A fémkomplexek terápiás felhasználása előtt érdemes részletes oldatkémiai méréseket végezni, mert természetükből eredően farmakokinetikai viselkedésük sokkal bonyolultabb lehet, mint a szerves vegyületeknek. Dolgozatom fő célja rákellenes hatású félszendvics fémkomplexek előállítása és oldatkémiai viselkedésük feltárása volt. Emellett endogén ligandumokkal való kölcsönhatásukat is jellemeztük.
Az (O,O) donoratomokat tartalmazó kétfogú ligandumokként viselkedő természetes eredetű 2-hidroxi-1,4-naftokinon ligandumok rákellenes hatása felerősödik a félszendvics fémorganikus Ru(II) kationok jelenlétében. A citotoxikus aktivitás javítását szerettük volna elérni a [Ru(Cym)(phth)Cl] komplex módosításával. Sem a fémion cseréje, sem a p-cimol→toluol csere, ill. a ftiokol cseréje lawsone-ra sem eredményezett javulást. A meghatározott stabilitási állandók kis komplex stabilitást jeleznek.
Fiziológiás pH-n a Ru(arén)-tartalmú komplexek teljes mértékben disszociálnak, míg a [Rh(C5Me5)(phth)(H2O)]+ komplexből van a legtöbb azonos körülmények között.
Megállapítottuk, hogy ezen naftokinonok esetében a citotoxicitás ellentétes a képződött komplex arányával, azaz a hatásmechanizmus nem a komplexhez köthető.
A természetben előforduló -diketon kurkumin citotoxicitása Colo320 sejteken nem változott a [Rh(C5Me5)(H2O)3]2+ kation jelenlétében, azonban a [Ru(arén)(H2O)3]2+
kationok csökkentették hatásosságát. A [Rh(C5Me5)(curcH2)(H2O)]+ komplex stabilitási szorzatát spektrofotometriásan (5% etanol) meg tudtuk határozni, azonban a Ru(arén)-komplexek kicsapódtak az oldatból ilyen körülmények között. Összehasonlítás céljából a jól oldódó acetil-acetont választottuk, mely a koncentrációeloszlási görbék és a szerkezetek alapján a kurkumin jó modelljének bizonyult. A Rh(C5Me5)-komplex kisebb stabilitási állandója ellenére pH = 7,4-en 100%-ban jelen van az oldatban 1 mM koncentrációban, míg azonos körülmények között a Ru(arén)-komplexek egy része disszociál. A szakirodalomban közölt maltol és deferipron ligandumokhoz képest a naftokinonok és -diketonok kisebb stabilitású komplexeket képeznek.
Az (N,O) donor kétfogú ligandumok két típusával foglalkoztunk. A 2-pikolinátok közül a 2,4-dipikolinsav, míg a 8-hidroxi-kinolinok közül egy prolinnal alkotott hibrid (HQCl-Pro) komplexképző tulajdonságait vizsgáltuk. A 2,4-dipikolinát komplexeinek szerkezeteit meghatározta partnerünk röntgenkrisztallográfiásan, és a
[Ru(Tol)(2,4-100
dipic)]3 hárommagvú komplex szerkezete bebizonyította, hogy a ligandum képes hídligandumként viselkedni, azonban ez a szerkezet valószínűleg vizes oldatban nem jön létre. A HQCl-Pro komplexeinek 13C NMR spektrumai alapján két izomer jelenlétére utaló jeleket találtunk, mely valószínűsíti a hidrogénkötés jelenlétét a koordinált fenolátcsoport és a protonált aminocsoport között.
A szakirodalomból ismert volt, hogy a 2-pikolinát komplexeinek rákellenes hatását megszünteti az extra töltést hordozó karboxilátcsoport jelenléte. A 8-hidroxi-kinolin esetében azonban ikerionos részt építettünk be, így a kiindulási ligandum komplexeihez képest nem változtatja meg a komplex össztöltését széles pH-tartományban. In vitro sejtes vizsgálatokból kiderült, hogy az oldhatóság javulásával nem vesztjük el a rákellenes aktivitást, ráadásul a doxorubicin-rezisztens Colo320 sejteken nagyobb citotoxicitás volt mérhető, mint az érzékeny Colo205 sejteken. Félszendvics Ru(arén)-kationokkal kombinálva azonban nagymértékben csökkent a rákellenes hatás.
