Combinatii Complexe cu Aplicatii In Biologie Si Medicina

REZUMAT

Lucrarea „Combinații complexe cu aplicații în biologie și medicină” prezintă combinații complexe cu implicații în sistemele biologice. Lucrarea este împărțită în patru capitole.

În partea teoretică (primele trei capitole) sunt discutate combinații complexe implicate în sistemele biologice, în special cele utilizate în medicină. Discuția se face în funcție de ionul metalic care intră în compoziția compusului.

În partea experimentala (capitolul patru) se prezintă obținerea unor noi compuși ai zincului și cuprului cu rodanina și trei rodanine sustituite (o-HO-benziliden rodanina, o-metoxi-benziliden rodanina și furfural rodanina), analiza acestora (analiza chimică și spectrometria IR) căt și rezultatele obținute în urma testelor biologice (doua antibiograme șo o antifungigramă) efectuate pe complecșii sintetizați.

Datele experimentale sunt discutate și interpretate propunând-se formule moleculare pentru combinațiile complexe sintetizate.

INTRODUCERE

Chimia organică și anorganică

In mod trdițional specialiștii considerau că chimia organică este chimia vieții, iar chimia anorganică este chimia lumii neînsuflețite. In consecință, elementele chimice au fost repartizate în mod inegal între universul lumii vii și universul lumii neînsuflețite, cele doua ramuri ale chimiei fiind definite de specialiștii din domeniu care lucrează la sinteza sau analiza combinațiilor chimice, dupa elementele chimice care intră în componența moleculelor.

Numai patru elemente chimice formează 99% din atomii care intră în componența corpului omenesc. Acestea sunt: hidrogenul (62.8%), oxigenul (25.4%), carbonul (9.4%) și azotul (1.4%). Restul de 1% îl reprezintă alte elemente chimice. Procentul important de hidrogen și oxigen este datorat abundenței apei în țesuturile vii.

Moleculele care conțin unele din aceste patru elemente, sau pe toate patru, sunt zaharidele și aminoacizii, care contribuie și ele în mod substanțial la realizarea acestui procent. Deci, se înțelege că inițial chimia organică a fost confundată cu studiul moleculelor formate prin combinarea elementelor C, H, N și O.

Majoritatea celorlalte elemente din sistemul periodic nu sunt întâlnite decât în lumea minerală. Chimia anorganică a putut fi definită ca studiul compușilor care conțin eventual elementele precedente (C, H, N, O) și de asemenea alte elemente.

Astăzi, din cele două definiții, prima cu siguranță nu mai este valabilă, iar a doua în cel mai bun caz poate fi luată în considerație cu aproximație.

Dacă chimia organică se ocupă în principal de studiul moleculelor formate de carbon, hidrogen, azot și oxigen, ea nu se mai confundă cu studiul proceselor chimice implicate în procesele vieții și are ca obiect de studiu multe alte molecule, cum ar fi moleculele active în optica neliniară, cristale lichide, molecule conductoare și supraconductoare și în ultimul timp fantstica arhitectură a C60 și a derivaților lor.

Chimia anorganică studiază cu certitudine o mare varietate de elemente întâlnite în lumea minerală, dar ea a evoluat de asemenea încluzând în spectrul său de preocupări și lumea vie.

Chimia bioanorganică

Chimia bioanorganică a apărut tocmai din conștientizarea faptului că organismul viu are nevoie și de alte elemente decât carbonul, hidrogenul, azotul și oxigenul. Aici se pot distinge două categorii. Mai întâi aceste elemente prezente în cantități mult mai mici decât cele patru elemente majoritare, totalul lor atingând la om totuși 1% din atomi. Aceste elemente sunt necesare tuturor formelor cunoscute de viată.

A doua categorie este formată din elemente prezente în cantități încă și mai mici (de unde și numele lor de oligoelemente) dar absolut indispensabile. Este cazul vanadiului, cromului, manganului, ferului, cobaltului, nichelului, cuprului, zincului, molibdenului, borului, siliciului, seleniului, fluorului, iodului și poate a arsenului, bromului și staniului. Intervenția ultimelor trei elemente în procesele vieții nu a fost încă definitiv probată. Nu orice formă de viață are nevoie de toate aceste elemente ci numai de câte o parte din ele.

Ferul este fără îndoială unul din oligoelementele cu rolul cel mai cunoscut în fenomenele vieții, 65% din acest element găsindu-se în hemoglobină și 6% în a doua proteină care servește la fixarea oxigenului, mioglobina. 13% și 12% din fer este stocat în feritină și respectiv hemosiderină.

În alte enzime, absolut vitale cum ar fi citocromii, cantitățile de fer sunt mult mai reduse. În hemoglobină, mioglobină și citocromi, un atom de fer este legat de o grupare de natură organică particulară, porfirina. Complexul format de fer cu porfirina se numește hem. Chimia complecșilor porfirinelor cu fer este foarte vastă. /1/

CAPITOLUL I

Generalități

Metaloenzimele pot fi considerate ca fiind proteine care conțin ioni ai metalelor tranziționale în situsurile lor active. Enzimele cu zinc au fost identificate pentru toate cele 6 clase importante de enzime: oxido-reductaze, transferaze, hidrolaze, liaze, izomeraze și ligaze. Ionul de zinc funcționează ca un centru activ superacid în proteinele care sunt capabile de a iniția hidroliza la o multitudine de legături chimice susceptibile.

Partea proteică a metaloenzimei selectează și limitează deasemenea substraturile ce furnezează legătura chimică care va fi hidrolizată. Ionii de metal pot juca deasemenea un rol important în geometria proteinei, în poziționarea substratului și în formarea unui situs (loc sau centru) activ.

Metalele, ca fierul și cuprul, au altă dimensiune fizică și își schimbă brusc starea de oxidare, deci ele pot funcționa ca purtători catalitici de electron. Aceste metale produc substraturi biologice oxidate, care apoi participă într-o multitudine de cicluri metabolice. Totuși importanța oxidazelor coordinate la biocationi nu poate fi supraestimată o viziune larg acceptată, propusă de Fridovich și colaboratorii, este faptul că este necesar un grup de enzime pentru supraviețuirea eucariotelor în condiții de viață aerobică. Utilizarea oxigenului implică inevitabil producerea de compuși toxici reactivi ai oxigenului, în particular O2- și H2O2. Astfel, pentru a supraviețui, toate celulele aerobice trebuie să aibă, în complementare, enzime intracelulare a căror activitate majoră este de a converti O2- și H2O2 în forme netoxice de oxigen, O2 sau H2O.

Catalezele și multe peroxidaze sunt hem-enzime tipice care necesită fier. Metaloenzima superoxiddismutaza, izolată din citoplasma eucariotică, conține doi atomi de cupru și doi atomi de zinc pe moleculă. Nu a fost găsită nici o substituție activă cu un alt cation pentru cupru, dar orice ion de metal tranzițional va substitui zincul din centrul activ. Valle a descris modul în care cobaltul și o mare varietate de ioni metalici, pot substitui atomi de zinc nativ în câteva enzime cu zinc (carboxipeptidaza, fosfataza alcalină) cu păstarea unei activități enzimatice apreciabile. /2/

Dintre cele zece metale care se găsesc în urme (Mn, Mo, Co, Cr, V, Ni, Cd, Sn, Pb, Li), numai patru (Mn, Mo, Co și Ni) au fost identificate în mod cert ca părți componenete ale metaloenzimelor. Mn este prezent în câteva metaloenzime importante: superoxiddismutaza (mitocondrială), arginaza, piruvatcarboxilaza, și glicoziltransferaza. Mn pare să fie implicat direct în mecanismul enzimatic al metabolismului carbohidraților cu posibile legături în metabolismul lipidic. În toate molibdoenzimele, cu excepția nitrogenazei, metalul există ca un Mo cofactor, un complex metalic cu o moleculă organică numită molibdopterină.

Mo poate fi coordinat la doi liganzi oxo sau la un ligand oxo și o grupare sulfură terminală. În nitrogenază, metalul este prezent într-un cluster unic care conține fier, molibden și sulfură. În plante și microorganisme, se știe că Ni funcționează în câteva metaloenzime-ureaze, hidrogenaze și monoxid de carbon dehidrogenaza. Rolul cobaltului, în ciuda complexității sale, este cel mai bine elucidat dintre toate metalele esențiale care se găsesc în urme. Atât vitamina B12 cât și coenzima B12 au ioni de Co complexați în pozițiile lor ecuatoriale, de patru atomi de azot, care aparțin unui ligand macrociclic numit corină.

Corina este legată covalent prin intermediul lanțului amidă-fosfat-riboză la un 5,6-dimetilbenzilimidazol, cu coordinare la ionul de cobalt. Aceste componente servesc drept cofactori în diverse reacții enzimatice în care un atom de hidrogen este interschimbat cu un atom de carbon substituit adiacent. Un exemplu cunoscut pentru enzima cu Co este metil-malonil-CoA mutaza, care este o mutază ce catalizează rearanjarea intramoleculară la succinil CoA.

Astfel, metaloenzimele au furnizat cel mai bun model pentru a determina cum operează ionii de metal în urme. Datele pe care se bazează acest model, pentru cele șase metale în urme care au mai rămas lipsesc. Cromul funcționează in vivo ca un complex organic al Cr (peptidic?). Rolul său biologic este de a susține activitatea insulinei. Alături de crom, acest complex organic poate conține acid nicotinic și glutation sau constituenții săi.

Compușii vanadiului inhibă numeroase enzime, în particular ATP-aze și fosfo-transferaze. Acest lucru a sugerat un rol pentru ionul vanadat în controlul pompei de sodiu. Vanadiul este folosit de asemenea ca biocatalizator pentru oxidarea substraturilor implicate în metabolismul colesterolului. Cu excepția inducției metalotioneinei, cele mai multe efecte biologice ale cadmiului au fost cele de inhibiție. Reglarea deficiențelor de plumb, poate avea ca rezultat corectarea sau prevenirea modificărilor în metabolismul ferului și hemetologie. Deocamdată date asupra posibilelor acțiuni ale staniului și litiului lipsesc. Deocamdată nu s-a găsit explicații pentru acțiunea acestor ultime 6 elemente în urme și nu există nici o garanție că vor fi găsiți reactanți peptidici sau proteici specifici. Provocarea pentru chimiștii bioanorganicieni pentru rezolvarea acestor probleme este limpede. /3/

Tabel 1. Metaloenzime mai importante

CAPITOLUL II

Combinații complexe cu aplicații în sistemele biologice

II.1 Arsen

Unii compuși organici ai arsenului (III) ca Atoxylul, Acetarsona, Carbarsona și Thiocarbarsona sunt utilizați în tratamentul unor ameobiaze, tripanosomiaze, iar Salvarsanul, Neosalvarsanul și Arsfenamina sunt utilizați în tratamentul sifilisului.

