Синтез и свойства металлокомплексов производных пространственно экранированных о-дифенолов и о-аминофенолов - нового класса биологически активных соединений

Результаты микробиологических тестов серосодержащих лигандов IV-VIII и их металлокомплексов позволяют оценивать комплексы Cu(L^IV)₂, Co(L^IV)₂, Ni(L^IV)₂, Cu(L^V)₂, Ag(L^V)₂, Cu(L^VI)₂, Co(L^VI)₂, Cu(L^VIII)₂, Mn(H₂O)₂(L^VIII)₂ как базовые структуры с высокой антимикробной активностью (МИК<6 мкг/мл, RI80ч100 %), сопоставимой с активностью стандартных антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, нистатина, тербинафина и амфотерицина В), но более широкого спектра действия по сравнению с ними за счет сочетания антибактериальной и антифунгальной активности.

^* Необратимый процесс, для которого не наблюдается сопряженного катодного пика

Антиретровирусную активность проявляют комплексы Cu(L^IV)₂, Co(L^IV)₂, Ni(L^IV)₂. Малотоксичный (ЛД₅₀>10³ мг/кг) комплекс Ag(L^V)₂ с высокой антимикробной (МИК<3 мкг/мл) и антигерпетической (МПК/ЕС₅₀>50) активностью выбран в качестве соединения-лидера для разработки лекарственной формы и проведения клинических испытаний с целью создания нового средства комбинированной химиотерапии инфекций. Антимикробные свойства большинства вышеуказанных соединений коррелируют с их восстановительной способностью, определенной электрохимически:

Сu(L^IV)₂ > Co(L^IV)₂ Ni(L^IV)₂ > Fe(L^IV)₂ Mn(H₂O)₂(L^IV)₂? L^IV;

Ag(L^V)₂ > Сu(L^V)₂>Mn(L^V)₂>L^V? Ni(L^V)₂Zn(L^V)₂> Fe(L^V)₂>Co(H₂O)₂L^V;

Сu(L^VI)₂ > Co(L^VI)₂ > Mn(H₂O)₂(L^VI)₂ ? Ni(L^VI)₂ > Fe(L^VI)₂ Zn(L^VI)₂ ?L^VI.

Методом абсорбционной спектрофотометрии показано, что лиганды IV-VI и их комплексы с Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Ag(I), Mn(II) и Fe(II) могут восстанавливать Cyt с из сердечной мышцы быка, при этом соотношение скоростей восстановления Cyt с сложным образом зависит от способности вышеуказанных соединений к окислению и ионизации, а также от степени их липофильности. Следует отметить, что высокую скорость восстановления Cyt с, проявляют комплексы Сu(L^IV)₂, Сu(L^V)₂, Mn(L^V)₂, Ag(L^V)₂, Cu(L^VI)₂ и Co(L^VI)₂, для которых характерна высокая антимикробная активность. Очевидно, что редокс-взаимодействия c оксидоредуктазами могут влиять на антимикробную активность исследованных соединений.

Глава 5 посвящена комплексообразованию с участием фосфонатных производных о-дифенолов. Рассчитаны константы диссоциации по кислотному типу (110-¹¹-110-⁹) фосфонатных производных о-дифенолов XI-XIII, а также общие константы устойчивости их комплексов с ионами Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II) и Mn(II) в водно-этанольном (1:1) растворе (610⁵-710⁶). Соединения XIV и XV, в молекулах которых отсутствует второй трет-бутильный заместитель в бензольном кольце, не образуют комплексы с ионами этих металлов. В твердую фазу выделены комплексы Cu(II), Fe(II) и Mn(II) с лигандами XI-XIII.

По данным ИК-, оптической и ЭПР-спектроскопии, комплексы лигандов XI-XIII с ионами Cu(II) и Fe(II) характеризуются плоскоквадратной геометрией координационных полиэдров CuO₄ и FeO₄, образованных фенольными гидроксильными группами бидентатных лигандов в моноанионной форме, в то время как координационные полиэдры их комплексов Mn(II) имеют состав MnO₆, октаэдрическую форму и наряду с гидроксильными группами содержат молекулы воды (таблица 5, рисунок 5). Электронные спектры поглощения металлокомплексов с лигандами XI-XIII характеризуются переходами кристаллического поля (530-560 нм) и переходами с переносом заряда с участием орбиталей лиганда и металла (390-435 нм), а также внутренним поглощением лиганда (220-315 нм).

Металлокомплексы о-дифенолов XI-XIII термически устойчивы при температурах ниже 170°C, за исключением комплексов Mn(H₂O)₂(L^XI)₂, Mn(H₂O)₂(L^XII)₂ и Mn(H₂O)₂(L^XIII)₂, разложение которых начинается с отщепления молекул воды их координационной сферы в температурном интервале 70-110 °C. Все комплексы являются неэлектролитами (3-24 -¹см²моль-¹); они практически нерастворимы в воде (10-⁵-10-⁷ моль/л), но хорошо растворяются в диметилсульфоксиде, ацетонитриле.

а - Cu(L^XI)₂, Cu(L^XII)₂, Cu(L^XIII)₂, Fe(L^XI)₂, Fe(L^XII)₂, Fe(L^XIII)₂; б - Mn(H₂O)₂(L^XI₂), Mn(H₂O)₂(L^XII₂), Mn(H₂O)₂(L^XIII₂); (пунктирной линией показана форма координационного полиэдра)

Рисунок 5 - Схематическое изображение структуры металлокомплексов с лигандами XI-XIII

Величины их коэффициентов распределения в системе вода-октанол-1 (logР_оw=2ч4) на 1-2 порядка ниже, чем соответствующие характеристики металлокомплексов с производными о-дифенолов, рассмотренных в главах 3, 4 и 6, что может быть связано с наличием в их составе координационно не связанных фосфонатных групп. По данным электрохимического исследования, комплексообразование фосфонатных производных о-дифенолов не приводит к заметному росту восстановительной способности соединений (E_1/2>1,2 В).

