Σύνθεση συμπλόκων Pt(II) και Ru(II) με υποκαταστάτες βιολογικού ενδιαφέροντος

Abstract

The synthesis, characterization and biological properties of novel platinum(II) and ruthenium(II) complexes with dicarboxylate ligands as potential antitumor and antimetastatic agents, are described in this thesis. The platinum complexes were synthesized via solid phase approach, which is a new and very promising technique. According to this method, two amino acids are consecutively condensed to a resin, which is followed by the attachment of the platinum-chelating moiety. Before the cleavage of the resin, the platination takes place. Alternatively, the platination of the linker takes place in advance, and then this conjugate is condensed to the solid fixed dipeptide. The final step in both routes is the cleavage of the solid support (resin) giving the peptide-platinum compound. Two novel compounds were isolated, B614 and B617, which both contain the glycine-glycine dipeptide. In compound Β614, platinum is bound to the peptide by the two carboxylic groups of the linker while two ammonia molecules occupy the other two sites of the platinum coordination sphere. Contrarily, in compound Β617, platinum is bound to a diamine moiety while the chelating ligand 1,1-cyclobutane dicarboxylate (cbdc) occupies the other two sites of the platinum coordination sphere. The characterization of the starting materials, the intermediates and the final compounds has been carried out by means of NMR spectroscopy (1H, 195Pt, COSY) and mass spectroscopy (LCMS). The ruthenium(II) complexes were synthesized following the traditional methods (synthesis in solution) since very little is know about the reactivity of ruthenium towards dicarboxylates. The dicarboxylates which were used were: oxalate (ox), malonate (mal), 1,1-cyclobutane dicarboxylate (cbdc), and succinate (suc). The products obtained were 1) mononuclear (the ligand acts as chelate): K[fac- RuCl(dmso-S)3(η2-ox-O,O/)] (B71), [fac-RuCl(dmso-S)3(η2-ox-O,O/)] (B73), K[fac-RuCl(dmso-S)3(η2-mal- O,O/)]·2H2O (B81), fac-Ru(dmso-S)3(dmso-O)(η2-mal-O,O/) (Β82), K[fac-RuCl(dmso-S)3(η2-cbdc-O,O/)]·2H2O (B91), 2) dinuclear (the ligand acts as bridge): {fac-Ru(dmso-S)3(H2O)(μ-mal-O,O/)}2 (Β83), {fac-Ru(dmso- S)3(H2O)(μ-cbdc-O,O/)}2 (Β92), {fac-Ru(dmso-S)3(NH3)(μ-cbdc-O,O/)}2 (Β93), {fac-Ru(dmso-S)3(H2O)(μ-suc- O,O/)}2 (Β101), 3) dinuclear (the ligand acts as bis-bidentate): [{fac-Ru(dmso-S)3(Cl)}2(η4,μ-ox)] (B72), [{fac- Ru(dmso-S)3(dmso-O)}2(η4,μ-ox)](CF3SO3)2 (B74) and 4) tetranuclear (the ligand acts both as chelate and bridge): {fac-Ru(dmso-S)3(η3,μ-ox)}4 (Β75). All complexes were fully characterized by elemental analysis and variety of spectroscopic methods such as 1D and 2D NMR (1H, 13C, COSY, HMQC), IR, UV-Vis. The molecular structures of the complexes Β72, Β74, Β75, Β81, Β82, Β83, Β92, Β93 και Β101 were determined by X-Ray crystallography. The chemical behavior in aqueous solution of all Ru-dmso-dicarboxylate complexes was extensively studied, and some in vitro biological experiments were performed in order to evaluate their potential antitumor activity.