Medicamente pe bază de arsen precum cele din figura de mai jos sunt folosite pentru tratarea unor boli de origine africană. Mecanismul de acțiune al acestor medicamente este încă necunoscut dar se presupune că se bazează pe capacitatea ionului metalic As(III) de a reacționa cu tiolați, în majoritatea cazurilor cu resturile de cisteină. /4/

Figura II.1.1. Complecși ai As: a)melarsen, b)cymelarsen, c)fenilarsenoxid.

II.2 Aur

Complecși ai Au sunt de mult folosiți împotriva reumatismului. Descoperirea Aurofirinei (sau Ridaura, a), un compus oral activ a fost un pas mare făcut față de compușii anteriori ai Au care erau polimerici (c-e) și erau administrați injectabil. Utilizarea lor a scăzut odată cu apariția medicamentelor antiinflamatoare nesteroidale precum indometacin. Se presupune că mecanismul are loc prin prin reacțiile de schimb ale tiolilor. Structura compușilor polimerici ai Au a fost foarte bine descrisă. În urma metabolizării compușilor auro-tiolici se formează ionul [Au(CN)2]-. /5/

Figura II.2.1. a) Ridaura c-e) Compuși polimerici ce conțin aur

Se cunosc și unii complecși ai Au(III) cu trialchilfosfine care au acțiune antiartritică, fiind administrabili în forme orale.

Complecșii Au(III), izostructurali și izoelectronici cu complecșii Pt(II), sunt posibili agenți antitumorali. S-a sintetizat un grup de complecși ai Au(III) cu geometrie plan pătrată, toți conținând cel puțin două legături Au-Cl în poziție cis una fața de cealaltă, și apoi testați in vitro pe anumite tumori. Complecșii ce conțin salicilaldimina ca ligand ază rearanjarea intramoleculară la succinil CoA.

Astfel, metaloenzimele au furnizat cel mai bun model pentru a determina cum operează ionii de metal în urme. Datele pe care se bazează acest model, pentru cele șase metale în urme care au mai rămas lipsesc. Cromul funcționează in vivo ca un complex organic al Cr (peptidic?). Rolul său biologic este de a susține activitatea insulinei. Alături de crom, acest complex organic poate conține acid nicotinic și glutation sau constituenții săi.

Compușii vanadiului inhibă numeroase enzime, în particular ATP-aze și fosfo-transferaze. Acest lucru a sugerat un rol pentru ionul vanadat în controlul pompei de sodiu. Vanadiul este folosit de asemenea ca biocatalizator pentru oxidarea substraturilor implicate în metabolismul colesterolului. Cu excepția inducției metalotioneinei, cele mai multe efecte biologice ale cadmiului au fost cele de inhibiție. Reglarea deficiențelor de plumb, poate avea ca rezultat corectarea sau prevenirea modificărilor în metabolismul ferului și hemetologie. Deocamdată date asupra posibilelor acțiuni ale staniului și litiului lipsesc. Deocamdată nu s-a găsit explicații pentru acțiunea acestor ultime 6 elemente în urme și nu există nici o garanție că vor fi găsiți reactanți peptidici sau proteici specifici. Provocarea pentru chimiștii bioanorganicieni pentru rezolvarea acestor probleme este limpede. /3/

Tabel 1. Metaloenzime mai importante

CAPITOLUL II

Combinații complexe cu aplicații în sistemele biologice

II.1 Arsen

Unii compuși organici ai arsenului (III) ca Atoxylul, Acetarsona, Carbarsona și Thiocarbarsona sunt utilizați în tratamentul unor ameobiaze, tripanosomiaze, iar Salvarsanul, Neosalvarsanul și Arsfenamina sunt utilizați în tratamentul sifilisului.

Medicamente pe bază de arsen precum cele din figura de mai jos sunt folosite pentru tratarea unor boli de origine africană. Mecanismul de acțiune al acestor medicamente este încă necunoscut dar se presupune că se bazează pe capacitatea ionului metalic As(III) de a reacționa cu tiolați, în majoritatea cazurilor cu resturile de cisteină. /4/

Figura II.1.1. Complecși ai As: a)melarsen, b)cymelarsen, c)fenilarsenoxid.

II.2 Aur

Complecși ai Au sunt de mult folosiți împotriva reumatismului. Descoperirea Aurofirinei (sau Ridaura, a), un compus oral activ a fost un pas mare făcut față de compușii anteriori ai Au care erau polimerici (c-e) și erau administrați injectabil. Utilizarea lor a scăzut odată cu apariția medicamentelor antiinflamatoare nesteroidale precum indometacin. Se presupune că mecanismul are loc prin prin reacțiile de schimb ale tiolilor. Structura compușilor polimerici ai Au a fost foarte bine descrisă. În urma metabolizării compușilor auro-tiolici se formează ionul [Au(CN)2]-. /5/

Figura II.2.1. a) Ridaura c-e) Compuși polimerici ce conțin aur

Se cunosc și unii complecși ai Au(III) cu trialchilfosfine care au acțiune antiartritică, fiind administrabili în forme orale.

Complecșii Au(III), izostructurali și izoelectronici cu complecșii Pt(II), sunt posibili agenți antitumorali. S-a sintetizat un grup de complecși ai Au(III) cu geometrie plan pătrată, toți conținând cel puțin două legături Au-Cl în poziție cis una fața de cealaltă, și apoi testați in vitro pe anumite tumori. Complecșii ce conțin salicilaldimina ca ligand au efecte de întârziere a creșterii tumorilor cel puțin la fel dacă nu mai mari ca ale cisplatinului. Toți compușii Au(III) își pierd foarte mult din activitate în cazul a două tumori rezistente la cisplatin (leucemia CCRF-CEM/R și carcinoma ovariană A2780/R). În ceea ce privește mecanismul de acțiune al acestor complecși ai aurului, toți au ca țintă legarea de ADN. Studii spectroscopice confirmă această ipoteză. Aceste studii împreună cu experimente de dicroism circular arată că atât complecșii ce conțin ca ligand salicilaldimina cât și cei care conțin ligand piridină se leagă in vitro de ADN-ul din celulele pielii de vițel și distrug reversibil în soluție conformația B a ADN-ului. Studii asupra soluțiilor ale complecșilor aurului arată că aceștia sunt foarte instabili în condiții fiziologice, sugerănd probabil că în urma injectării, numai o cantitate mică de compus ajunge, nemodificată să se lege de ADN. /6/

Complecșii auro-fosfinici (fig. 4) sunt exemple de cationi lipofili care au un rol important în tratarea mitocondriilor. În timp ce complecșii aurului folosiți în tratarea artritei se bazează pe legarea de tioli; compușii difosfinici cu geometrie tetraedrică sunt mai puțin reactive cu tiolii. Cationul lipofilic [Au(dppe)2]+ (dppe= 2-bis(difenilfosfino)etan) este citostatic in vitro acționând asupra funcțiilor mitocondriale, dar hepatotoxicitatea datorată alterării funcțiilor mitocondriale a redus ariile de folosire. Au fost mult studiați compușii mononucleari și binucleari cu punți fosfină. Înlocuirea grupelor fenil cu grupe 2-piridil duc la posibilitatea studierii sistematice a relației dintre activitatea medicamentoasă și lipofilicitate. Pot fi obținuți compuși cu mare acțiune „in vitro”. Afectarea lipoficilității afeactează legarea de proteinele din plasmă. Alterarea lipoficilității afectează deasemenea și toxicitatea gazdei, permitând optimizarea proprietăților farmacocinetice.

Figura II.2.2. Complecși auro-fosfinici

Tiolați ai Au(I) sunt folosiți pentru ameliorarea simptomelor asociate cu artrita reumatică. Această afecțiune se manifestă prin inflamarea și dureri ale articulațiilor și prin dureri la deplasare. Se știe de asemenea că nu există tratament pentru artrita reumatică deoarece nu se știe cu exactitate ce anume provoacă această afecțiune. Există mai multe clase de medicamente folosite în tratarea artritei reumatice.

Complecși ai aurului s-au folosit în tratamentul artritei încă de la începutul secolului XX. Sunt 2 mari clase de compuși folosiți în crisoterapie: auro-tiolații și fosfin-auro-tiolații. Exemple de medicamente din prima categorie sunt prezentate în fig. 5. Acești complecși sunt în general polimeri, au sarcină electrică și sunt solubili în apă. Structura acestor polimeri nu se cunoaște exact, însă ceea ce se știe este că Au are o geometrie liniară legându-se de 2 atomi de sulf. Această geometrie liniară permite Au-lui să mai coordineze și alte specii. Complexul „e” din figura de mai jos face parte din a doua categorie de medicamente. Atomul de Au are de asemenea geometrie liniară legându-se de un atom de sulf și de un atom de fosfor. Acest medicament este monomer și este administrat oral în timp ce celelalte medicamente sunt administrate injectabil intramuscular.

Figura II.2.3. a) Myocrisin, b) Solganol, c) Allocrysin, d) Snocrysin, e) Aurononfin

Medicamentele pe bază de Au sunt de fapt promedicamente: mai întâi are loc ruperea legăturilor, iar apoi Au se leagă de un tiol.

În cazul auronofinei se rupe legatura Au-S și apoi se leagă de albumină. Au este înglobat într-o proteină și transportat în zona inflamată. Acolo este extras de către cianide. Efectele secundare ale tratamentului sunt diaree și pot apărea și afecțiuni ale rinichilor și plămânilor. Deci aceste medicamente se folosesc în cazuri grave de artrrită reumatică.

Datorită efectelor secundare destul de grave s-a încercat obținerea unor noi medicamente. S-au obținut noi medicamente derivate de la complecși aurofosfinici cu anioni derivați de la 6-mercaptopurina.

Cunoscându-se legătura dintre artrita reumatică și infecție și de asemenea efectele tratamentului s-a încercat utilizarea medicamentelor pe bază de Au și în tratarea altor boli. Sarea de sodiu a aurotiomalatului și aurotioglucozei se folosesc în tratarea viruslui HIV. Se mai utilizează și în tratarea diferitelor forme de astm. Aurofosfinele tiolate se folosesc în tratarea malariei și a bolii Chagas.

Ionul Au+3 este izostructural cu ionul Pt+2 și adopta aceași geometrie ca și a Pt+2 în cisplatin.