Результаты микробиологических испытаний указывают на низкую антимикробную активность (МИК>100 мкг/мл) вышеуказанных лигандов и их металлокомплексов, что не позволяет рассматривать их в качестве перспективных субстанций для разработки антимикробных средств.

В главе 6 рассмотрено комплексообразование Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II), Mn(II) и Bi(III) с производными о-аминофенолов. Соединения XVI-XIX способны диссоциировать по кислотному и основному типам, и величины их констант диссоциации, рассчитанные по данным потенциометрического титрования, находятся в пределах соответственно 1·10-¹¹-1·10-¹⁰ и 1·10-¹⁰-1·10-⁶, а константы устойчивости в водно-этанольном растворе их комплексов с ионами Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II) и Mn(II) - в пределах 1·10⁵-7·10⁷ . По данным элементного анализа, при кристаллизации в твердую фазу выделяются комплексы Cu(II), Co(II) и Mn(II) с лигандами XVI, XIX и комплекс Fe(II) с лигандом XVI, в которых мольное отношение M(II)/лиганд равно 1:2.

Металлокомплексы практически нерастворимы в воде (10-⁷ моль/л), но растворяются во многих органических растворителях и являются неэлектролитами (3-10 -¹см²моль-¹). Их коэффициенты распределения в системе вода-октанол-1 (logР_оw=2ч4) свидетельствуют об очень высокой липофильности. Все комплексы разлагаются при нагревании выше 170 °C в инертной атмосфере с образованием в качестве конечного продукта оксидов металлов.

По данным ИК-, оптической и ЭПР-спектроскопии, комплексы Cu(II), Co(II), Fe(II) и Mn(II) с о-аминофенолами характеризуются плоскоквадратной геометрией координационных полиэдров МO₂N₂, которые формируются с участием лигандов XVI и XIX в форме моноанионов (таблица 6, рисунок 6).

а - M(L^XVI)₂ (где M=Cu(II), Co(II), Fe(II), Mn(II)); б - Сu(L^XVI)₂; в - [Bi₂Cl₁₀]^4-;

(пунктирной линией показана форма координационного полиэдра)

Рисунок 6 - Схематическое изображение структуры металлокомплексов с лигандами XVI и XIX (а, в); структура комплекса по данным квантово-химических расчетов (б)

Для комплексов Cu(II), Co(II), Fe(II) и Mn(II) с лигандами XVI и XIX наблюдаются максимумы поглощения (230-290 нм), которые относятся к внутреннему поглощению лиганда, переходам с переносом заряда с участием орбиталей лиганда и металла (310-440 нм), а также к переходам кристаллического поля (515-580 нм). Состав комплексов Bi(III) с лигандами XVIII и XX соответствует общей формуле Bi₂Cl₁₀L₂•4Н₂О; они являются биядерными и содержат октаэдрические координационные полиэдры, а органические лиганды входят в состав комплексов в катионной форме (рисунок 6).

Установлено, что комплексы Cu(II), Co(II) и Mn(II) с лигандами XVI и XIX являются низкоспиновыми с µ_эфф.=1,72ч2,58 µ_B, а комплекс Fe(II) с лигандом XVI - диамагнитным. Величины g-факторов в спектрах ЭПР комплексов Cu(L^XVI)₂ и Сu(L^XIX)₂ (g_¦=2,2712,322, g₊=2,0642,072) характерны для полиэдров [транс-CuN₂O₂], в которых комплексообразователь Cu(II) находится основном состоянии d_x²-_y², а в спектрах комплексов Сo(L^XVI)₂ и Сo(L^XIX)₂ (g=2,0002,009, H=40ч200 Гс) подтверждают низкоспиновое состояние ионов Cо(II).

В рядах металлокомплексов с лигандами XVI и XIX электрохимически легче всего окисляются комплексы Cu(II): Сu(L^XVI)₂>Сo(L^XVI)₂>Fe((L^XVI)₂HL^XVI > Mn(L^XVI)₂; Сu(L^XIX)₂>Сo(L^XIX)₂Mn(L^XIX)₂>HL^XIX (таблица 7).

^* Необратимый процесс, для которого не наблюдается сопряженного катодного пика

Антимикробное действие комплекса Cu(L^XVI)₂ в отношении тест-культур (МИК<6 мкг/мл, RI80ч100 %) сопоставимо с активностью стандартных антибиотиков стрептомицина, тетрациклина и превосходит активность ампициллина, нистатина, амфотерицина В и тербинафина. Сочетание у комплекса Cu(L^XVI)₂ высокой антибактериальной и антифунгальной активности дает основание оценивать его как базовую структуру для разработки средств комбинированной терапии инфекций. В рядах металлокомплексов с лигандами XVI и XIX их антимикробная активность коррелирует с восстановительной способностью, определенной электрохимически. Сопоставление величин скоростей восстановления Cyt с лигандом XVI и его металлокомплексами с физико-химическими характеристиками (восстановительной активностью, степенью диссоциации и липофильностью) этих соединений свидетельствует о том, что их способность взаимодействовать с этим ферментом определяется, прежде всего, восстановительной активностью и способностью соединений к диссоциации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Синтезирован новый класс биологически активных соединений, представляющих собой комплексы Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II), Mn(II), Ag(I) и Bi(III) с производными пространственно экранированных о-дифенолов и о-аминофенолов, изучены их структура и свойства, а также определены возможные области практического использования.

