Σύνθεση και φασματοσκοπική μελέτη της δομής οργανομεταλλικών φαρμάκων

Abstract

In this thesis there was synthesized for first time coordination compounds and complexes of taurine and hydrocortisone with the metals of life, Ca, Mg, Cu, Mn, Zn, K, and Sn, thus aiming at the production of more efficient and less toxic inorganic drugs, since both taurine and hydrocortisone constitute biological molecules with numerous physiological and therapeutic effects on living organisms. It was also investigated the possibility that these new compounds have the ability to act as nutrients (food supplements) by introducing in a safe way the metals of life into the organism.We have synthesized three taurine complexes with the metals ions Ca2+, Cu2+ and Zn2+ and four taurine salts with the metal ions Ca2+, Mn2+, Zn2+ and Κ+. Moreover, the synthesis of two salts of acetic taurine with the metal ions Ca2+ and Mg2+ was achieved. In addition, we succeeded in producing four salts of hydrocortisone sodium succinate with the cations Ca2+, Zn2+, Mn2+ and Sn2+.Since taurine exists as switterion in the natural environment, the reactions with the metal ions Ca2+, Zn2+ and K+ took place in an alkaline aqueous solution, so that in these conditions the metal ion could bind with the N atom of the aminogroup. The reaction of taurine with the cations Cu2+ and Mn2+ took place in a methanolic solution.The salts of acetic taurine with Ca2+ and Mg2+ were synthesized in an acetic environment. The salts of hydrocortisone sodium succinate with the cations Ca2+, Zn2+, Mn2+ and Sn2+ were produced in a neutral environment.The (%) chemical analysis of C, H, N showed that the ratio metal: ligand is [M]:[L] = 1:2 for all the compounds of taurine with the divalent cations and 1:1 for the salt of taurine with the monovalent cation K+. The salts of hydrocortisone sodium succinate have a ration [M]:[L] = 1:1. The complexes and the salts are hydrated in all cases, except for the complex of taurine with zinc ions.The study of the FT-IR spectra of taurine and the shifts of the absorption bands of its characteristic groups lead to the conclusion that taurine in its complexes acts as a bidentate ligand coordinating with the central metal ion through the N atom of the amino group (NH2) and through the O atom of the sulphonic group (SO3-). In the case of the salts, taurine acts as monodentate ligand coordinating only through the O atom of the sulphonic group. These results were also confirmed by the 1HNMRspectroscopy.From the FT-IR and 1HNMR spectra and the (%) chemical analysis of C, H, N, the conclusion is drawn that in the complexes and salts of taurine with the cations Ca2+, Cu2+, Mg2+ and Mn2+ the octahedral structure prevails. In the compounds of taurine with the cations Zn2+ and Κ+ the tetrahedral structure is proposed In the salts of hydrocortisone sodium succinate, the metal ions bind with one ligand only and with an anion Cl-. In this case the hydration occurs with three water molecules. All the synthesized compounds were stable.This research shows how the metal ions are transported within our organism. Two ways of transportation of the metal ions in body fluids exist. One is as free hydrated cations and the other as complexes, namely combined with biological molecules, like in our case with taurine and hydrocortisone.

Στην διατριβή αυτή γίνεται για πρώτη φορά η σύνθεση συμπλόκων ενώσεων των μεταλλικών ιόντων της ζωής, , Ca2+, Mg2+, Cu2+ , Mn2+, Zn2+, K+, και Sn2+ με υποκαταστάτες L= ταυρίνη και υδροκορτιζόνη με στόχο την παρασκευή περισσότερο αποτελεσματικών και λιγότερο τοξικών φαρμάκων, δεδομένου ότι η ταυρίνη και η υδροκορτιζόνη είναι βιολογικά ουσίες με πολυάριθμες φυσιολογικές και θεραπευτικές δράσεις. Επιπλέον, θα ήταν δυνατόν οι νέες αυτές ενώσεις να χρησιμοποιηθούν και ως διατροφικά συμπληρώματα, εισάγοντας στον οργανισμό μας τα μεταλλικά αυτά ιόντα της ζωής μέσω ασφαλούς φορέα. Παρασκευάσθηκαν τρία σύμπλοκα ταυρίνης με τα μεταλλικά ιόντα , Ca2+, Cu2+ και Zn2+, και τέσσερα άλατα ταυρίνης με τα μεταλλικά ιόντα , Ca2+, Mn2+, Zn2+ και K+ . Επίσης παρασκευάσθηκαν άλατα της οξεικής ταυρίνης με τα ιόντα Ca2+ και Mg2+. Επιπλέον, συντέθηκαν άλατα της νατριοηλεκτρικής υδροκορτιζόνης με τα κατιόντα των μετάλλων , Ca2+, Mn2+, Zn2+, K+, και Sn2+. Οι συνθήκες σύνθεσης διαμορφώθηκαν σύμφωνα με τα κατιόντα και τις ιδιότητες των υποκαταστατών. Όπως έδειξε η στοιχειακή ανάλυση, η αναλογία μέταλλο προς υποκαταστάτη ήταν:[Μ]:[L]= 1: 2 για τα δισθενή ιόντα και 1:1 για τα μονοσθενή. Τα άλατα της νατριοηλεκτρικής υδροκορτιζόνης είχαν αναλογία [Μ]:[L]=1:1. Σε όλες τις περιπτώσεις τα σύμπλοκα και τα άλατα ήταν ενυδατωμένα εκτός από τα σύμπλοκα της ταυρίνης με τα ιόντα ψευδαργύρου.Από την μελέτη των FT-IR υπέρυθρων φασμάτων και τις μετατοπίσεις των ταινιών των χαρακτηριστικών ομάδων της ταυρίνης διαπιστώνεται ότι στα σύμπλοκα τα μεταλλικά ιόντα συνδέονται τόσο με το άτομο του αζώτου της αμινομάδας όσο και με το φορτισμένο οξυγόνο της σουλφονικής ομάδας του μορίου. Στην περίπτωση όμως των αλάτων τα FT-IR φάσματα έδειξαν ότι η σύνδεση γίνεται μόνον με το φορτισμένο οξυγόνο της σουλφονικής ομάδας του μορίου. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώθηκαν και με 1HNMR φασματοσκοπία.Στα χλωριούχα άλατα της νατριοηλεκτρικής υδροκορτιζόνης τα μεταλλικά ιόντα αντιδρούν μόνο με έναν υποκαταστάτη και διατηρούν το ανιόν του χλωρίου, η δε ενυδάτωση γίνεται με τρία μόρια νερού σε αυτήν την περίπτωση. Όλες οι ενώσεις που παρασκευάσθηκαν ήταν σταθερές με τον χρόνο.Η μελέτη αυτή δείχνει πως μεταφέρονται μέσα στον οργανισμό μας τα μεταλλικά ιόντα. Υπάρχουν δύο τρόποι μετακίνησης των μεταλλικών ιόντων μέσα στα υγρά του οργανισμού μας. Ο ένας είναι ως ελεύθερα ενυδατωμένα κατιόντα και ο άλλος ως σύμπλοκα, δηλαδή συνδεδεμένα με βιολογικά μόρια, όπως στην περίπτωσή μας με την ταυρίνη και την υδροκορτιζόνη.