Și medicamentele ce consțin ionul Au+2 acționează tot ca promedicamente. 6-mercaptopurina prezintă acțiune anti-leucemică.

Acțiunea antitumorală a aurofosfinelor tiolice

S-a încercat obținerea unor medicamente pe bază de aur care să:

fie active în cazl tumorilor rezistente la cisplatin;

fie active în anumite cazuri de tumori;

aibă efecte secundare cât mai scăzute

Se știe că 6-mercaptopurinele sunt folosite împotriva leucemiei și că diferiți complecși aurofosfin-tiolici ai 6-mercaptopurinei prezintă activitate antitumorală. Cea mai mare activitate antitumorală din această clasă de compuși o are Ph3PAu(6-MP).

În cazul complecșilor polimerici de tipul R3PAu(SC6H4COOH)n s-a arătat că pentru n=2, compușii prezintă cea mai mare activitate. S-a arătat că compusul în care R=Et și n=2 este foarte activ în cazul cancerului renal (A498) și în cazul cancerului la plămâni (H226). Facând teste pe șoareci s-a arătat că DMT (doza maximă tolerată) de compus este de 3mg Au/1 kg șoarece. Noi teste in vitro pe celule canceroase HT29 (cancer de colon) au dus la o valoare a ID = 4 ng Au/ml. Indexul tarapeutic, IT= raportul dintre cantitatea maximă tolerată fără a cauza moartea și cantitatea de Au care distruge 50% din celule. Pentru complexul Et2PAu(SC6H4COOH-2), IT= 7*105 care este de 16.000 ori mai mare ca în cazul cisplatinului. Animalele cu tumoarea HT29 implantată și tratați cu Cy3PAu(SC6H4COOH-2) au arătat un regres de 70% în ceea ce privește creșterea tumorii. /7/

Figura II.2.4. Complecși ai Au(III) cu ditioli și tiosalicilați

Medicamentele cu Au conțin un atom de Au(I) coordinat liniar de 2 atomi de S tiolici. S tiolic stabilizează Au(I) să nu disproporționeze în Au(0) și Au(III) care este toxic. Compusul obținut în urma sintetizării aurotiomalatului are formula moleculară [Au8(tiomalat)9]-. Efectele secundare ale administrării cu aurotiomalat sunt: reacții ale pielii, dezordine în sânge și afecțiuni ale ficatului.

Se dorește obținerea unor medicamente care se administrează oral în doze zilnice și care să reducă efectele secundare. Coordinarea Au(I) cu liganzi fosfinici stabilizează această stare de oxidare. S-au investigat medicamente cu formula generală R3PauSR, R= radical alchil, SR= tioglucoză, tioglucoză acetilată, 2-mercaptoetanol, tiocianat. Cel mai eficient este drivatul trietilfosfinic (Auronofin).

Figura II.2.5. a) aurotiomalat, b) aurptioglucoza, c) auronofin

Au(I) se leagă slab de ADN și din această cauză nu este mutagenic. /8/

În sânge, cea mai mare parte din aur (~10μM) se leagă de cisteina-34 din albumină. Această legare determină inversarea geometriei cisteinei.

Liganzii tiomalat și PEt3 din aurotiomalat (AuSTM) și auronofin, într-o primă etapă întârzie legarea Au-ului de albumină. Încă nu se știe ce proteină transportă Au-ul prin citoplasmă.

Majoritatea pacienților tratați cu medicamente pe bază de Au conțin în urină și în plasmă cantități mari de ~100ppb de [Au(CN)2]-. În cazul fumătorilor acest compus apare și în urma inhalării HCN din fumul de țigară. Anumite celule albe conțin enzima pieloperoxidaza care transformă SCN- în CN-. [Au(CN)2]- are ca atare activitate antiartritică, antitumorală și împotriva virusului HIV. Și aurotioglucoza are activitate anti-HIV. /9/

Figura II.2.6. Medicamente pe bază de aur

Figura II.2.7. Complecși ai aurului folosiți în medicină

II.3 Bismut

În trecut, compușii bismutului au fost folosiți ca agenți antimicrobieni, în prezent tratamentul chisturilor renale și în concentrarea bolilor ulceroase peptice. Cu toate acestea, nu au apărut foarte multe lucrări care să evidențieze activitatea antineoplazică a compușilor acestui element.. Unii cercetători au descoperit că complexul bismutului cu 6-mercaptopurina este destul de eficent în tratarea leucemiei ascitice Drunning la șobolani. Imunologia a fost punctul de plecare pentru descoperirea agenților anticancer pe bază de bismut. /10/

Dintre compușii bismultului III se utilizează Bismosal și Bismuthi subsalicilas în tratamentul sifilisului.

Datorită proprietăților antiacide și astringente, compușii bismutului sunt folosiți într-o varietate de boli gastrointestinale. Eficiența sa este datorată acțiunii bacterioacide împotriva bacteriei Helicobacter pylori. În general compușii Bi se obțin prin amestecarea unei sări anorganice a Bi cu un hidroxiacid. Cei mai folosiți agenți sunt cei pe bază de acid citric (CBS) și acid salicilic (BSS). Mecanismul de acțiune este foarte complex și include: inhibarea proteinelor, sinteze de ATP. Cele mai cunoscute medicamente pe bază de Bi sunt: tripotaso-dicitratul de bismut, salicilatul de bismut, Pepto-Bismol (BSS) și De-Nol (CBS). Prin combinarea ranitidinei cu citratul de Bi se obține Ranitidin-Bismutrex, medicament folosit în tratarea ulcerului peptic și a celui provocat de H. Pylori.

Figura II.3.1. Medicamente pe bază de bismut

S-au făcut multe cercetări în ceea ce privește prepararea acestor complecși. Ionul metalic Bi+3 este puternic acid în soluții apoase iar cu liganzii bogați în oxigen (hidroxiacizi) formează complecși di- și polinucleari. Unitatea dinucleară de bază (a) este prezentată în figura 10. În aductul ranitidina-citrat de Bi, acțiunea celei de-a doua sfere de coordinare este dată de gruparea amino. În locul salicilatului se poate folosii și metiltiosalicilatul precum și altfel de complecși (b). Bi+3 formează complecși stabili cu GSH și cu transferina datorită aciditățîî sale ridicate. /4/

II.4 Cobalt

Cobaltul este un metal important pentru organismul uman. Cel mai important complex al cobaltului întâlnit în organismul uman este Vitamina B12. Sub denumirea de Vitamina B12 se găsesc patru compuși ai cobaltului: cianocobaltamina, hidroxicobaltamina și 2 coenzime: metilcobaltamina și adenozilcobaltamina. /11/

Vitamina B12 este un compus biologic activ ce conține o legătură Co-CN. Acest compus a fost testat antitumoral și s-a constat că inhibă creșterea unor tumori la animale. Un efect similar a fost observat și în cazul metilcobaltaminei, care este un derivat al vitaminei B12 (conține în locul grupei CN o grupă CH3). De asemenea, au fost studiați și alți derivați ai cianocobaltaminei iar rezultatele au fost la fel de satisfăcătoare ca în primele cazuri. /12/

Figura II.4.1. Vitamina B12 (cianocobaltamina)

Unii complecși ai Co(II) sunt de asemenea terapeutic activi, având deci o însemnătate deosebită. Ionul Co(II) este component al vitaminei B12 (cianocobalamina), care este un chelat al cobaltului cu corina. Vitamina B12 are un caracter redox, de aceea intervine în biosinteza zaharurilor pentozice, a nucleozidelor purinice și pirimidinice, fiind implicată și în hematopoieză. Dealtfel, în terapia anemiei pernicioase (anemie hipocromă miocitară) se utilizează pe lângă vitamina B12, și alți chelați ai Co(II) cu zaharide (zaharoză, maltoză, lactoză), aminoacizi (cisteina, histidina, metionina, acidul glutamic, acidul aspartic, etc), cu acidul oleic, complexul clorofilină-vitamina B12, etc. Acești complecși au însă și alte acțiuni. De exemplu, complexul Co(II)-histidină, în doze mici, este hipopresor, dar în doze mari este miocardo – și coronarotoxic. Rezultă de aici că utilizarea acestui complex în terapie trebuie să se facă în doze mici, sub supraveghere medicală. Totuși, majoritatea chelaților cobaltului menționați sunt utilizați mai mult ca metode pentru studierea interacțiunilor metal-proteine și a rolului metalproteinelor în reacțiile biochimice. În terapie, se utilizează, prin urmare, mai ales vitamina B12. /4/

Complecșii Co(II) cu PAS, HIN și clorofilină au acțiune antibiotică (și antifungică), iar complecșii cobaltului II cu baze Schiff aromatice au acțiune antitumorală, iar cel cu delta-hidrocortizon are o acțiune diuretică, hematoformatoare și antiinflamatorie. /13/

II.5 Cupru

Cuprul este esențial pentru toate plantele și animalele. Cuprul se întâlnește într-o mare varietate de enzime, printre care citocrom c oxidaza și superoxid dismutza (alături de care se găsește și zinc).

Majortatea moluștelor și unele artropode folosesc hemocianina în locul hemoglobinei pentru transportarea oxigenului, și din această cauză au sângele albastru. /11/

Figura II.5.1. Hemocinina

Combinațiile complexe formate de chinolină și de derivații acesteia au căpătat o mare dezvoltare începând cu acidul nalidixic acum 40 de ani. Ciproflaxinul este considerat cel mai bun membru al familiei chinolinei. Recent s-a arătat că în urma sintezei unui complex al Cu(II) ce conține ca ligand florochinolina, acesta se transormă din cpf în cip.

Figura II.5.2. Structura ligandului cpf

Figura II.5.3. Structura ligandului cip

Ligandul se coordinează la ionul metalic prin intermediul grupei cetonice și prin atomul de oxigen din grupa carboxilică formându-se un ciclu de 6 atomi.

Figura II.5.4. Strucura complexului Cu2(cip)2(bpy)2(pip)

Ionul metalic adoptă o geometrie piramidal pătrată. Complexul format este dinuclear.

Figura II.5.5. Reprezentarea ORTEP a complexului Cu2(cip)2(bpy)2(pip)

Atât liganzii cât și combinațiile complexe pe care aceștia le formează au fost studiate pe diferite bacterii gram pozitive și gram negative pentru a vedea dacă complexarea unui ion metalic la ligand modifică activitatea biologică a acetuia. S-a constata că atât liganzii cât și complecșii formați prezintă activități antibacteriene apropiate. /14/

Figura II.5.6. Modul de împachetare al complexului

Se știe că acidul acetilsalicilic (aspirina) are acțiune antinflamatoare. Acțiunea acestui medicament se explică prin formarea de combinații complexe care de fapt reprezintă forma activă a acestui medicament. S-a constat că complexul format de acidul acetilsalicilic este cel activ și are o activitate mai mare decăt a aspirinei necoordinată. Acest complex pe lângă acțiunea antiinflamatoare mai prezintă și acțiune anti-ulcer.