Основные научные результаты

1. Научно обоснована концепция синтеза металлокомплексов производных пространственно экранированных о-дифенолов и о-аминофенолов, которая устанавливает связь между кислотно-основными, редокс-свойствами о-дифенолов и о-аминофенолов и условиями синтеза их металлокомплексов, что позволяет направленно получать новые биологически активные соединения. Определены условия, которые обеспечивают получение металлокомплексов о-дифенолов и о-аминофенолов с высоким выходом (70-80 %): смешанный растворитель (вода-этанол, 1:1), порядок сливания растворов реагентов (раствор соли металла к раствору лиганда), стехиометрическое отношение металл/лиганд (1:1 или 1:2), рН среды (5-7), температура (18-25С) и инертная атмосфера (аргон). Установлено, что для получения комплексов Bi(III), наряду с вышеуказанными условиями, необходимо использовать лиганды, содержащие две способные к протонированию аминогруппы, поддерживать рН<2 с целью протонирования аминогрупп лигандов и подавления гидролиза соли Bi(III) [1, 2, 4-16, 18-22, 24, 26, 27, 29, 30, 32, 33, 36-38, 40, 43-55, 58-60, 66-69].

2. Исследованы протолитические равновесия с участием производных пространственно экранированных о-дифенолов и о-аминофенолов в водно-этанольном растворе методом потенциометрии и на основании полученных данных рассчитаны их константы депротонирования (1·10-¹¹-1·10-⁴) и протонирования (210-¹⁰-710-⁶), что позволило определить ионные формы, в которых лиганды взаимодействуют с ионами металлов в условиях синтеза металлокомплексов [2, 15, 16, 26, 36, 37, 40, 48, 51, 53, 54, 58].

3. Изучено комплексообразование о-дифенолов I-XV и о-аминофенолов XVI-XIX с ионами Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II) и Mn(II) в водно-этанольном растворе методом потенциометрии и на основании полученных данных рассчитаны ступенчатые (110²-110⁴) и общие (210³-7·10⁷) константы устойчивости металлокомплексов в водно-этанольном растворе и мольное отношение ион металла/лиганд (1:1 и 1:2) в комплексах, что позволило определить факторы, ограничивающие их термодинамическую устойчивость в растворе. Показано, что реализация комплексообразования в растворе зависит от природы иона металла и лиганда следующим образом: 1) потенциальными лигандами для ионов Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II) и Mn(II) являются производные о-дифенолов и о-аминофенолов, которые имеют 1 или 2 трет-бутильных заместителя в бензольном кольце и/или другие заместители, повышающие нуклеофильность атома кислорода гидроксильных групп лиганда; 2) ионы Cu(II) образуют в растворе комплексы со всеми исследованными производными фенольного ряда за исключением соединений XIV и XV; 3) последовательность величин констант устойчивости металлокомплексов в рядах однотипных лигандов соответствует ряду Ирвинга-Уильямса; 4) введение заместителей в бензольное кольцо о-дифенолов и о-аминофенолов, содержащих донорные гетероатомы (кислород, азот, серу) создает дополнительные центры координации ионов металлов и способствует получению более устойчивых металлокомплексов [2, 15, 16, 20-22, 26, 29, 32, 36, 37, 40, 48, 51, 53, 54, 58, 66-69].

4. Установлено, что ионы Cu(II), Fe(II) и Mn(II) образуют комплексы в кристаллическом состоянии с большинством исследованных лигандов (за исключением соединений IX, X, XIV, XV, XVII и XVIII), ионы Ni(II) и Zn(II) - с серосодержащими о-дифенолами IV-VI, ионы Co(II) - с серосодержащими о-дифенолами IV-VI и XVI, XIX, ионы Bi(III) - c о-аминофенолами XVIII и XX. Показано, что кристаллизация металлокомплексов не происходит при следующих условиях: 1) в молекуле лиганда присутствуют функциональные группы, способные образовывать водородные связи, вызывающие ассоциацию молекул лиганда; 2) лиганд не содержит трет-бутильных заместителей или имеет функциональные группы, снижающие нуклеофильность донорных центров (атомов кислорода и азота); 3) металлокомплекс является малоустойчивым (в < 10³) [2, 9, 12-15, 18-22, 24, 26, 29, 32, 36, 37, 40, 48, 51, 53, 54, 58, 66-69].

