CC BY
8
Д • 7universum.com
Д UNIVERSUM:
№ 8(98) /YY\ химия И БИОЛОГИЯ август, 2022 г.
DOI: 10.32743/UniChem.2022.98.8.14097
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ ОНКОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА КСЕЛОДА
Мамарахмонов Мухаматдин Хомидович
PhD, доцент,
кафедра Химии Андижанский государственный университет,
Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: [email protected]
Аскаров Ибрагим Рахманович
д-р. хим. наук, профессор, кафедра Химии, Андижанский государственный университет,
Республика Узбекистан, г. Андижан E-mail: [email protected]
QUANTUM CHEMICAL STUDY OF THE ELECTRONIC STRUCTURE OF ONCOLOGICAL
DRUG XELODA
Mukhamatdin Mamarakhmonov
PhD, Associate professor, Department Chemistry, Andijan State University Republic of Uzbekistan, Andijan
Ibragim Askarov
DSc, professor,
Department of Chemistry, Andijan State University, Republic of Uzbekistan, Andijan
АННОТАЦИЯ
Электронное строение молекулы препарата Xeloda (5'-диокси-5-фтор^-[(пентилоксил)карбонил]цитидин, или под CAS названием капецитабин изучено современным квантово-химическим методом DFT B3LYP. На основе анализа рассчитанной геометрии, зарядового распределения и энергетических характеристик оценена его реакционная способность.
ABSTRACT
The electronic structure of xelodadrug molecule (5-dioxi-5ftor-N-[(pentyloxil)carbonyl]sitidin or with CAS name Kapesitabin studied using modern quantum chemical method DFT B3LYP. Based on the analysis of the obtained geometry, charge distribution and energy characterist ics, it's reactivity was estimated.
Ключевые слова: кселода, капецитабин, квантово-химический расчет, электронное строение, геометрия, заряды, граничные орбитали, спектральные свойства, реакционная способность.
Keywords: xeloda, kapecitabin, quantum chemical calculation, electronic structure, geometry, charges, frontier orbitals, spectral properties, reactivity.
Введение. Лечение рака молочной железы (РМЖ) - одно из глобальных проблем медицины. Согласно данным ВОЗ, только в 2020 году зарегистрировано свыше 2,2 млн. случаев этого заболевания среди населения мира, независимо от их места обитания, пола, возраста и социального условия жизни [1]. Для лечения РМЖ применяют синтетические препараты, однако, известны их отрицательные побочные эффекты на организм больного [2]. Поэтому научные исследования по выявлению биологической активности препаратов путем теоретических исследований являются актуальными [3].
Метаболизм. Препарат вводят в организм пациента пероральным путем, полностью всасывается в кишечнике, а метаболизм проходит в печени. В опухолевых тканях у больных РМЖ, желудка, коло-ректальным раком, раком шейки матки и яичников при взаимодействии капетацибина с ферментом тимидин-фосфорилазы, превращаясь в 5-фторурацил (5'-дез-окси-5-фторуридин), оказывает избирательное цитостатическое действие на ткани опухоли, нежели на здоровые ткани [4].
Библиографическое описание: Мамарахмонов М.Х., Аскаровв И.Р. КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ ОНКОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА КСЕЛОДА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2022. 8(98). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/14097
Д • 7universum.com
А 111\11\/ЕВ5иМ:
№ 8(98) /уу\ ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ август, 2022 г.
Рисунок 1. Условная нумерация на атомах молекулы Кселода
поэтому нами проведен квантово-химический расчет программой Gaussin98 [6], используя метод DFT B3LYP с базисным набором 3-2Ш.
Результаты расчетов. Результаты расчетов геометрических параметров, зарядового распределения, а также расчет энергии граничных орбиталей приведены в табличном виде и на рисунках ниже, соответственно. Согласно приведенным табличным данным, ароматичность фторурацилового фрагмента сохраняется, а на атомах азота гетероциклического кольца и замещенной аминогруппы находятся Электронные заряды и геометрические данные*на атомах молекулы максимальные отрицательные заряды, относительно других атомов циклического и ациклического фрагментах молекулы.
Таблица 1.