Complexul cuprului cu 1,10-fenantrolina prezintă acțiune antifungică mult mai mare decât a ligandului propriu-zis. /15/

Unii acizi monocarboxilici și dicarboxilici pot prezenta activitate biologică. De exemplu, acidul salicilic este un bun agent antiinflamator și anticancerigen. În urma coordinării unui ion metalic la acest ligand, această activitate crește considerabil.

S-au studiat combinațiile complexe formate de cupru cu acidul 2,2-dimetilpentendioic și cu acidul 3,3-dimetilpentendioic. Acești complecși au fost testați pe diferite culturi de celule canceroase.

Figura II.5.7. Structura complexului [Cu(2,2dmpda)(bpy)(EtOH)]2

Figura II.5.8. Structura dimerului [Cu(3,3dmpda)(bpy)(H2O]2

În urma difracției de raze X pe monocristal reiese că formula moleculară a complecșilor este: [Cu(bipy)(dicarboxilat)(solvent)]2. Ionii de cupru sunt pentacoordinați adoptând o geometrie piramidal pătrată. Cei 2 atomi de cupru din complex se leagă între ei prin 2 grupe dicarboxilice.

Pozițiile rămase libere din complex sunt ocupate de molecule de apă.

Figura II.5.9. Modul de împachetare al primului complex

Figura II.5.10. Modul de împachetare al celui de-al doilea complex

Studiile biologice efectuate pe acești complecși au arătat că ei prezintă o activitate mai mare decât liganzii liberi. Dacă în complex se introduce și un ligand 1,10 fenantrolină, activitatea complexului crește de 2-3 mai mult. /16/

II.6 Fier

Fierul este esențial pentru toate organismele vii cu excepția câtorva bacterii. El se găsește în principal în metaloproteine. Se găsește în special în hem, care este unitatea structurală a citocromilor și a hemoglobinei și a mioglobinei, care sunt responsabile de transportul oxigenului prin sânge. Fierul este și componeta unor enzime importante precum nitrogenaza sau hidrogenaza.

Figura II.6.1. Structura hemoglobina și a mioglobina

Fierul în cantitate mare este toxic pentru organisme deoarece reacționează cu peroxizi formând radicali liberi care sunt toxici. /11/

O serie de derivați ai ferocenului au fost testați în vedrea determinării avtivității antitumorale. Nici un compus cu sarcină neutră al ferocenului, indiferent de natura radicalului R, nu a prezentat activitate natitumorală.

În schimb, ionul ferocenului eset un agent antitumoral foarte eficient, împiedicând dezvolatrea tumorilor ascitice în cazul animalelor. Cele mai eficente substanțe sunt în cazul în care X este: CH3COO-, [FeCl4]-, 2,4,6-(O2N)3C6H2O-). /12/

Figura II.6.2. Complecși feroceni

O importanță terapeutică deosebită o au complecșii (de regula chelați) mai ales ai Fe(II), utilizați în tratamentul anemiei feriprive sau hipocrome miocitare. S-a observat că prin complexarea PAS cu Fe(II) rezultă un chelat (raport 2:1), proces prin care acțiunea tuberculostatică a PAS este mult potențată (complexul 1:1 este inactiv). De altfel, acțiunea terapeutică a unor substanțe medicamentoase se explică de asemenea prin acțiunea lor chelantă. Astfel, acțiunea bactericidă și fungicidă a 8-hodroxichinolinei se explică prin chelatarea unor ioni metalici esențiali din unele sisteme enzimatice bacteriene. În mod similar, se explică și acțiunea antibiotică a tetraciclinei, streptomicinei, bacitracinei, etc.

II.7 Lantan

Lantanul este un metal care nu se găsește în mod natural în organismele vii. Acest metal nu poate fi absorbit pe cale orală, iar odată introdus în organism se elimină foarte greu. /11/

Combinația complexă formată de lantan cu 1,10-fenantrolina și cu ionul cianat, are formula [tris(1,10fenantrolina)La(III)tristiocianat], și inhibă dezvoltarea a peste 60 de tipuri de celule tumorale. Mecanismul de acțiune al medicamentului îl constituie inducerea apoptozei. Se pare că nu ADN-ul este ținta principală a acestui medicament, deoarece nu a fost observată nicio interacție a acestuia cu ADN-ul, nici in vitro și nici in vivo. În plus, nu s-a obesrvat nici apariția unor radicali liberi.

In vivo, activitatea antitumorală a medicaemntului împotriva cancerului de colon este comparabilă cu cea a cisplatinului. /17/

Cumarinele reprezintă o clasă de compuși, care sunt utilizate ca agenți anticancer, anti-HIV, anticoagulanți și antibacterieni.

Cumarina și respectiv 7-hidroxicumarina sunt active împotriva câtorva tipuri de tumori umane. Adiția grupelor catecol la ligand crește considerabil activitatea acestora.

Complecșii lantanului cu 3-sulfo-4-hidroxicumarina șu cu acid-(4-hidroxi-3-cumaronil)-acetic prezintă activitate antocoagulantă și antitumorală. S-a arătat că acțiunea acestor complecși diferă de cea a cisplatinului și a compușilor pe bază de Pt(II).

Figura II.7.1. Structura celor 2 liganzi

S-au sintetizat acești complecși deoarece se știe că lantanul are activitate antitumorală, la fel și liganzii.

Spectrele IR au arătat că ligandul organic se complexeză la ionul metalic prin intermediul oxigenului din grupa carbonilică și a oxigenului din grupa hidroxilică. Celelalte poziții de coordinare sunt ocupate de molecule de apă. Complecșii formați au structură polimerică.

Figura II.7.2. Structura complexului format de La cu primul ligand

Testele biologice efectuate pe diferite țesuturi canceroase au arătat că complecsul format cu primul ligand este activ la o concentrație mai mică decât în cazul complexului format cu de-al doilea ligand. /18/

II.8 Mangan

În oraganismele vii, manganul se întâlnește în multe enzime apaținând tuturor claselor de enzime. Cele mai importante enzime ale magneziului sunt anginaza și superoxid dismutaza. /11/

O mare cantitate din oxigenul metabolizat de organismul uman este transformat în anionul superoxid care este foarte reactiv. Producerea exagerată a ionului superoxid poate cauza distrugeri considerabile în sistemele biologice. Superoxidul este mediator în bolile cerebrale, precum cele apărute după o congestie cerebrală și au fost asociate cu dezvoltarea proceselor inflamatorii și de asemenea cu inițializarea dezordinii neurologice pecum boala Parkinson. Enzima superoxid dizmutază (SOD) precum și compusul cu mangan (MnSOD prezent în mitocondrie) sau compusul dinuclear Cu/ZnSOD (prezent în citozol și în spațiul extracelular) prezința rolul de detoxifiere a superoxidului din celulele normale și țesuturi:

Reacția totală fiind:

Încercarea de a folosi enzima ca agent terapeutic a dat rezultate parțiale pe animale dar nu și pe oameni. Principalele probleme întâlnite în administrarea enzimelor la oameni sunt de natură farmacocinetice incluzând probleme legate de transport și de timpul de înjumătătire scurt în sânge. Compusul Cu/ZnSOD (denumit Palosein, Orotein) este folosit în tratarea afecțiunilor inflamatorii la câini și cai. Molecule mici care irită enzimele naturale precum SOD (numite sinzime de la enzime sintetice) pot avea efecte asemănătoare și pot fi folosite la tratarea bolilor datorate dezechilibrării cantității de superoxid. Pentru a obține rezultate bune trebuie să se respecete mai ulte condiții: un compus trebuie să aibă stabilitate ridicată, activitate ca a SOD, specificitate în anumite condiții biologice, toxicitate scăzută și o biodistribuție favorabilă. Compușii chelatici ai manganului precum (a) și (b), în special cei bazați pe ciclam (1,4,8,11-tatraazociclotetradecan) și salen (N,N’-bis(salicilaldehido)etilendiamină) sunt promițători, (fig. 26) S-a propus compusul M40403 care este un candidat clinic. Acest compus macrociclic bazat pe piridină a fost folosit în terapia cancerului împreună cu interleucomin-2 (IL2), este o citochină care a fost aprobat pentru folosire în cazuri de cancer metastatic și cancer renal. De obicei, folosirea IL2 este limitată de efectele secundare, printre care hipotensiune și chiar spitalizarea a fost necesară pentru mulți pacienți. Studii preclinice au arătat că folosirea compusului M40403 crește eficiența IL2. Sunt anumite date care indică că compușii bazați pe salen pot implica cataliza și nu activitatea SOD.

Figura II.8.1. Compuși ai manganului

Complexul format de mangan cu 1,10 fenantrolina prezintă o activitate antifungică mult mai mare decât a ligandului necoordinat. /4/

II.9 Mercur

Mercurul este un metal foatrte toxic pentru organismele vii. Mai întâi mercurul afectează gura și dinții, apoi atacă creierul respectiv sistemul nervos central după care, în ultima fază produce decesul.

Tiomersalul este un compus organic al mercurului folosit ca antiseptic și antifungic. Se folosește în special în vaccinarea copiilor. Nu este cunoscut mecanismul exact de acțiune al acestui ion metalic. Acest medicament este metabolizat de către organism cu obținerea de etilmercur și tiosalicilat. /11/

Figura II.9.1. Tiomersal

Complecși ai Hg sunt folosiți de mult ca agenți antibacterieni. Folosirea mercurocromului (a) ca dezinfectant este acum oprită. Mecanismul de acțiune al Hg este eliberarea înceată a ionului metalic activ și oprirea acțiunii tiolilor în pereții celulelor bacteriene. /4/

Figura II.9.2. Compuși ai mercurului (a –mercurocrom)

Compușii metalici ai sulfanilamidelor au primit din ce în ce mai multă atenție deoarece sulfanilamidele au fost printre primii agenți chemoterapeutici folosiți în tratarea și prevenirea infecțiilor cu bacterii la oameni. În plus, sulfanilamidele și complecșii metalici sunt folosițî ca diuretici, antiglaucom sau antiepileptice. Acțiunea acestora constă în inhibarea enzimei dihidropteraza sintetază.