5. По данным спектроскопического исследования и квантово-химических расчетов геометрических параметров соединений определены особенности структурной организации координационных полиэдров синтезированных комплексов о-дифенолов и о-аминофенолов с ионами Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II), Mn(II), Bi(III) в кристаллическом состоянии. Установлено, что в зависимости от природы иона металла-комплексообразователя и лиганда в металлокомплексах реализуется несколько способов их взаимной координации: монодентатный (в координационных полимерах Cu(H₂O)₂L^II, Co(H₂O)₂L^V, Cu(H₂O)L^VII), бидентатный с образованием металлохелатов (в большинстве исследованных комплексов), тридентатный (в металлокомплексах с серосодержащим о-дифенолом V). Моноядерные координационные полиэдры комплексов Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II), Mn(II) образуются 2 лигандами в моноанионной форме, за исключением координационных полимеров Cu(H₂O)₂L^II, Co(H₂O)₂L^V, Cu(H₂O)L^VII, содержащих лиганды в дианионной форме, и комплексов Mn(H₂O)₂L^II₂, Mn(H₂O)₂L^III₂, Mn(H₂O)₂(L^IV)₂, Mn(H₂O)₂(L^VI)₂, Mn(H₂O)₂(L^VII)₂, Mn(H₂O)₂(L^VIII)₂, Mn(H₂O)₂(L^XI)₂, Mn(H₂O)₂(L^XII)₂, Mn(H₂O)₂(L^XIII)₂, внутренняя координационная сфера которых насыщена за счет донорных атомов фенольных лигандов и координированных молекул воды. Показано, что для комплексов о-дифенолов и о-аминофенолов с ионами Cu(II), Co(II), Ni(II), Fe(II), Mn(II) наиболее характерны плоскоквадратные координационные полиэдры МO₄, МO₂S₂ и МO₂N₂, поскольку пространственно экранированная структура лигандов препятствует реализации высоких координационных чисел. Другие формы координационных полиэдров образуются в следующих системах: 1) в комплексах Cu(II), Co(II), Ni(II), Fe(II), Mn(II) с лигандом V - октаэдры МО₄S₂ и МО₅S; 2) в комплексах Zn(II) с лигандами V и VI - искаженные тетраэдры соответственно ZnO₂S₂ и ZnO₄; 3) в комплексах Mn(II) c лигандами I-IV, VI-VIII, XI-XIII - октаэдры МnO₆. Установлено, что в отличие от вышеуказанных металлокомплексов комплексы Bi(III) с лигандами XVIII и XX имеют биядерный координационный полиэдр [Bi₂Cl₁₀]^4-, ионно-связанный с двумя молекулами органического лиганда в протонированной форме, которые формируют внешнюю координационную сферу комплексов Bi(III), включающую также молекулы воды - Bi₂Cl₁₀L₂•4Н₂О [2, 9, 12-16, 18-24, 26, 29, 32, 36, 37, 40, 41, 48, 51, 53, 54, 57, 58, 66-68].

6. Установлено, что редокс-форма координационно связанных лигандов IV-VIII, XI-XIII, XVI, XVIII, XIX и XX не изменяется в результате выделения их металлокомплексов из раствора в твердую фазу, в то время как в составе некоторых комплексов Cu(II), Fe(II) и Mn(II) с лигандами I-III зафиксировано незначительное количество (10¹⁵-10¹⁷ г-¹) феноксильных радикалов. Более высокая устойчивость к окислению серо- и фосфоросодержащих производных о-дифенолов IV-XIII по сравнению с о-дифенолами I-III подтверждена результатами электрохимического исследования. В рядах исследованных металлокомплексов с производными о-дифенолов и о-аминофенолов электрохимически легче всего окисляются комплексы Cu(II), а образующие их лиганды более устойчивы к окислению. Металлокомплексы Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II), Mn(II) с лигандами I-VIII, XI-XIII, XVI и XIX являются низкоспиновыми пара- и диамагнетиками. Они химически устойчивы в растворе и твердом состоянии, а также устойчивы при нагревании вплоть до 160°C (исключение составляют комплексы Mn(II) c лигандами I-IV и VI-XIII, содержащие во внутренней координационной сфере молекулы воды, отщепление которых начинается уже при 60°C). Все синтезированные металлокомплексы - неэлектролиты, они практически нерастворимы в воде, однако хорошо растворяются во многих органических растворителях и характеризуются высокой липофильностью (lgР_оw=3ч6). Показано, что присутствие аква-групп в координационной сфере комплексов Сu(II), Co(II) и Mn(II) приводит к уменьшению их коэффициентов распределения в системе вода-октанол-1 на 2-3 порядка. Параметры липофильности исследованных биоактивных металлокомплексов свидетельствуют об их потенциальной способности к трансмембранному переносу, а также имеют значение для оценки биодоступности этих соединений [2, 9, 12-16, 18-22, 24, 26, 29, 32, 36, 37, 40, 51, 58, 59, 66-68].

7. Установлено, что при взаимодействии ионов Ag(I) с производными о-дифенолов I-X и о-аминофенолов XVI-XIX в водно-этанольном (1:1) растворе реализуется редокс-процесс, которому в случае соединений I, III, IV, VIII-X и XIX предшествует комплексообразование. На основании данных, полученных методом потенциометрии, рассчитаны общие константы устойчивости (2·10²-1·10⁶) в растворе комплексов Ag(I) с вышеуказанными лигандами, в которых мольное отношение Ag(I)/лиганд равно 1:1. Эти комплексы растворимы в реакционной среде и легко разлагаются с образованием металлического серебра и окисленного органического лиганда. В отличие от них для серосодержащих о-дифенолов V и VI установлено образование комплексов Ag(I) с мольным отношением Ag(I)/лиганд, равным 1:2, которые в водно-этанольной среде осаждаются в кристаллическом состоянии с сохранением стехиометрии, причем комплекс с лигандом V имеет наиболее высокую общую константу устойчивости (lgв=9,8±0,2). Установлено, что для выделения стабильных комплексов Ag(I) обязательно выполнение следующих условий: 1) участие в координационном взаимодействии карбоксильной группы лиганда; 2) малая растворимость комплексов в реакционной среде; 3) устойчивость лигандов к окислению в присутствии ионов Ag(I). С использованием этого подхода впервые синтезированы комплексы Ag(I) с производными фенольного ряда - лигандами V и VI. Установлено, что координационный полиэдр комплекса Ag(L^V)₂ включает атомы кислорода карбоксильных групп, а комплекса Ag(L^VI)₂ - атомы кислорода карбоксильной и сульфоксидной групп. Методами спектроскопии впервые установлено формирование прекурсоров монодисперсных наночастиц серебра - комплексов с частичным переносом заряда с участием орбиталей лиганда V (или VI) и Ag(I), которые подвергаются редокс-разложению в донорных органических растворителях при стандартных условиях. Согласно данным АСМ, размер первичных частиц серебра в органозолях составляет 5-10 нм, а размеры их агрегатов, по данным ПЭМ, - 20-40 нм. Показана возможность использования комплексов Ag(I) с лигандами V и VI для металлизации полиэлектролитных капсул [2-4, 7-11, 15, 17, 19, 27, 30, 33, 38, 43-45, 47, 49, 50, 52, 53, 55, 56, 62, 64, 65].