Στη παρούσα διατριβή περιγράφεται η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και διάφορες μελέτες βιολογικού ενδιαφέροντος νέων συμπλόκων του λευκοχρύσου(ΙΙ) και του ρουθηνίου(ΙΙ) που περιέχουν δικαρβοξυλικούς υποκαταστάτες, ως ενδεχόμενα αντικαρκινικά και αντιμεταστατικά μέσα. Για τη σύνθεση των συμπλόκων λευκοχρύσου χρησιμοποιήθηκε μια καινούργια και πολύ ελπιδοφόρα τεχνική, η σύνθεση μέσω στερεάς φάσης. Σύμφωνα με αυτή δύο αμινοξέα προσκολλούνται διαδοχικά σε μια ρητίνη, στη συνέχεια προσκολλάται ένας «σύνδεσμος» και μετά γίνεται η σύμπλεξη του λευκοχρύσου. Εναλλακτικά, πρώτα γίνεται η σύνθεση του συμπλόκου «σύνδεσμος»-Pt και στη συνέχεια αυτό προσκολλάται στο διπεπτίδιο. Το τελικό στάδιο και στις δύο πορείες είναι η αποκοπή της ρητίνης και η παραλαβή του ελεύθερου συμπλόκου. Απομονώθηκαν δύο νέα σύμπλοκα, το Β614 και Β617, στα οποία το διπεπτίδιο ήταν το διπεπτίδιο γλυκίνη-γλυκίνη. Στο Β614 το άκρο του «συνδέσμου» ήταν ένα δικαρβοξύλιο στο οποίο ο PtII ήταν δεσμευμένος χηλικά ενώ οι άλλες δύο θέσεις στη σφαίρα σύνταξης του μετάλλου ήταν κατειλημμένες από δύο μόρια ΝΗ3. Στο Β617 το άκρο ήταν ένα τμήμα αιθυλενοδιαμίνης (en) στην οποία ο PtII ήταν και πάλι δεσμευμένος χηλικά ενώ οι άλλες δύο θέσεις ήταν κατειλημμένες από τον δισθενή χηλικό υποκαταστάτη 1,1- κυκλοβούτανο δικαρβοξυλικό ιόν (1,1-cyclobutane dicarboxylate, cbdc). Τα αρχικά αντιδραστήρια, τα ενδιάμεσα προϊόντα και τα τελικά σύμπλοκα χαρακτηρίσθηκαν με φασματοσκοπία NMR (1H, 195Pt) και φασματομετρία μάζας (MS). Τα σύμπλοκα του ρουθηνίου συντέθηκαν με τους παραδοσιακούς τρόπους (σε διάλυμα) καθώς πολύ λίγα είναι γνωστά για την αλληλεπίδραση δικαρβοξυλίων με ιόντα RuΙΙ. Οι δικαρβοξυλικοί υποκαταστάτες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν: τα οξαλικά (oxalate, ox), τα μηλονικά (malonate, mal), τα ηλεκτρικά (succinate, suc) και τα 1,1-κυκλοβούτανοδιικά (cbdc) ιόντα. Τα σύμπλοκα που απομονώθηκαν, ανάλογα με τις συνθήκες, ήταν 1) μονομερή (στα οποία ο υποκαταστάτης δρα δισχιδως/χηλικά): K[fac-RuCl(dmso-S)3(η2-ox-O,O/)] (B71), fac-[Ru(dmso-S)3(dmso-O)(η2-ox-O,O/)] (B73), K[fac-RuCl(dmso-S)3(η2-mal-O,O/)]·2H2O (B81), fac-[Ru(dmso-S)3(dmso-O)(η2-mal-O,O/)] (Β82), K[fac- RuCl(dmso-S)3(η2-cbdc-O,O/)]·2H2O (B91), 2) διμερή (στα οποία ο υποκαταστάτης δρα ως γέφυρα, με το κάθε καρβοξύλιο να συμπλέκεται μονοσχιδώς): {fac-Ru(dmso-S)3(H2O)(μ-mal-O,O/)}2 (Β83), {fac-Ru(dmso- S)3(H2O)(μ-cbdc-O,O/)}2 (Β92), {fac-Ru(dmso-S)3(NH3)(μ-cbdc-O,O/)}2 (Β93), {fac-Ru(dmso-S)3(H2O)(μ-suc- O,O/)}2 (Β101), 3) διμερή (στα οποία ο υποκαταστάτης δρα δισ-δισχιδώς): [{fac-Ru(dmso-S)3(Cl)}2(η4,μ-ox)] (B72), [{fac-Ru(dmso-S)3(dmso-O)}2(η4,μ-ox)](CF3SO3)2 (B74) και 4) τετραμερές (στο οποίο ο υποκαταστάτης δρα χηλικά και συγχρόνως γέφυρα μέσω του ενός από τα δύο ελεύθερα άτομα οξυγόνου): {fac-Ru(dmso- S)3(η3,μ-ox)}4 (Β75). Όλα τα σύμπλοκα χαρακτηρίσθηκαν πλήρως με στοιχειακή ανάλυση και διάφορες φασματοσκοπικές μεθόδους όπως NMR (1H, 13C, COSY, HMQC), IR, UV-Vis. Επίσης οι μοριακές δομές των συμπλόκων Β72, Β74, Β75, Β81, Β82, Β83, Β92, Β93 και Β101 προσδιορίσθηκαν με κρυσταλλογραφία ακτίνων-Χ. Μελετήθηκε εκτενώς η χημική συμπεριφορά αυτών των συμπλόκων εντός υδατικών διαλυμάτων και πραγματοποιήθηκαν in vitro βιολογικές δοκιμασίες για να εκτιμηθεί η ενδεχόμενη αντικαρκινική τους δράση.