Sulfatiazolul (4-amino-N-2-tiazolilbenzen-sulfonamidă) este unul dintre cei mai folosiți compuși din clasa lui. Casanova și colegii au arătat că în structura complexului format cu ion metalic, ligandul se coordinează prin atomii de N-aminic și N-tiazolic.

S-au testat combinațiile complexe formate de Hg(II) cu sulfanilamida și cu sulfotiazol pe bacteria E. Coli și s-au comparat rezultatele obținute cu cele ale liganzilor liberi. Activitatea combinațiilor complexe este mult mai mare decât a liganzilor.

S-a încercat obținerea unor noi compuși biologic activi care să conțină mercur. Deși acești compuși s-au obținut și prezintă activitate antitumorală destul de bună, ei nu pot fi aplicați pe tumorile umane, doarece mercurul este foarte toxic pentru organism și încă nu știe cu exactitate mecanismul de acțiune al acetor complecși. /19/

II.10 Platina

II.10.1 Introducere

Au trecut peste 30 de ani de când Barnett Rosenberg și colaboratorii au publicat articolul intitulat „Platinum compounds: a new class of potent antitumor agents” (Compuși platinați: o nouă clasă de agenți antitumorali). Acest prim articol a marcat începutul a ceea ce urma să devină una dintre cele mai bune întrebuințări a platinei. Primele medicamente platinate, cisplatin și carboplatin sunt încă cele mai folosite medicamente platinate în terapia cancerului. Actualmente au mai intrat incă patru medicamente în teste clinice, și anume: JM216 descoperit de Johnson Matthey și Bristol Meyers Squibb, AMD473 descoperit de AnorMED în colaborare cu Zeneca, BBR3464 descoperit de Roche-Boehringer Mannhein și N. P. Farell și oxalilplatinul lui Sanofi. /20/

Ținta finală a citostaticelor de tip cisplatin este ADN-ul. Interacțiile acestor medicamente cu ADN-ul au fost mult studiate și în prezent se consideră că acțiunea acestui medicament (citotoxicitatea) se datorează coordinării ionului de platină (II) la secvența de baze BGGB din ADN.

Totuși, s-a evidențiat în urma testelor clinice că cisplatinul este un agent antitumoral activ, dar și extrem de toxic (nefrotoxic, neurotoxic). Testarea activității antitumorale a unor serii de analogi ai cis-platinului și studiile cinetice privind modul de substituire a grupărilor labile (Cl- în cazul cisplatinului) au arătat că activitatea antitumorală depinde direct de reactivitate și că efectele secundare sunt în relație cu viteza reacțiilor de substituție a liganzilor anionici. Această constatare a condus la prepararea unor serii de compuși derivați, cu malonat și malonați substituiți (la gruparea metilen), cu reactivitate redusă comparativ cu a liganzilor clorură din cisplatin, dintre care carboplatinul a fost selectat pentru teste clinice de evaluare a activității. Previziunile prelinice au fost confirmate în totalitate: nu s-a observat nefrotoxicitatea, greața și vărsăturile s-au redus foarte mult.

II.10.2 Compuși ai Cisplatinului

Cisplatin sau cis DDP este probabil cel mai cunoscut medicament pe baza de metal cu molecula mică. Derivații cisplatinului folosiți sunt prezentați în figura 29. Descoperirea și dezvoltarea cisplatinului este o poveste științifică remarcabilă. Este folosit eficient în tratamentul cancerului încă de la intrarea lui în uz la sfârșitul anilor 1970 când a fost profound cercetat. Este folosit pentru tratarea celulelor canceroase, tumori trofoblastice, cancer ovarian, epitelial, cancer la plamâni, precum și cancer cervical, nasofaringeal, esofagial, de cap și de gât. Folosirea cisplatinului (ca component principal al tratamentelor) a condos la tratarea definitivă, cel puțin în caz testicular și a avut efecte bune în cancerul ovarian și cancer la prostată. În ciuda acestui succes, mai există o serie de tumori care sunt rezistente la cisplatin, unele sunt genetic programate să reziste la cisplatin. Un alt dezavantaj este că atacă sistemul imunitar în timpul tratamentului dar și după. Efectele secundare ale tratamentului sunt grave, la administrarea dozei limită pot provoca nefrotoxicitate, neurotoxicitate. A doua generație de medicamente bazate pe structura cisplatinului a fost dezvoltată astfel încât să scadă toxicitatea și să aibă o mai largă arie de aplicabilitate. Carboplatinul a fost introdus în uz în 1998 în special pentru a reduce efectele secundare ale cisplatinului. În ciuda toxicității sale reduse el este eficient în aceleași tipuri de tumori ca si cisplatinul iar acțiunea nu este pe deplin cunoscută. Pentru unele tipuri de tumori cisplatinul pare a fi mai eficient decât carboplatinul (cancer de gât și prostată) în timp ce pentru cancerul ovarian și cel la plămân efectele sunt asemănătoare. Alegerea medicamentului se face în funcție de tipul de cancer ce urmeaza a fi tratat și în funcție de medicamentele cu care este folosit în tratament. /21/

Figura II.10.2.1. Structura agenților platinați folosiți clinic

De când s-au descoperit efectele secundare ale cisplatinului, următoarele succese care s-au înregistrat în dezvoltarea medicamentelor a fost reducera toxicității și creșterea numărului de tumori sensibile la tratarea cu cisplatin, scădera rezistenței. Importanța scăderii rezistenței a fost descoperită mai de mult pe baza activității unor compuși ce conțin 1,2 diaminociclohexan în tratarea leucemiei L1210 care este rezistentă la cisplatin, fapt descoperit în 1978. După aprobarea și folosirea în Europa pentru mai mulți ani, oxalilplatinul a fost recunoscut și aprobat în SUA în august 2002 pentru tratarea cancerului colorectal în combinatie cu 5-fluorouracil (5FU). Se cunosc puține informații despre nedoplatin, lobaplatin, care au fost aprobate în Japonia, respectiv China. /22/

Ținta celulară a cisplatinului este AND-ul. S-a reușit înțelegerea structurii aductului cisplatin-AND și a consecințelor biologice ale acestui aduct. În același timp trebuie să se înțeleagă și biologia celulelor canceroase. Acesta nu este aductul AND-ului propriu zis dar efectele secundare ale recunoașterii proteinelor și semnalarea celulelor sunt ultimele cauze care duc la moartea celulelor. În principiu, cele 2 mari căi pe care poate să le urmeze o celulă în urma aplicării unui stimulent precum chemioterapia sau o leziune mutogenică de orice fel sunt: să se rezolve problema sau să se inițieze apoptoza (progamarea celulelor la moarte). Distrugerea ADN-ului prin chemioterapie are loc în multe cazuri prin intermediul proteinei 53. Apoptoza ADN-ului prin interacția cu cisplatin are loc tot prin intermediul proteinei 53, acest lucru fiind descoperit în anumite tipuri de tumori.

Legarea de ADN este dată de viteza de hidroliza a legaturilor Pt-Cl. Produșii principali ai hidrolizei cisplatinului sunt speciile cis-[Pt(NH3)2(OH2)2Cl]+ și cis-[Pt(NH3)2(OH2)2]+2.

Deprotonarea conduce la obținerea speciilor inerte cu grupe HO- care pot functiona ca punți, în soluții concentrate formând specii di- și trinucleare. Cisplatinul cât și analogii lui structurali formează aducți cu resturile de guanină vecine din ADN, formând legături d(GG)1,2 monocatenar, d(GC)1,2 bicatenar. Se pot forma și altfel de aducți dar cu o importanță mai redusă prin legarea unui rest de adenină de unul de guanină aflați monocatenar sau legături 1,3 bicatenare între 2 resturi de guanină platinate separate de o baza d(GNG). /23/

Tehnicile 1H-RMN si 15N-RMN au arătat date importante despre paramentrii cinetici pentru procesul de hidroliză și de legare a ADN-ului. ADN-ul platinat este observat la concentrații mici (micromolar) deoarece rezonanța 1H si 15N apare datorită grupelor legate de platină, dar rezonanța 15N este puternic influențată de liganzii din trans. Specia monoaqua platinată reacționează cu ADN-ul mai repede decât specia diaqua platinată, deși și această specie este importantă în reacția cu ADN-ul. Hidroliza carboplatinului implică îndepărtarea chelatului ciclobutan 1,1 dicarboxilat din sfera de coordinare, proces ce are loc foarte lent. În prezența unui acid, reacția se aseamănă cu îndepărtarea a două grupe carbixil. Pentru a menține neutralitatea carboplatinului, sunt necesare doze mari pentru a realiza aducții cu ADN-ul comparativ cu cisplatinul și de asemena de a avea același efect antitumoral și aceași toxicitate. Avantajul este că nefrotoxicitatea este scăzută deoarece este eliminat aproape intact.

Cunoscând afinitatea crescută a sulfului de a se lega de Pt+2 s-a ajuns la studii ample a interacțiilor dintre Pt+2 și GSH, metalotioneine și plasmă. Înlocuirea directă a Cl- din legătura Pt-Cl cu donori de S precum cisteina (GSH) fără a fi nevoie de reacția de hidroliză este indicată din punct de vedere cinetic. Legarea tiolatului rezultă și prin înlocuirea liganzilor de NH3 prin chelatizarea de tripeptide. Acest nou tip de legare care implică liganzii N-amidici deprotonați și de asemenea prin S au fost deduse din reacția dintre [PtCl2(en)] (en=etilen diamină) și GSH. Speciile Pt-tiolate (PtRS-) au o mare tendință de a forma specii dinucleare cu punte {Ptμ(RS)-Pt} deoarece grupa –S- este mai nucleofilă decât grupa SH liberă. Structura cristalină a [Pt(μN-acetilcisteină)2(2,2’dipiridină)2] confirmă tendința tiolilor de a forma punți. Metabolismul metioninelor precum [Pt(Met-S,N)2] a fost identificat în urina pacienților tratați cu cisplatin, arătând importanța aminoacidului în biotransformarea medicamentului. Din studierea mecanismului de formare reiese că specia cis este cea metabolizată (cis:trans=87%:13%). Reacția dintre metionină și carboplatin duce la un compus stabil. Din acestă reacție se poate înțelege modul de activare al acesui medicament inactiv. Proprietatea platinei de ase lega de sulf a dus la ideea de a folosii compuși cu sulf pentru a reduce efectele toxice ale cisplatinului. În acest caz se realizează o balanță între puterea de reducere a toxicității dar și reducerea efectelor antitumorale prin legături competitive.