8. Проведен первичный фармакологический скрининг более 70 соединений - производных о-дифенолов, о-аминофенолов и их комплексов Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II), Mn(II), Ag(I) и Bi(III) - с целью определения активности в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий, дрожжей и грибов. Полученные результаты позволяют оценить комплексы Cu(L^I)₂, Mn(L^I)₂, Cu(L^IV)₂, Co(L^IV)₂, Ni(L^IV)₂, Cu(L^V)₂, Ag(L^V)₂, Cu(L^VI)₂, Co(L^VI)₂, Cu(L^VIII)₂, Mn(H₂O)₂(L^VIII)₂ и Cu(L^XVI)₂ как базовые структуры с антимикробной активностью, сопоставимой с активностью стандартных антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, ампициллина, хлорамфеникола, нистатина, тербинафина и амфотерицина В), но более широкого спектра действия за счет сочетания у металлокомплексов антибактериальной и антифунгальной активности. То обстоятельство, что антимикробная активность комплексов Ag(L^V)₂, Cu(L^IV)₂, Co(L^IV)₂ и Ni(L^IV)₂ сочетается с антивирусной активностью, делает их перспективными объектами для разработки средств комбинированной химиотерапии инфекций. Впервые показано, что антимикробные свойства исследованных лигандов и металлокомплексов коррелируют с их восстановительной способностью, определенной электрохимически. Установлено, что способность лигандов IV, V, VI, XVI и их наиболее фармакологически активных металлокомплексов восстанавливать цитохром с, который относится к ряду первых ферментов-мишеней для антимикробных агентов на их пути внутрь клетки, сложным образом зависит от их физико-химических характеристик этих соединений (восстановительной активности, степени диссоциации и липофильности). Полученные результаты дают основание полагать, что редокс-взаимодействия c оксидоредуктазами в качестве потенциальных макромолекулярных мишеней исследованных соединений могут иметь принципиальное значение для реализации их антимикробной активности [1-3, 6, 7, 9, 12-15, 17-19, 24, 25, 28, 31, 34, 35, 39-41, 42, 59-61, 63, 68].

Рекомендации по практическому использованию результатов

Полученные результаты обеспечивают направленное модифицирование металлокомплексов производных пространственно экранированных о-дифенолов и о-аминофенолов и получения перспективных для практического использования биоактивных соединений этого класса. Проведенное исследование зависимости фармакологической активности указанных комплексов от их состава, структуры и физико-химических свойств позволило осуществить отбор базовых соединений для разработки на их основе новых химиотерапевтических средств с антибактериальной и антифунгальной активностью для комбинированной терапии инфекций. Решение этой задачи актуально в связи с проблемой устойчивости патогенных микроорганизмов по отношению к традиционным лекарственным средствам. К числу таких соединений в первую очередь относится комплекс Ag(I) с 2-(4,6-ди-трет-бутил-2,3-дигидроксифенилсульфанил)уксусной кислотой, который оценивается как потенциальный химиотерапевтический агент, поскольку результаты фармакологического скрининга свидетельствует о характерном для него сочетании низкой токсичности и широкого спектра действия в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий, грибов, дрожжей, а также вирусов (приоритет подтвержден заявкой на получение патента РБ). Следует отметить высокую антимикобактериальную активность этого комплекса Ag(I) в связи с актуальностью поиска новых эффективных противотуберкулезных средств. Таким образом, этот комплекс Ag(I) может рассматриваться в качестве соединения-лидера для разработки лекарственной формы и проведения клинических испытаний с целью создания нового эффективного средства комбинированной химиотерапии смешанных инфекций в рамках ГНТП “Создание и освоение выпуска современных лекарственных средств на основе продуктов биотехнологического и химического синтеза (“Новые лекарственные средства”)”. Наряду с этим, указанный комплекс Ag(I) может быть использован в качестве прекурсора для синтеза стабильных монодисперсных органозолей серебра разложением комплекса в органическом растворителе, а также для металлизации поверхности различных материалов. Особый интерес этот способ может представлять для создания бактерицидных покрытий на диагностических приборах и протезах, вводимых внутрь организма, композиционных медицинских материалах, шовных и перевязочных материалах.

