CC BY
18
УДК 547.816+616-006.66
П. А. Гуревич, М. Ю. Иевлев, С. И. Павлова, Н. А. Андреева, А. Г. Миловидова, О. В. Ершов, О. Е. Насакин, Н. А. Фанюк
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ АКТИВНОСТИ
3-(ПИРИДИН-3-ИЛ)-2,7-ДИОКСАБИЦИКЛО[3.2.1]ОКТАН-4,4,5-ТРИКАРБОНИТРИЛА
Ключевые слова: бицикло[3.2.1]октаны, полинитрилы, цитотоксичность.
На основе взаимодействия реакционноспособного аддукта тетрацианоэтилена и циклогексанона (1-(2-оксоциклогексил)этан-1,1,2,2-тетракарбонитрила) с пиридин-3-карбальдегидом был направленно синтезирован новый представитель ряда 2,7-диоксабицикло[3.2.1]октан-4,4,5-трикарбонитрилов, обладающих противоопухолевой активностью. Было проведено исследование цитотоксического действия синтезированного продукта методом МТТ-теста на клеточной линии аденокарциномы шейки матки человека HeLa.
Keywords: bicyclo[3.2.1]octanes, polynitriles, cytotoxicity.
Basing on the interaction of reactive tetracyanoethylene and cyclohexanone adduct (1-(2-oxocyclohexyl)ethane-1,1,2,2-tetracarbonitrile) with pyridine-3-carbaldehyde was directly synthesized a new representative of 2.7-dioxabicyclo[3.2.1]octane-4,4,5-tricarbonitrile series exhibiting an antitumor activity. We have studied a cytotoxic effect of synthesized product on human adenocarcinoma cell line HeLa by the MTT test.
Введение
Синтез новых представителей перспективных структур с известной биологической активностью, является важной задачей современной синтетической органической химии. Удобными реагентами для направленного синтеза разнообразных функционализи-рованных молекул с атомарной точностью являются 4-оксоалкан-1,1,2,2-тетракарбонитрилы 1 [1-6]. Ранее сообщалось, что продукты взаимодействия таких тет-рацианоэтилированных кетонов 1 с альдегидами - 6-имино -2,7-диоксабицикло [3.2.1] октан-4,4,5-трикарбонитрилы 2 обладают способностью подавлять рост опухолевых клеток и проявлять цитотокси-ческую активность по отношению к раку прямого кишечника, почек, молочной железы и меланомы [7].
Обсуждение результатов
В продолжение данных исследований, с целью синтеза новых биологически активных веществ, обладающих цитотоксическим действием нами было осуществлено взаимодействие одного из наиболее реак-ционноспособных аддуктов тетрацианоэтилена с ке-тонами - 1-(2-оксоциклогексил)этан-1,1,2,2-
тетракарбонитрила (Схема 1).
1 с пиридин-3-карбальдегидом
Направленный синтез данного производного 2 ряда 2,7-диоксабицикло[3.2.1]октанов представляет особый интерес из-за наличия в структуре целевого продукта сильно основного пиридинового атома азота, способного к солеобразованию, что может значительно повысить растворимость молекулы и как следствие ее биоусвояемость.
Исследования цитотоксичности соединения 2 in vitro методом MTT-теста клеточной линии аденокарциномы шейки матки человека HeLa показали, что 3-(пиридин-3-ил)-2,7-диоксабицикло [3.2.1] октан-4,4,5 -трикарбонитрил 2 обладает выраженным цитотоксическим действием с линейной зависимостью от вносимой концентрации подавляющего вещества. При времени экспозиции 48 часов концентрация полумаксимального ингибирования (IC5o) составила 79 мкМ/л, а при концентрации исследуемого вещества 5 мкМ/л и ниже подавление роста клеточной культуры не наблюдалось.
Таким образом, нами был направленно синтезирован новый представитель ряда 6-имино-2,7-диоксабицикло [3.2.1] октан-4,4,5 -трикарбонит-рилов - перспективных молекул, обладающих противоопухолевыми свойствами, и исследована in vitro его цитотоксичность по отношению к клеточной линии HeLa.
Биологические испытания
Прямая цитотоксичность соединения 2 была определена in vitro с помощью MTT-теста [8]. Исследования проводились на клеточной линии адено-карциномы шейки матки человека HeLa [9], время экспозиции с исследуемым агентом составляло 48 ч. Вещество растворяли в ДМСО и добавляли в лунки так, чтобы конечная концентрация ДМСО не превышала 1 %. В контрольные лунки добавляли растворитель в конечной концентрации 1 %.
Клетки засевали в 96-луночный плоскодонный планшет и культивировали в при 37 °C во влажной атмосфере. Через 24 ч в лунки вносили различные концентрации (от 100 до 5 мкМ/л) тестируемого соединения 2, продолжив культивирование в тех же условиях еще в течение 48 ч. За 4 ч до окончания инкубации в каждую лунку добавляли 20 мкл MTT (3 - [4, 5 -диметилтиазол-2 -ил]-2,5-дидифенил тетразолия бромид, 5 мг/мл). После этого среду в лунках заменяли на 100 мкл ДМСО для растворе-
ния образовавшихся кристаллов формазана. Затем определяли оптическую плотность при 492 нм. Жизнеспособность клеток в процентах к контрольному значению представлена на рис. 1.