Legarea platinei de ADN este ireversibilă și controlată cinetic. Platina poate fi îndepărtată din ADN de agenți nucleofili puternici precum ionul cianură. Studiile RMN au furnizat de asemena informații despre cinetica și mecanismul de legare al ADN-ului de cisplatin și alți derivați mononucleari ai acestuia. A fost făcută o clasificare a aducților mono- și bifuncționali. Au fost elucidate în detalii structurile aducților, atât a celor legați monocatenar cât și a celor legați bicatenat de ADN.

Este necesar ca cele două molecule de guanină vecine să aparțină unei singure catene a ADN-ului, dar în același timp să se mențină și structura plan pătrată a ionului platină II, ținând cont și de efectele sterice în structura finală. Studii biologice și moleculare au arătat că legarea monocatenară are loc în partea inferioară a axei elicodale –valoarea unghiului de legătură variază în funcție de tehnica cu care este determinat, dar o valoare medie este de 30o-35o, valori obținute prin electroforez în gel. Rezoluția de raze X de mare fidelitate pe monocristal a aductului 1,2 monocatenar d(CCTCTG*GATCTCC)-d(GGA-GACCAGAGG) arată o deviere a catenei elicoidale cu cca. 50o în jurul axei sale.

Figura II.10.2.2. Răsucirea AND-ului

Figura II.10.2.3. Aductul cisplatin-AND 1,2-monocatenar

Au fost refăcute studii spectroscopice, în special RMN. După cum era de așteptat, carboplatinul formează aceiași aducți cu ADN-ul ca și cisplatinul deoarece pierde ligandul dicarboxilat și formează ionul cis[Pt(NH3)2]2+. Structura cristalină dată de oxalilplatin cu aceiași dinucleotidă este asemănătoare cu cea dată de cisplatin, rotirea fiind tot de cca. 30o față de axa principală. Tipul de enatiomer al ligandului (R,R)-dach rezultă printr-o legătură de hidrogen formată între cele două grupe NH pseudoecuatoriale și oxigen 6 din guanina 3, arătând rolul important al chiralității în procesele biologice. Aceste rezultate confirmă faptul că oxalilplatinul afectează ADN-ul în mod asemănător cisplatinului.

ADN-ul se poate lega și 1,2 dicatenar. Studii cu raze X și RMN pe acest aduct arată că platina este localizată între cele două catene ale ADN-ului, iar citozina din perechea d(GC) care este implicată în formarea legăturii este împinsă în afara elicei și se obține forma Z a ADN-ului. Aceasta este o structură destul de neobișnuită și destul de distorsionată. Alternativ, compusul trans-DDP, care este inactiv, se leagă de o guanină și complementara ei, o citozină aflate în aceiași pereche. Din motive sterice trans-DDP-ul nu poate produce aducți 1,2 dicatenari, fenomen ce explică lipsa acțiunii antitumorale. Este clar că deformările asupra ADN-ului sunt diferite și astfel și consecințele biologice sunt diferite. /24/

Figura II.10.2.4. Aduct cisplatin-ADN 1,2 dicatenar

II.10.3 Compuși derivați de la Cisplatin

Nevoia de noi agenți în chimioterapia cancerului a apărut din imposibilitatea de a vindeca sau de a reduce unele tumori cum ar fi cele de: piept, plămâni, intestin sau prostată. Obținerea de noi compuși citotoxici pe baza experienței și cunoștințelor deja existente este importantă în managementul tratării cancerului. Au apărut aproximativ 28 de compuși derivați de la cisplatin dar majoritatea au fost abandonați din cauza toxicității mari și/sau din cauza eficienței scăzute. În concluzie este necesar să se găsească derivați ai cisplatinului care să dea rezultate satisfăcătoare în tratamente. Actualmente există doar 3 compuși folosiți în tratamente. Obținerea lor s-a făcut în condiții de control riguros al reactivității, al stării de oxidare și al lipofilicității liganzilor; dorind a obține agenți activi noi prin administrarea orală și manipularea noilor compuși pentru formarea noilor tipuri de aducți cu ADN-ul. /4/

Figura II.10.3.1. Medicamente platinice aflate în teste clinice

AMD 473 (ZDO-473)

Datorită înțelegerii în profunzime a mecanismelor de rezistență împotriva platinii, au fost sintetizati noi compuși care să rezolve această problemă. O modalitate este de a introduce un ligand cu volum mare pentru a scădea viteza reacției de substituție comparativ cu a cisplatinului. AMD-473 este o moleculă care a fost concepută în scopul scăderii rezistenței intermediarului format de medicament cu tiolii prin împiedicarea reacției cu GSH și în același timp șa scadă capacitatea de a forma aducți citotoxici cu ADN-ul. Apare o competiție între GSH și ADN în privința legării de ADN, ceea ce scade acțiunea citotoxică. Viteza de hidroliză a AMD-473 este de 2-3 ori mai mică ca a cisplatinului și de asemenea viteza de formare a aducților bicatenari este mai mică. ADN-ul se leagă la fel ca și în cazul cisplatinului, iar în complexul format ADN-ul are o stereoselectivitate mai mare dar nu și în cazul reacților cu mono- și dinucleotidele. Având în vedere mecanismul celulelor de a opune rezistență, AMD-473 este puțin mai rezistent decât cisplatin sau carboplatin. Această rezistență a medicamentului îl face un compus promițător în tratarea cancerului. Efectele secundarepot fi controlate, iar doza maximă admisă nu este foarte toxică. /4/

Cis-[aminodicloro(2-metilpiridină)Pt(II)] (AMD473) este un nou compus antitumoral, derivat de la cisplatin folosit în cazurile de tumori rezistente la cisplatin. A intrat în testele clinice încă din anul 1997. AMD473 este eficient în carcinoma ovariană umană (HOC) care este rezistentă la cisplatin. Doza maximă de AMD la care tumoarea este rezistentă este de 2.8±1.2[mgr]M comparativ cu 6.5±3.5 [mgr]M pentru cisplatin. AMD473 a fost ales dintr-o clasă mare de compuși cu liganzi piridină datorită reactivității sale reduse față de liganzii ce conțin sulf, proprietăților sale unice de legare de ADN. AMD473 hirolizează mai lent decăt cisplatin (1.47±0.32×10-5/s pentru AMD473 și 2.98±x10-5/s pentru cisplatin) în apă și se pară că se reduce de preferință doar în reacție cu nucleofili slabi cum ar fi cei pe bază de sulf. Acest complex formează cu ADN-ul aceiași aducți pe care îi formează și cisplatinul. AMD formează cu ADN-ul legături încrucișate mai repede decăt le formează cisplatinul. Crescând împiedicarea sterică la centrul metalic de la AMD494 (piridină nesubstituită) la AMD473 și apoi la AMD408 (2,6-dimetilpiridină), prin adăugarea de grupe metil la ligandul piridină, formarea legăturilor încrucișate devine mai lentă. În soluție alcalină, AMD473 formează mai puține legături cu ADN după 24h decăt formează cisplatinul în 4h. Prin înțelegerea proprietăților chimice și biochimice ale compușilor cu împiedicarea sterică derivați de la cisplatin, se pot obține noi compuși activi în cazul tumorilor rezistente. /24/

JM-216 (Satraplatin)

O altă cale în obținerea compușilor platinați este controlarea stării de oxidare. Mai demult, studiile realizate de Rosenberg au arătat că compusul cis[PtCl4(NH3)2] care conține ionul metalic Pt+4 este un bun agent anticancer. De atunci au fost testați o serie de compuși ce conțin Pt+4 printre care: Tetraplatin și Iproplatin. Acești compuși au fost abandonați datorită efectelor sale secundare destul de grave și a eficienței scăzute comparativ cu cisplatinul. Activitatea orală a compusului JM-216 este obținută prin carboxilarea celor 2 grupe OH și prin înlocuirea unei grupe NH3 cu grupa „cha” care este mai lipofilă. Au fost studiați și compuși ai trans-Pt+4 care datorită inerției lor cinetice dau rezultate mai bune in vivo decât analogii cu Pt+2. Citotoxicitatea este dependentă de potențialul de reducere al compusului cu Pt+4 permițând astfel modificări convenabile ale parametrilor farmacocinetici. Agenții biologici reducători precum GSH reduc cu ușurință Pt+4. Metoda generală de obținerea JM-216 este prezentată în figura 34. În practică, în prima etapă se face reacția cu ion iodură rezultând un amestec de izomeri de [PtCl(NH3)cha] care urmată de conversia la compusul diclorurat ușureaza mult sinteza compusului.

Figura II.10.3.2. Prepararea JM216

Deși compușii Pt+4 sunt foarte inerți, JM-216 este rapid biotransformat de către celulele roșii. Compul cis[PtCl2(NH3)cha] care conține Pt+2 este cel metabolizat. Consecințele legării de ADN sunt similare cu cele ale legării de cisplatin, fapt ce reiese din structura aproape identică (conțin cis[PtCl2(NH3)x]). Este interesantă diferența între grupele cha și piridină. În cazul piridinei stereoizomerii apar în aductul 1,2 monocatenar pe când cha se poate găsii fie în poziție 3’ fie în 5’ de la capătul duplexului (ADN). Citotoxicitatea compușilor atât cu Pt+2 cât și cu Pt+4 a fost intens studiată. Satraplatinul este destul de bine tolerat prin administrare pe cale orală. Acest compus este din nou în atenția cercetătorilor. /4/

Oxalil și Ormaplatin

Prin teste clinice s-a arătat că ormaplatinul și oxaliplatinul, care sunt doi derivați diaminociclohexanici ai cisplatinului au o neurotoxicitate destul de ridicată pentru un derivat al cisplatinului. S-a presupus că această neurotoxicitate este datorată biotransformărilor și stereochimiei compușilor. Pentru a dovedii această neurotoxicitate s-au sintetizat enantiomerii R,R și S,S ai ormaplatinului (Pt(DACH)Cl4) și ai oxalilplatinului (Pt(DACH)(C2O42-)), precum și produșii de metabolizaer ai acestora: [Pt(DACH)Cl2] și [Pt(DACH)metionină] și apoi evaluată neurotoxicitatea acestora și distribuția lor în celulele șobolanilor și în celulele carcinomei ovariene umane. Enantiomerii R,R ai [Pt(DACH)Cl4], [Pt(DACH)(C2O42-)] și [Pt(DACH)Cl2] au arătat neurotoxicitate la concentrații destul de mici (18±5.7 vs. 32±2.3 μmol/kg) și destul de devreme (4±1 vs. 6.7±0.6 săptămâni) comparativ cu enantiomerii S,S. [Pt(DACH)metionină] nu a arătat nici un fel de activitate biologică. Trei carcinome umane (41M, 41 McisR și SKOV-3) nu au semnalat nici un fel de discriminare chirală între cei doi enantiomeri ai compușilor.