Перспективность результатов данной работы для медицинской практики подтверждена актом испытаний бактериостатического действия наиболее фармакологически активных металлокомплексов производных фенольного ряда, проведенных на базе Республиканской контрольно-аналитической лаборатории УП “Центр экспертиз и испытаний в здравоохранении” Министерства здравоохранения Республики Беларусь (Приложение Б). В связи с этим, результаты данной работы реализованы в рамках проекта ГПОФИ “Физиологически активные вещества” (задание № 3.13 “Синтез и исследование фармакологических свойств биоактивных производных фенольного ряда и их металлокомплексов, перспективных для разработки новых химиотерапевтических средств”, 2006-2010 гг.). Полученные результаты могут быть полезными не только для разработки химиотерапевтических агентов, но также лекарственных средств для коррекции содержания эссенциальных металлов в организме, в частности, Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Fe(II) и Mn(II) в нетоксичной и легко доступной для метаболизма форме.

В Белорусском государственном университете для направления специальности 1-31 05 01-03 Химия (фармацевтическая деятельность) внедрен в учебный процесс новый спецкурс “Металлокомплексы в медицине”, который разработан на основании полученных при выполнении диссертации результатов. Они также используются при проведении занятий по общему курсу “Бионеорганическая химия” для направлений специальности 1-31 05 01-03 Химия (фармацевтическая деятельность) и 1-31 05 01-04 Химия (охрана окружающей среды), и для вышеуказанных дисциплин подготовлены 2 учебных пособия (с грифом Минобразования РБ) и 1 монография. Наряду с этим, результаты диссертации использованы при подготовке раздела “Синтез биологически активных комплексов переходных металлов” учебного практикума “Фармацевтическая химия” для студентов химического факультета университета, который внедрен в учебный процесс в 2004 году (Приложение В) [1, 70, 71].

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

металлокомплекс химиотерапевтический антимикробный синтез

Монография:

1. Логинова, Н.В. Металлокомплексы в медицине: от дизайна к химиотерапии и диагностике / Н.В. Логинова. - Мн.: БГУ, 2006. - 203 с.

Глава в коллективной монографии:

2. Redox-active antimicrobial metal complexes with sterically hindered o-diphenol and o-aminophenol derivatives / N.V. Loginova, T.V. Koval'chuk, G.I. Polozov, N.P. Osipovich, A.A. Chernyavskaya, V.L. Sorokin, O.I. Shadyro // Biometals: Molecular Structures, Binding Properties / eds. G. Blanc, D. Moreau. - Hauppauge, New York: Nova Science Publisher's, 2010. - Р. 59-90.

Статьи в в рецензируемых научных журналах и сборниках статей:

3. Изучение антимикробной активности (2,3-дигидрокси-4,6-ди-трет-бутил-фенилтио)уксусной кислоты и ее комплекса с серебром / А.А. Чернявская, Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, А.А. Шеряков, Е.В. Бурко // Рецепт. - 2003. - № 5. - С. 31-33.

4. Formation of silver nanoparticles from a (2,3-dihydroxy-4,6-di-tert-butyl-phenylthio)acetic acid silver complex / M.C. Parfenova, V.E. Agabekov, A.A. Chernyavskaya, N.V. Loginova, G.I. Polozov // Physics, chemistry and application of nanostructures: reviews and short notes to nanomeeting-2003; eds. V.E. Borisenko, S.V. Gaponenko, V.S. Gurin. - New Jersey, London, Singapor, Hong Kong, 2003. - P. 381-384.

5. Особенности взаимодействия ионов Ag(I) с пространственно затрудненными производными пирокатехина / А.А. Чернявская, Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, О.И. Шадыро // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 2. Химия, Биология, География. - 2004. - №1. - С. 20-26.

6. Биоактивные металлокомплексы для разработки новых лекарственных средств / Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, А.А. Чернявская, Т.В. Ковальчук, В.Л. Сорокин, Г.А. Ксендзова, О.И. Шадыро, А.А. Шеряков, Е.В. Бондаренко // Рецепт. - 2004. - № 4. - С. 24-27.

7. Silver(I) interaction and complexation with sterically hindered sulfur-containing diphenol derivatives / N.V. Loginova, A.A. Chernyavskaya, G.I. Polozov, T.V. Koval'chuk, E.V. Bondarenko, N.P. Osipovich, A.A. Sheryakov, O.I. Shadyro // Polyhedron. - 2005. - Vol. 24. - Р. 611-618.

8. Formation of silver nanoparticles from the complex of silver(I) with 2-[4,6-di(tert-butyl)-2,3-dihydroxyphenylsulfanyl]acetic acid in alcohol solutions / A.A. Chernyavskaya, N.V. Loginova, M.C. Parfenova, G.I. Polozov, T.V. Koval'chuk // Physics, chemistry and application of nanostructures: reviews and short notes to nanomeeting-2005; eds. V.E. Borisenko, S.V. Gaponenko, V.S. Gurin. - New Jersey, London, Singapor, Hong Kong, 2005. - P. 386-389.

9. Синтез и антимикробная активность комплексов серебра(I) и меди(II) с 2-(4,6-ди-трет-бутил-2,3-дигидроксифенилсульфанил)уксусной кислотой / А.А. Чернявская, Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, О.И. Шадыро, А.А. Шеряков, Е.В. Бондаренко // Хим.-фарм. журн. - 2006. - Т. 40, № 8. - С. 7-9.

10. Complex of silver(I) with 2-[4,6-di(tert-butyl)-2,3-dihydroxyphenylsulfanyl]acetic acid as a precursor of silver nanoparticles / N.V. Loginova, A.A. Chernyavskaya, M.S. Parfenova, N.P. Osipovich, G.I. Polozov, Yu.A. Fedutik, T.V. Koval'chuk, G.P. Shevchenko // Polyhedron. - 2006. - Vol. 25. - P. 1723-1728.

