксическую активность соединений определяли в МТТ-тесте (96-луночный формат).

Формула изобретения

Металлокомплексы карборанилпорфиринов общей формулы

где Iа: R=H; R₁=R₃=R₅=R₈= -CH₃; R₂=R₄= -CH=CH₂; R₆=R₇=м-C₂B₁₀H₁₁-CH₂-COO-(CH₂)₂-; M=Fe⁺

Iб: R=H; R₁=R₃=R₅=R₈= -CH₃; R₂=R₄= -CH=CH₂; R₆=R₇= o-C₂B₁₀H₁₁-NH-CO-(CH₂)₂-; M=Fe⁺

Iв: R=H; R₁=R₃=R₅=R₈= -CH₃; R₂=R₄= -CH=CH₂;

; M=Fe⁺

Iг: R=H; R₁=R₃=R₅=R₈= -CH₃; R₂=R₄= -CH=CH₂; R₆(R₇)= -(CH₂)₂-COO-CH₂-CB₁₁H^-₁₁

R₆(R₇)= -CH₂CH₂COOH; M=Fe⁺

Iд: R=H; R₁=R₃=R₅=R₈= -CH₃; R₂=R₄= -CH=CH₂;

R₆(R₇)= -CH₂CH₂COOH; M=Fe⁺

Iе: R=H; R₁=R₃=R₅=R₈= -CH₃; R₂=R₄= -CH=CH₂; R₆(R₇)= o -C₂B₁₀H₁₁-NH-CO-(CH₂)₂-

R₆(R₇)= -(CH₂)₂-COO-CH₂-CB₁₁H^-₁₁; M=Fe⁺

Iж: R=C₆H₅; ;

R₂=R₃=R₄=R₅=R₆=R₇=R₈=H; M=Cu

Iз: R=C₆H₅; ;

R₂=R₃=R₄=R₅=R₆=R₇=R₈=H; M=Cu

Iи: R=C₆H₅; ;

R₂=R₃=R₄=R₅=R₆=R₇=R₈=H; M=Co

Iк: R=C₆H₅; ;

R₂=R₃=R₄=R₅=R₆=R₇=R₈=H; M=Co

Iл: R=C₆H₅; ;

R₂=R₃=R₄=R₅=R₆=R₇=R₈=H; M=Cu

Iм: R=C₆H₅; ;

R₂=R₃=R₄=R₅=R₆=R₇=R₈=H; M=Co,

обладающие противоопухолевой активностью.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3