În concluzie, enantiomerii derivaților diaminociclohenanici ai cisplatinului sunt selectați în funție de chiralitate, fiind preferați enatiomerii S, S care sunt mai puțin neurotoxici. /25/

2-amino-2-metil-3-butanon oxima-dicloro platina(II)

Prin studii aprofundate s-a arătat că complexul (2-amino-2-metil-3-butanon oxima)dicloro platina(II) are o tendință mai mare decât cisplatinul de a se lega de bazele adenozinice din ADN. [PtCl2(ambo)] formează mai puțin aducți încrucișați cu ADN-ul decât formează cisplatinul. A fost determinată citotoxicitatea compusului în cazul celulelor tumorale din cancerul de piele, iar aceasta este de două ori mai mică decât în cazul cisplatinului. Totuși pătrunderea în celulele tumorale și legarea de ADN izolat sunt aceleași ca și la cisplatin. /26/

II.10.4 Mecanismul de reacție al L-metioninei cu Carboplatin și Oxalilplatin

Activitatea compușilor platinici depinde foarte mult de reactia de substituție nucleofilă. S-a studiat reactivitatea L-metioninei cu carboplatinul, oxalilplatinul și cisplatinul. În urma reacției dintre L-met și cispaltin se formează o specia monoaqua în mediu apos, și un derivat fosfat în soluție de tampon fosfat, dar în final se formează aceiași aducți în ambele medii de raecție: [(NH3)(met)]Pt, și [(met)2]Pt. În reacția dintre carboplatin și L-met se formează [(NH3)(met)(CBDCA)]Pt. Oricum se formează aceiași compuși ca și în cazul cisplatinului. Produsul reacției dintre oxalilplatin și L-met este [(met)(DACH)]Pt. În prezența NaCl, cisplatinul reacționează direct cu L-met și se obțin cel puțin cinci aducți. Carboplatinul dă aceiași produși de reacție ca și ciplatinul ceea ce sugerează transformarea carboplatinul în cisplatin. În cazul oxalilplatinului mai întâi se formează [(OH)(Cl)(DACH)]Pt care reacționează cu L-met și se rezultă [(met)(Cl)(DACH)]Pt. S-a arătat astfel că reactivitatea cisplatinului, carboplatinului și oxalilplatinului depind de natura mediului de reacție. Această diferență de reactivitate în funcție de mediul de reacție pot explica în parte diferențele terapeutice. /27/

II.10.5 Compuși ai Transplatinului

Studii mai vechi au arătat că datorită geometriei sale, transplatinul este inactiv și pentru a obține efecte terapeutice acesta trebuie administrat în doze destul de mari. În 1991 s-a arătat că înlocuirea ligandului NH3 cu grupe care nu produc împiedicări sterice se obțin compuși cu citotoxicitate asemănătoare cu a cisplatinului. Primul exemplu are drept liganzi amine cu structură plană și apoi o varietate de compuși trans[PtCl2LL’] au fost sintetizați și evaluați.

Figura II.10.5.1. Compuși transplatinați ca potențiali agenți anticancer

În general, citotoxicitatea acestor compuși este echivalentă cu a cisplatinului, arătând rezultate și în cazul celulelor rezistente la cisplatin. În multe cazuri activitatea unui complex trans a fost comparată cu cea a izomerului cis. Mai târziu această observație a fost confirmată pentru mulți compuși trans; exemple de liganzi implicați sunt: cha, iminoeteri, piperazină, piperidină, precum și amine cu împiedicare sterică precum izopropil-amina. Deși citotoxicitatea in vitro este coparabilă cu a cisplatinului, încă nu s-a preparat un compus cu activitate excepțională in vivo. Aceasta arată că încă sunt probleme farmacocinetice datorate geometriei trans. Deși cea mai importantă diferență între cis- și transplatin este structura aducților cu ADN, trebuie să se țină cont și de difrențele chimice dintre cei doi izomeri. Solubilitatea este încă o problemă a compușilor trans; folosirea chelaților N,O în complecși precum [PtClNH3(N,O-piridin-2-acetat)] (în care cei 2 atomi de azot sunt așejați în trans) pot rezolva această problemă. Totuși poate considera că compușii transplatinați ar avea activitate antitumorală in vivo.

Figura II.10.5.2. Aducții formați de transplatin cu ADN

În cazul complecșilor precum 3, 6, care au un ligand cu structură plană ma mare au arătat că aducții formați cu ADN bicatenar se găsesc în proporție mai mare decât în cazul cis- sau transplatinului. Efectul steric al acestor liganzi plani este evidențiat în structura unică a aducților 1,2 bicatenar asemănători cu cele formate de cisplatin, un exemplu bun cum efectele sterice transformă un compus inactiv într-unul activ. Acest rezultat a fost confirmat prin prepararea compușilor monofuncționali trans[PtCl(9etilguanină)(NH3)(chinilină)] și compararea vitezelor de sustituție a Cl- din legăturile Pt-Cl cu G sau C (guanină sau citosină).

Complecșii transplatinați se leagă în diferite moduri de ADN. Efectele asupra celulelor date de acești aducți par a fi diferite de cele ale cisplatinului. Obținerea unor agenți transplatinați buni se poate face prin optimizarea parametrilor farmacocintici. /4/

II.10.6 Complecși polinucleari ai platinei II (di- și tri-)

Toți compușii derivați de la cisplatin, formează aproximativ aceiași tipuri de aducți cu ADN-ul și din această cauză induc aceleași efecte biologice. Această idee a dus la ipoteza dezvoltării unor compuși structural diferiți de cisplatin, care ar putea forma alte tipuri de actucți cu ADN-ul, și ar rezulta compuși cu un spectru de activitate mai larg decât al compusului de la care provine. Din punct de vedere celular, semnalele date de celule (structura și conformația aducților Pt-ADN din fig. 37) trebuie să producă altfel de semnale, iar recunoașterea proteinelor și efectele platinării să fie diferite, ceea ce ar însemna alterarea activității antitumorale. Cei mai studiați compuși diferiți de cisplatin sunt agenții polinucleari (bi- și tri-). Această întreagă clasă, reprezintă o nouă grupă de compuși ai platinei cu acțiune antitumorală. Un prim exemplu de compus din această clasă, care este deja în teste este BBR3464 (fig 38).

Compușii binucleari sunt flexibili și capabili de a crea o mare varietate de complecși diferiți din punct de vedere funcțional (pot fi bi- sau tetrafuncționali), al geometriei (ionii clorură pot fi în trans sau în cis). Pot varia și grupele care nu părăsesc ionul de platină din sfera de coordinare (NH3 sau molecule plane precum piridină sau chinolină). Poate varia chiar și lungimea sau flexibilitatea legăturii.

Figura II.10.6.1. Compuși platinați binucleari

Au fost studiate modificările produse ADN-ului de către diferiți compuși și apoi studiată activitatea și citotoxicitatea acestora. Era necesar să se concentreze atenția asupra unui număr limitat de compuși din seria 1,1/t,t (vezi fig. 37 pentru explicarea nomenclaturii) care păreau a avea activitatea antitumorală cea mai promițătoare și capacitatea de a se lega de ADN. Modificarea legăturilor este cea mai bună cale în vederea obținerii citotoxicității dorite. Prezența sarcinii sau a posibilității de a forma punți de hidrogen a ionului metalic central (în variantele: molecula tetraaminoplatinată, sau având o grupare poliamină cu sarcina electrică precum spermidină sau spermină), dau naștere la o serie de complecși cu o citotoxicitate mai însemnată decât speciile dinucleare simple. Activitatea lor biologică variază în funcție de lungimea lanțului sau de sarcină.

BBR3464. Un agent platinat trinuclear

Este primul medicament polinuclear care a intrat în teste în Iunie 1998, și primul compus care are o structură diferită de cea cisplatinului (fig. 38). Structura, derivată de la sistemele trinucleare, constă intr-un centru de platină, care contribuie doar la creșterea afinității în legarea de ADN prin interacții electrostatice și prin legături de hidrogen. Sarcina +4, prezența a cel puțin două sfere de coordinare ce conțin ionul de platină capabil să se lege de ADN, și consecințele legăturii, diferiențiază acest compus de cisplatină.

Figura II.10.16.2. BBR3464

În culturi de celule, BBR3464 este citotoxic la concentrații de 10-100 ori mai mici ca cisplatinul și arată activitate chiar și în cazul celulelor rezistente la cisplatin. Eficiența antitumorală este datorată structurii sale unice iar acest compus este activ în unele tumori (ex. ovarian) care sunt rezistente la cisplatin și la agenții de alchilare. Arată și o bună activitate în tumorile provocate de mutația proteinei 53 (p53

Studii farmacologice asupra celulelor au arătat o înțelegere crescută a compusului polinuclear cu sarcină electrică comparativ cu cisplatinul. Acest lucru este surprinzător deoarece, pentru ca „compușii clasici” să fie activi trebuia să fie neutri. Aceste date nu sunt suficiente pentru înțelegerea citotoxicității crescute a BBR-ului. S-a observat că BBR este eficient în tratarea leucemiei L1210/0 (leucemia umană) și a U2-OS (osteosarcoma umană) încă de la detecția acestora. Rezistența lor mărită și îndepărtarea foarte înceată arată că nu poate fi folosit la repararea ADN-ului. /4/

Legarea compușilor polinucleari platinați de ADN

Compușii platinați polinucleari sunt diferiți de complecșii platinați mononucleari deoarece leziunea provocată ADN-ului este mult mai mare atât prin legarea bicatenară cât și prin legarea monocatenară între cele două puncte de legare puntând exista până la patru baze de ADN. Consecințele structurale și conformaționale sunt și ele diferite. /4/

S-au încer cat și alți compuși polinucleari derivați de la BBR3464, dar nu a dat rezultate prea bune, și din acest motiv nu a intrat în testele clinice. /28/

Figura II.10.6.3. Compus polinuclear derivar de la BBR3464

Hidroliza compușilor platinați bi- și trinucleari

Hidroliza compușilor monofuncționali de tipul [PtCl(amină)3]+ (ex. [PtCl(dien)3]+ sau [PtCl(NH3)3]+) cât și a compușilor 1,1/t,t și 1,1/c,c dinucleari diferă de cea a cisplatinului. Constanta reacției de hidroliză este comparabilă, dar constanta vitezei de înlocuire a ionului clorură cu o moleculă de apă este prea mare și de aceea este preferată forma clorurată. Pentru complexul dinuclear [{trans-Pt(OH2)(NH3)}2μ-(H2N(CH2)6(NH2)]4+ valoarea pKa-ului este egală cu 5.62, care este mai mică decât a compusului cis[PtCl(OH2)(NH3)2]+ (pKa=6.41). Pentru compusul BBR3464 valoarea pKa-ului este aproximativ egală cu cea a compusului dinuclear anoalog, dar pKa-ul reacției de hidroliză a ionului clorură este mică, ceea ce înseamnă că la echilibru vom avea specia acvo într-un procent mare (cca. 30%). Valoarea pKa-ului de 5.62 pentru liganzii H2O este identică cu cea în cazul speciei dinucleare. Pe baza constantelor de echilibru și de disociere calculate. /4/

Reacții cu oligonucleotidele

Legarea AND-ului de compușii platinați polinucleari se caracterizează prin viteza de legare mare, legăturile sunt la mare distanță una de cealaltă, nerăsucirea AND-ului ca în cazul legării bifuncționale și rezultă o secvență specifică diferită de cea în cazul cisplatinului. S-a observat și preferința pentru grupe dG izolate sau pentru baze d(GG) dar se pot forma și altfel de aducți printre care 1,4GG și 1,6GG bicatenari și 1,5GG monocatenar, care au aproximativ aceiași energie.