11. Синтез наночастиц серебра путем разложения комплекса серебра(I) с 2-(4,6-ди-трет-бутил-2,3-дигидроксифенилсульфанил)уксусной кислотой в органических растворителях / А.А. Чернявская, Н.В. Логинова, Н.П. Осипович, Г.П. Шевченко, М.С. Парфенова, Т.В. Ковальчук, Г.И. Полозов // Колл. журн. - 2006. - Т. 68, № 3. - С. 379-383.

12. Copper(II) complexes of sterically hindered diphenol derivatives: synthesis, characterization and microbiological studies / N.V. Loginova, T.V. Koval'chuk, R.A. Zheldakova, A.A. Chernyavskaya, N.P. Osipovich, G.K. Glushonok, H.I. Polozov, V.L. Sorokin, O.I. Shadyro // Centr. Eur. J. Chem. - 2006. - Vol. 4, № 3. - P. 440-457.

13. Synthesis, characterization and antifungal activity of copper(II) complexes of sterically hindered diphenol derivatives / N.V. Loginova, T.V. Koval'chuk, R.A. Zheldakova, A.A. Chernyavskaya, N.P. Osipovich, G.K. Glushonok, H.I. Polozov, V.N. Povalishev, V.L. Sorokin, O.I. Shadyro // Polyhedron. - 2006. - Vol. 25. - P. 3603-3610.

14. Synthesis and biological evaluation of copper(II) complexes of sterically hindered o-aminophenol derivatives as antimicrobial agents / N.V. Loginova, T.V. Koval'chuk, R.A. Zheldakova, N.P. Osipovich, V.L. Sorokin, G.I. Polozov, G.A. Ksendzova, G.K. Glushonok, A.A. Chernyavskaya, O.I. Shadyro // Bioorg. Med. Chem. Lett. - 2006. - Vol. 16. - P. 5403-5407.

15. Биоактивные металлокомплексы производных пространственно экранированных дифенолов и аминофенолов - новое направление для создания антимикробных и антивирусных средств / Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, В.Л. Сорокин, Р.А. Желдакова, О.И. Шадыро // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 2. Химия, Биология, География. -2006. - № 3. - С. 3-20.

16. Комплексообразование ионов Сu(II), Сo(II), Ni(II) и Zn(II) с производными пространственно экранированных серосодержащих дифенолов / Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, Н.П. Осипович, А.А. Чернявская, Д.А. Гурский, О.И. Шадыро // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 2. Химия, Биология, География. - 2008. - № 2. - С. 24-30.

17. Наноструктуры Ag_ядро-SiO_{2 оболочка} с антимикробной активностью / Л.Т. Потапенко, Н.В. Логинова, Р.А. Желдакова, Г.П. Шевченко // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 2. Химия, Биология, География. - 2008. - № 2. - С. 24-30.

18. Synthesis, characterization, antifungal and anti-HIV activities of metal(II) complexes of 4,6-di-tert-butyl-3-[(2-hydroxyethyl)thio]benzene-1,2-diol / N.V. Loginova, T.V. Koval'chuk, G.I. Polozov, N.P. Osipovich, P.G. Rytik, I.I. Kucherov, A.A. Chernyavskaya, V.L. Sorokin, O.I. Shadyro // Europ. J. Med. Chem. - 2008. - Vol. 43. - P. 1536-1542.

19. Redox-active antifungal cobalt(II) and copper(II) complexes with sterically hindered o-aminophenol derivatives / N.V. Loginova, T.V. Koval'chuk, N.P. Osipovich, G.I. Polozov, V.L. Sorokin, A.A. Chernyavskaya, O.I. Shadyro // Polyhedron. - 2008. - Vol. 27. - P. 985-991.

20. Cинтез и свойства биоактивных комплексов Co(II), Ni(II) и Zn(II) с производными серосодержащих дифенолов / Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, А.Т. Гресь, Г.И. Полозов, Н.П. Осипович, А.А. Чернявская, И.И. Азарко, Р.А. Желдакова, О.И. Шадыро // Свиридовские чтения 2008: сб. науч. ст. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2008. - С. 142-148.

21. Комплексообразование Mn(II) и Fe(II) с производными аминофенолов и серосодержащих дифенолов / А.Т. Гресь, Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, Н.П. Осипович, А.А. Чернявская, Р.А. Желдакова, О.И. Шадыро // Свиридовские чтения 2008: сб. науч. ст. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2008. - С. 149-155.

22. Комплексообразование Cu(II), Mn(II) и Fe(II) с фосфонатными производными дифенолов // Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, А.Т. Гресь, Г.И. Полозов, Н.П. Осипович, А.А. Чернявская, О.И. Шадыро // Свиридовские чтения 2009: сб. науч. ст. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2009. - С. 212-217.

23. Cинтез и свойства комплексов Bi(III) с производными аминофенолов / Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, Н.В. Ушаков, Г.И. Полозов, Н.П. Осипович, А.А. Чернявская, Г.А. Ксендзова, В.Л. Сорокин, О.И. Шадыро // Свиридовские чтения 2009: сб. науч. ст. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2009. - С. 217-223.

24. Redox-active metal(II) complexes of sterically hindered phenolic ligands: antibacterial activity and reduction of cytochrome c / N.V. Loginova, Y.V. Faletrov, T.V. Koval'chuk, N.P. Osipovich, G.I. Polozov, A.A. Chernyavskaya, R.A. Zheldakova, I. I. Azarko, A.T. Gres', O.I. Shadyro, V.M. Shkumatov // Polyhedron. - 2010. - Vol. 29. - P. 1646-1652.