Распределения зарядов на атомах и геометрические параметры молекулы
Атом Заряды, q, е Связь Длина, (ф А) Атом Заряды е) Связь Длина, (ф А)
О1 -0.494 О1-С2 1.474 С21 -0.123 С18-О20 1.430
С2 0.038 С2-С3 1.540 С22 -0.416 О20-С21 1.430
С3 -0.042 С3-С4 1.483 С23 -0.370 С21-С22 1.540
С4 0.018 С4-С5 1.536 С24 -0.389 С22-С23 1.540
С5 0.212 С5-О1 1.447 С25 -0.565 С23-С24 1.540
Сб -0.569 С2-С6 1.474 Н2 0.233 С24-С25 1.540
О7 -0.558 С3-О7 1.540 Н3 0.202 С2-Н2 1.070
О8 -0.562 С4-О8 1.430 Н4 0.203 С3-Н3 1.070
N9 -0.569 С5-Ш 1.430 Н5 0.283 С4-Н4 1.070
С10 0.668 N9-00 1.475 Н6 0.199 С5-Н5 1.070
N11 -0.548 С10-Ш1 1.470 Н7 0.368 С6-Н6 1.070
С12 0.470 Ш1-С12 1.288 Н8 0.369 О7-Н7 0.960
С13 0.267 С12-С13 1.534 Н14 0.272 О8-Н8 0.960
С14 -0.009 С13-С14 1.355 Н17 0.331 С14-Н14 1.070
О15 -0.443 С14-Ш 1.476 Н21 0.228 Ш7-Н17 1.000
Б16 -0.270 С10-О15 1.258 Н22 0.210 С21-Н21 1.070
N17 -0.647 С13-П6 1.350 Н23 0.197 С22-Н22 1.070
С18 0.789 С12-Ш7 1.470 Н24 0.196 С23-Н23 1.070
О19 -0.469 Ш7-С18 1.470 Н25 0.193 С24-Н24 1.070
О20 -0.506 С18-О19 1.258 С25-Н25 1.070
Примечание: *- точность величин приведены в тысячных долях единиц.
Методика исследования. В данной работе нами проведено теоретическое изучение реакционной способности химиотерапевтического препарата Кселода (5' -диокси-5-фтор-Ы- [(пентилоксил)карбонил]цити-дин (Капецитабин) (Рис.1.), для оценки процесса его дальнейшего метаболизма в организме. Кселода относится к группе антиметаболитов, подгруппы антагонистов пиримидинов с молекулярной формулой С15И22рКэОб, молекулярной массой М=359, зарегистрированный в ВОЗ как антиметаболит [5]. Таким образом, представляет научный интерес оценка реакционной способности, путем исследования геометрии и электронной структуры молекулы и
№ 8 (98)
август, 2022 г.
Атомы N9, N11 и N17 носят заряды равные q=0,569е, -0,548е и -0,647е соответственно, которые могут являться потенциальными реакционными
центрами. Геометрические параметры соответствует литературным данным [7].
Рисунок 2. а) Объемный вид ВЗМО Кселолода, Евзмо=-0,233эВ
Рисунок 2. б) Объемный вид НСМО Кселолода, Енсмо=-0,089эВ
дупреждает системное воздействие 5-ФУ на здоровые ткани организма. Именно эти метаболиты активно повреждают опухолевые клетки, оставляя здоровые ткани неповрежденной [9].
Выводы. Таким образом, полученные результаты проведенных нами квантово-химических расчетов хорошо описывает реакционную способность молекулы, которая может быть полезным в исследовании биологической активности молекулы, как важнейшего фактора метаболизма препарата в организме больного.
Анализ полученных данных показывает, что оба циклические фрагменты имеют высокую реакционную способность в отношении взаимодействия с нук-леофильными реагентами (Рис. 2 а). Однако, в случае электрофильных реагентов ароматический фрагмент молекулы становится потенциальным центром, согласно анализа граничных молекулярных орбиталей (Рис. 2 б), как одного из индексов реакционной способности молекул, широко используемый в литературе [8]. In vivo образование ароматического 5-фторурацила происходит а ткани опухоли, что пре-
Список литературы:
1. Рак молочной железы - WHO / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/breast-cancer (дата обращения 15.07.2022).
2. И.А. Королева, М.В. Капп, Е.М. Липаева. Журнал Медицинский совет. 2017; (14):112-117./[Электронный ресурс]. -Режим доступа: URL:https://doi.org/10.21518/2079-701X-2017-14-112-117 (дата дата обращения 15.07.2022).
3. Мамарахмонов М.Х. Квантово-химическое исследование электронного строения препарата Летрозол, используемый при лечении рака молочной железы // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2022. 4(94). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/13339.
4. Кселода®(Xeloda®) -Oncology.ru / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://www. oncology. ru/spe-cialist/medicine/xeloda (дата обращения 15.07.2022).
5. Кселода®(Xeloda®) Инструкция по применению - Видаль. / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL:http://www.vidal.ru/drugs/xeloda_373 77 (дата обращения 15.07.2022).
6. M.J.F. Frisch and etc. / Gaussian 98. Revision A.5, Gaussian Inc.- Pittsburg (PA), 1998.
7. Нейланд О.Я. Органическая химия. Учебник. - М.: В.Ш., 1990. - 751 с.
8. Клопман Г. Реакционная способность и пути реакций. М.: Мир. 1977.-341 C.
9. Кселода - инструкция по применению, дозы, побочные дкйствия, отзывы... / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL:http://www.risnet.ru/drugs/kseloda- 11296(дата обращения 15.07.2022).