юо —
0 : 5
л 60
§
1
§ 40
с =
о - - - - -
100 50 20 10 5
Концентрация, мкМ/л
Рис. 1 - Дозовая зависимость жизнеспособности клеток ИеЬа от концентрации вносимого соединения 2, длительность инкубации 48 ч
Экспериментальная часть
Контроль за ходом реакции и чистотой синтезированного продукта осуществляли методом ТСХ на пластинках «8огЫШ», проявитель - УФ-облучение, пары йода, термическое разложение. ИК-спектр снимали на ИК-Фурье-спектрометре ФСМ-1202 в тонком слое (суспензия в вазелиновом масле). Спектр 1Н ЯМР регистрировали на спектрометре Вгикег БИХ-500, рабочая частота 500 МГц, растворитель - ДМСО^б, внутренний стандарт - ТМС. Масс-спектр получен на приборе Бш^ап МАТ.¡N008 50 (электронный удар 70 эВ). Температуру плавления измеряли на приборе ОрйМеИ МРА100. Элементный анализ проводили на приборе М-560.
3-(Пиридин-3-ил)-2,7-диоксабицикло-[3.2.1]октан-4,4,5-трикарбонитрил (2).
К суспензии 1 ммоль (0,23 г) 1-(2-оксоциклогексил)этан-1,1,2,2-тетракарбонитрила 1 в пропаноле-2, добавляли 1,1 ммоль (0,12 г) пиридин-3-карбальдегида и 2-3 капли воды. Реакционную массу интенсивно перемешивали. Через несколько минут
происходило полное растворение исходного соединения 1 и образование прозрачного раствора, а еще через полчаса начиналось формирование нового осадка. Перемешивание продолжали до завершения реакции (ТСХ). Выпавший осадок отфильтровывали и промывали охлажденным про-панолом-2. Выход 0,30 г (86%). Т пл. 202-203 °С (разл.). ИК-спектр, v, см-1: 3265 (NH), 2251 (C=N), 1719 (C=N). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 1.05-1.10 м (1H, CH2), 1.27-1.33 м (1H, CH2), 1.48-1.55 м (1H, CH2), 1.75-1.79 м (2H, CH2), 1.85-1.96 м (1H, CH2), 2.05-2.16 м (2H, CH2), 3.09 дд (1H, 3J=11.8, 5.7 Гц, CH), 5.89 с (1H, OCH), 7.60 дд (1H, 3J=8.0, 4.7 Гц, Pyr), 8.07 дт (1H, 3J=8.0, 1.9 Гц, Pyr), 8.75 дд (1H, 3J=4.8, 1.5 Гц, Pyr), 8.87 д (1H, 4J=2.2 Гц, Pyr), 9.93 c (1H, NH). Масс-спектр, m/z (W, %): 334 (1,3). Найдено, %: C, 64.71; H, 4.79; N, 20.40; C18H15N5O2. Вычислено, %: C, 64.86; H, 4.54; N, 21.01.
Работа выполнена в рамках стипендии Президента РФ для молодых ученых и аспирантов СП-127.2016.4
Литература
1. Пат. РФ 2577537 (2016);
2. Гуревич П.А., Липин К.В., Федосеев С.В., Черкаши-на Ю.А. Вестник технол. ун-та, 18, 10, 7-8 (2015);
3. Гуревич П.А., Федосеев С.В., Ершов О.В., Насакин О.Е. Вестн. Казан. технол. ун-та, 16, 18, 47-48 (2013);
4. Гуревич П.А., Беликов М.Ю., Липовская И.В., Федосеев С.В. Ершов О.В., Насакин О.Е., Саттарова Л.Ф. Вестн. Казан. технол. ун-та, 15, 16, 31-33 (2012);
5. Гуревич П.А., Федосеев С.В., Ершов О.В., Шевердов В.П., Саттарова Л.Ф. Вестн. Казан. технол. ун-та, 15, 15, 231-232 (2012);
6. Гуревич П.А., Федосеев С.В., Ершов О.В., Еремкин А.В., Саттарова Л.Ф., Насакин О.Е. Вестн. Казан. технол. ун-та, 15, 15, 59-60 (2012);
7. Насакин О.Е., Лыщиков А.Н., Каюков Я.С., Шевердов, В.П. Хим.-фарм. ж., 34, 4, 11-23 (2000);
8. Mosmann T., J Immunol Methods, 65, 1, 55-63 (1983);
9. Masters J. R., Nature Reviews Cancer, 2, 315-319 (2002).
© П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. кафедры органической химии КНИТУ; М. Ю. Иевлев - аспирант кафедры органической и фармацевтической химии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова», [email protected]; С. И. Павлова - д-р мед. наук, заведующая кафедрой фармакологии, клинической фармакологии и биохимии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; Н. А. Андреева - студент медицинского факультета ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; А. Г. Миловидова - студент химико-фармацевтического факультета ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; О. В. Ершов - канд. хим. наук, доц. кафедры органической и фармацевтической химии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»; О. Е. Насакин - д-р хим. наук, проф. кафедры органической и фармацевтической химии ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова», Н. А. Фанюк - аспирант кафедры органической химии КНИТУ.
© P. A. Gurevich - Doctor of Chemical Sciences, Professor at the Department of Organic Chemistry Kazan National Research Technological University; M. Yu. Ievlev - postgraduate at the Department of Organic and Pharmaceutical Chemistry of the Ulyanov Chuvash State University, [email protected]; S. I. Pavlova - Doctor of Medicinal Sciences, Head of the Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Biochemistry at the Ulyanov Chuvash State University; N. A. Andreeva - student at Medicinal Faculty of the Ulyanov Chuvash State University; A. G. Milovidova - student at the Chemical and Pharmaceutical Faculty of the Ulyanov Chuvash State University; O. V. Ershov - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor at the Department of Organic and Pharmaceutical Chemistry Chuvash State University; O. E. Nasakin - Doctor of Chemical Sciences, Professor at the Department of Organic and Pharmaceutical Chemistry Chuvash State University, N. A. Fanyuk - postgraduate at the Department of О^ик ^emist^ at KNRTU.