Статьи в сборниках научных трудов и материалов международных конференций:

25. Биоактивные металлокомплексы для разработки новых лекарственных средств / Н.В. Логинова, А.А. Чернявская, Т.В. Ковальчук, Г.И. Полозов, О.И. Шадыро, А.А. Шеряков, Е.В. Бондаренко // Медико-социальная экология личности: состояние и перспективы: материалы II Междунар. науч. конф., Минск, 2-3 апр. 2004 г. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: В.А. Прокашева [и др.]. - Минск, 2004. - С. 189-191.

26. Исследование взаимодействия ионов Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II) с производными пространственно экранированных фенолов и аминофенолов / Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, Г.А. Ксендзова, В.Л. Сорокин // Физико-химические процессы в неорганических материалах: материалы IX Междунар. науч. конф., Кемерово, 22-25 сент. 2004 г.: в 2 т. / Мин. обр. и науки РФ, РАН, Кемер. гос. ун-т. - Кемерово, 2004. - Т. 2. - С. 46-49.

27. Роль комплексообразования серебра(I) с производными серосодержащих пирокатехинов в синтезе золей серебра / А.А. Чернявская, Н.В. Логинова, Т.В. Ковальчук, Г.И. Полозов, М.С. Парфенова // Физико-химические процессы в неорганических материалах: материалы IX Междунар. науч. конф., Кемерово, 22-25 сент. 2004 г.: в 2 т. / Мин. обр. и науки РФ, РАН, Кемер. гос. ун-т. - Кемерово, 2004. - Т. 2. - С. 215-218.

28. Биоактивные металлокомплексы для разработки новых лекарственных средств / Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, А.А. Чернявская, Т.В. Ковальчук // Фармация XXI века: материалы VII съезда фармацевтов Республики Беларусь, Витебск, 22 окт. 2004 г. / Мин. здрав. РБ., Витеб. гос. ун-т.; редкол.: В.В. Кугач. - Витебск, 2004. - С. 264-267.

29. Комплексообразование Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II) с производными пространственно экранированных аминофенолов / Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, Н.П Осипович, Г.К. Глушонок, В.Л. Сорокин, Г.А. Ксендзова, Л.С. Ивашкевич // Свиридовские чтения 2005: сб. науч. ст. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2005. - C. 122-127.

30. Комплексообразование и редокс-взаимодействие серебра(I) с производными пространственно экранированных дифенолов и аминофенолов в водно-органических растворах / А.А. Чернявская, Н.В. Логинова, Г.И. Полозов, Н.П. Осипович, И.В. Парибок, В.Н. Повалишев // Свиридовские чтения 2005: сб. науч. ст. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2005. - C. 177-183.

31. Комплексы меди(II) с производными пространственно экранированных дифенолов с антимикробной активностью / Н.В. Логинова, Т.В. Ковальчук, А.А. Чернявская, Р.А. Желдакова. Н.П. Осипович, Г.И. Полозов, В.Л. Сорокин, Г.А. Ксендзова, Е.В. Бондаренко, О.И. Шадыро, А.А. Шеряков // Медико-социальная экология личности: состояние и перспективы: материалы III Междунар. науч. конф., Минск, 1-2 апр. 2005 г.: в 2 ч. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: В.А. Прокашева [и др.]. - Минск, 2005. - Ч. 1. - С. 191-193.

32. Комплексообразование Cu(II) с производными пространственно экранированных о-дифенолов / Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, Н.П. Осипович, Г.К. Глушонок, Г.И. Полозов // Свиридовские чтения 2006: сб. науч. ст. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2006. - С. 141-146.

33. Формирование оболочек оксида кремния(IV) на частицах серебра / Л.Т. Потапенко, Ю.А. Федутик, А.А. Чернявская, Г.В. Шишко, Н.В. Логинова, Г.П. Шевченко. // Свиридовские чтения 2006: сб. науч. ст. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2006. - С. 79-83.

34. Комплексы меди(II) с производными пространственно экранированных дифенолов с антифунгальной активностью / Н.В. Логинова, Т.В. Ковальчук, Р.А. Желдакова, Н.П. Осипович, А.А. Чернявская, Г.И. Полозов, О.И. Шадыро // Медико-социальная экология личности: состояние и перспективы: материалы IV Междунар. науч. конф., Минск, 7-8 апр. 2006 г.: в 2 ч. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: В.А. Прокашева [и др.]. - Минск, 2006. - Ч. 2. - С. 122-124.

35. Комплексы никеля(II) с производными пространственно экранированных серосодержащих дифенолов с антибактериальной и антифунгальной активностью / Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, Р.А. Желдакова, Н.П. Осипович, А.А. Чернявская, Г.И. Полозов, О.И. Шадыро // Медико-социальная экология личности: состояние и перспективы: материалы V Междунар. науч. конф., Минск, 6-7 апр. 2007 г. / Белорус. гос. ун-т; редкол.: В.А. Прокашева [и др.]. - Минск, 2007. - С. 285-287.

36. Комплексообразование Fe(II) и Mn(II) с производными пространственно экранированных серосодержащих дифенолов / Т.В. Ковальчук, Н.В. Логинова, А.Т. Гресь, Г.И. Полозов, Н.П. Осипович, О.И. Шадыро // Физико-химические процессы в неорганических материалах: материалы X Междунар. науч. конф., Кемерово, 10-12 сент. 2007 г.: в 2 т. / Кемер. гос. ун-т.; - Кемерово, 2007. - Т. 2. - С. 98-100.

37. Комплексообразование Сu(II), Co(II), Ni(II) И Zn(II) с ...