Az újonnan előállított HQCl-Pro vegyületet jellemeztük, protonálódási folyamatai alapján elmondható, hogy a kinolínium nitrogén és a fenolos hidroxilcsoport pKa értékei is jelentősen kisebbek a 8-hidroxi-kinolinhoz képest. A komplexképződés mindkét (N,O) donor esetén lassabb az (O,O) donor ligandumokhoz viszonyítva. A víz lecserélődését halogenidionokra a víz–halogenidion csereállandóval jellemeztük, melyet meghatároztunk klorid- és bromidionokra. Bemutattuk, hogy ezekre az egyensúlyi állandókra hatással van a 4. pozícióban jelen lévő, többlet negatív töltést hordozó karboxilátcsoport: a 2,4-dipikolinát komplexek rendre kisebb halogenidion-affinitással rendelkeznek, mint a 2-pikolinát komplexei. A komplexek stabilitása nagy, azonban mind a 2,4-dipikolinát, mind a HQCl-Pro esetén mérhető volt az arén ligandum disszociációja ligandumfelesleg hatására, mely reakció sebessége pH-függést mutatott.
A feleslegben levő kétfogú ligandum minősége (donoratomok típusa, flexibilitás, felesleg mértéke) is nagyban befolyásolta a lejátszódó reakciót. Ennek a reakciónak valószínűleg szerepe van a Ru(arén)-komplexek kisebb citotoxicitásában.
Az (N,N) donor etilén-diamin és származékai lassabban reagálnak a félszendvics akvakationokkal, mint az (O,O), (N,O) vagy a polipiridin (N,N) donor kétfogú ligandumok. 1H NMR spektroszkópiás és spektrofotometriás mérések alapján az (N,N) donor ligandumok nagy stabilitású komplexeket képeznek mind a [Rh(C5Me5)(H2O)3]2+, mind a [Ru(arén)(H2O)3]2+ kationokkal. Kivételt képeznek azok a ligandumok, melyeknél metilcsoport helyezkedik el a koordinálódó nitrogéneken vagy
101
azok közelében (tmeda és neokuproin). Ezek szerkezetében több jel utal a C5Me5 és a kétfogú ligandum metilcsoportjai közötti sztérikus feszültségére. Az arén ligandum disszociációja a polipiridil ligandumok Ru(arén)-komplexeinél is detektálható, ligandum feleslege nélkül. A phen és a dmb citotoxikusabb a MES-SA/Dx5 rezisztens rákos sejtvonalakon, mint a nem rezisztens változaton. Ezt a tulajdonságot a Rh(C5Me5)-komplexeik is mutatják, azonban a Ru(arén)-komplexek nem.
A dolgozatomban bemutatott és a kutatócsoportunkban korábban vizsgált félszendvics komplexekre meghatározott egyensúlyi állandók alapján összehasonlítottuk, és azt tanulmányoztuk, hogy a komplexek stabilitása, a koordinált víz deprotonálódása és a víz–kloridion csereállandó milyen módon változik a kétfogú ligandumok, ill. a fémorganikus rész cseréjével. A deferipron és (N,O) donor ligandumok Ru(Cym)-komplexe nagyobb stabilitást mutat, mint a Rh(C5Me5)-komplex, a többi ligandum esetén fordított sorrendet kaptunk. A pKa[M(arén)(L)] és a lgK’(H2O/Cl-) állandók esetén egységes sorrend látható: Rh(C5Me5) > Ru(Cym) >
Ru(Tol), és egy adott ligandum esetében a komplex nagyobb kloridion-affinitása kisebb hidroxidion-affinitással párosul. Ezt alapvetően a fémion–víz kölcsönhatás határozza meg, annak erősségével jól magyarázható ez a látszólagos ellentmondás. A két egyensúlyi állandó között összefüggést mutattunk be multilineáris regresszió alkalmazásával, mely érvényes a Rh(C5Me5)-, Ru(Cym)- és Ru(Tol)-komplexekre is.
Mivel a Rh(C5Me5)-komplexek egy jelentős részének a szerkezete is ismert, ezért csak geometriai paraméterek felhasználásával a víz–kloridion csereállandót megjósolni képes modellt állítottunk fel.
A koordinált víz lecserélődését egyfogú N-donor ligandumokra is vizsgáltuk. A heterociklusos, azok közül is az imidazol nitrogént tartalmazó vegyületek esetén nagy stabilitású vegyes ligandumú komplexeket sikerült előállítani, melyekkel a rákos szövetre jellemző savas pH-n nagyobb arányú disszociáció volt mérhető. A biomolekulák koordinációja is valószínűleg N-donor oldalláncokon/bázisokon keresztül valósul meg, amint azt a modellvegyületekkel való reakciók is bizonyították. Az albumin hisztidin oldalláncai, valamint a DNS guanin bázisai is képesek a vegyes ligandumú komplex képzésére. A 2-pikolinát jellegű ligandumok komplexeire kapott eredményeink alapján a félszendvics Rh-komplexek a fehérjével való kölcsönhatást részesítik előnyben, míg a félszendvics Ru-komplexek hasonló stabilitással kötődnek fehérjéhez és DNS-hez.
102