Figura II.10.6.4. Aducții formați de AND cu BBR3464

Datorită existenței sarcinii electrice, de la +2 la +4, compușii polinucleari se leagă de AND mai repede decât cisplatin. Legarea compușilor dinucleari poliaminici cu amine în punte are loc mai repede în cazul BBR-ului, care arată că legarea se face mai degrabă prin legături ionice decât prin legături covalente. Schimbarea conformației din B în A și din B în Z în zonele poli dG*poli dC și poli dGdC*poli dGdC ale AND-ului sunt datorate compușilor platinați polinucleari. Forma B a AND-ului este favorizată de legarea prin C2H5Br, iar conversia în forma Z indusă de NaCl sau [Co(NH3)6]3+ la revenire trece tot în forma B. Conversia în forma A sau Z a AND-ului de către compușii platinați bi- și trinucleari este împiedicată, ceea ce indică că schimbările conformaționale sunt ireversibile. O caracteristică a compușilor polinucleari este abilitatea de a menține AND-ul în conformații neobișnuite în soluție. Realizara in vivo de a menține AND-ul în forma A dă posibilitatea acesteia de a se lega de proteinele precum cele implicate în transcripție. Funcția biologică a formei Z încă nu a fost elucidată în totalitate dar se pare că apare în urma polimerazei ARN-ului pe măsură ce AND-ul este transcris. “Blocarea” AND-ului în una din formele A sau Z de către compușii polinucleari îi afectează grav funcțiile. Antibioticele aplicate aducților cisplatin-AND nu recunosc aducții formați de AND cu compușii platinați di- și trinucleari.

Un lucru important este că BBR prferă să se lege de o singură spiră a AND-ului și nu de ambele. Comparând pe rând reacția BBR-ului cu o singură spiră a AND-ului, cu două sau cu o singură spiră a ARN-ului s-a arătat că are loc mai repede în cazul legării de o singură spiră și se produce o cantitate mai mare de aducți. Legarea BBR-ului de anumite conformații ale acizilor nucleici face ca rolul aducților formați printr-o singură spiră să aibă un rol mai mare în tratarea unor tumori comparativ cu cisplatin. AND-ul legat printr-o singură spiră este implicat în procesele de transcriere, replicare, recombinare și reparare și este recunoscut de mai multe proteine care se leagă monocatenar de AND. /4/

Zonele de legare ale BBR3464

Au fost preparați o serie de compuși atât dinucleri ([{trans-PtCl(NH3)2}2μ-(H2N(CH2)nNH2)]2+), trinucleari cât și aducții ce pot fi formați de aceștia mono- și bicatenar cu oligonucleotidele. Legarea a două unități platinate 1,2 monocatenar de două resturi de guanină adiacente este probabil aductul structural cel mai apropiat de cel al cisplatinului. Compușii dinucleari legați monocatenar deformează conformația ADN-ului diferit de modul în care o face cisplatinul. Legăturile realizate de către compușii dinucleari legați bicatenar de ADN nu sunt direcționate.

În general, aducții bicatenari ai ADN-ului produc leziuni mai grave decât aducții monocatenari în sinteze terminale ale ADN-ului sau ARN-ului în celulele tumorale și din această cauză ei pot reprezenta cauzele genotoxicității cauzate de BBR3464. În plus, aducții bicatenari sunt cei implicați în repararea enzimelor deoarece ei implică ambele catene ale ADN-ului și nu pot fi refăcuți folosind informațiile din catena complementară.

S-a arătat că acești compuși diferiți structural produc distrugeri ale ADN-ului puțin diferite de cele produse de cispaltin. Incapacitatea recunoașterii de către proteinele care se leagă de aducții ADN-cisplatin arată că asemănarea proprietăților anititumorale ale compușilor polinucleari ce cele ale cisplatinului nu sunt corecte. Rezultă că proprietățile anitumorale nu se mai bazează pe compuși derivați de la structura cisplatinului, compuși utili putând fi identificați prin analiza noii structuri.

S-au sintetizat și noi compuși binucleari platinați cu punți heterociclice (azol) și 4,4’-dipirazolilmetan. Acești noi agenți au un spectru de activitate diferit de cel al compușilor binucleari platinați cu punte amine liniare. /4/

Figura II.10.6.5. Compuși platinați dinucleari cu punți heterociclice

S-a arătat că complecșii ce conțin ca ligand etilendiamine substituite la N prezintă o bună activitate pe diferite tipuri de tumori. Cunoscând acest lucru și știind că compușii aromatici se pot intercala printre bazele din ADN s-au sintetizat o serie de noi compuși ai Pt(II) cu liganzi derivați de la N-benzil-1,3-propilendiamina. Complecșii din figura de mai jos au fost sintetizați pornind de la ligandul corespunzător și de la K2[PtCl4], reacția având loc în apă la temperatura camerei.

Figura II.10.6.6. Noi compuși ai Pt(II) folosiți în medicină

Toți acești complecși obținuți au fost testați în vederea stabilirii activității lor antitumorale. Deși rezultatele au fost satisfăcătoare, cercetările încă mai continuă în vederea stabilrii mecanismului exact de acțiune al acestor medicamente. /29/

Recent s-a arătat că compuși platinați ce conțin doi liganzi aminici în pozițiile cis unul față de celălalt sunt mai activi decât cisplatinul.

Figura II.10.6.7. Structura liganzilor diaminici

În acest sens s-au sintetizat noi complecși ai Pt(II) cu formula generală A2PtX2, A2= NH2CH(CH3)CH2NH(c-C5H9) (apcpa), NH2CH(CH3)CH2NH(c-C6H11) (apcha), X2= izopropilidenmalonat (IPM), 1,1’-ciclobutandicarboxilat (CBDCA), 2Cl și apoi s-au efcetuat teste antitumorale pe acești noi complecși.

Figura II.10.6.8. Reprezentarea ORTEP a complexului (S-apcha)Pt(CBDCA)*3H2O

Figura II.10.6.9. Reprezentarea ORTEP a complexului (S-apcha)Pt(IPM)*2.5H2O

Geometria adoptată de ionul metalic este plan pătrată ușor distorsionată datorită liganzilor care nu sunt identici. Cei 2 atomi de N din liganzi coordinați se găsesc în poziție cis unul față de celălalt. Din date spectrometrice reiese că acești complecși sunt stabili în soluții apoase. Liganzi dicarboxilici se coordinează prin cei doi atomi de oxigen din grupele hidroxi.

În urma testelor efectuate s-a arătat că toți acești complecși sunt mai mult sau mai puțin activi decât cisplatin. Complecșii în care X2= 2Cl sunt mai activi decât în cazul în care X2= dicarboxilat. Această diferență de activitate se datorează ușurinței cu care se pot îndepărta liganzii. /30/

II.10.7 Proprietăți antitumorale ale compușilor Pt (IV)

Încă de la publicarea primelor articole despre compușii platinați de către Barnett Rosenberg, acum 30 de ani, aceștiu s-au dovedit a fi buni agenți antitumorali. Cisplatin, primul medicamnet anticancer, și compușii derivați de la acesta sunt larg utilizați în tratarea cancerului pulmonar, ovarian, testicular. Se știe că ținta principală a medicamnetelor platinate este ADN-ul.

În prezent, cercetătorii din Olanda, studiază activitatea compușilor Pt(IV) ca agenți antitumorali. Se încearcă determinarea dacă acești compuși sunt medicamente sau comedicamente. Se pare că ei sunt mai întâi reduși la Pt(II) înainte de a ajunge la țintă. Un comedicament este un compus transformat de organism la o formă activă. Este folosită acestă metodă când medicamentul activ este prea toxic prin administrare directă, prea puțin absorbit, sau se distruge înainte de a-și atinge ținta.

Din punct de vedere cinetic Pt(IV) este mai inertă decât Pt(II), ceea ce înseamnă că compușii Pt(IV) sunt mai stabili în medii acide, deci pot rezista condițiilor existente în interiorul stomacului și deci pot fi administrate pe cale orală. Intersul pentru compușii Pt(IV) este mai mare datorită activității lor în cazul unor tumori care sunt rezistente la cisplatin. Complecșii aminici ai Pt(IV) cu ligadul chelatic trans-R,R-diaminociclohexan și alți anioni de coordinare, reacționează cu bazele din ADN precum 9-metilxantină și 9-metilhipoxantină. Natura acestor anioni, și structura bazelor din ADN, determină reactivitatea in vitro a compușilor Pt(IV). În cazul Pt(IV) se formează aceiași aducți cu ADN-ul ca și în cazul Pt(II) ceea ce înseamnă că mecanismul de împiedicare a replicării ADN-ului este același pentru Pt(II) cât și pentru Pt(IV). S-a demonstrat că reducerea la Pt(II) nu are loc întotdeauna. Se pare că Pt(IV) intră în celule printr-un mecanism diferit de cel al Pt(II), ceea ce indică faptul că totuși unii compuși ai Pt(IV) nu acționează ca comedicamente. /31/

II.11 Rodiu

Rodiul este unul din multele metale care nu au nici un rol pentru organismele vii, însă dacă acesta este prezent se elimină foarte greu. /11/

Complecșii rodiului cu ciclooctadiena și cu alte siteme deinice precum hexadiena prezintă activitate anticanceroasă, în special în cazul leucemiilor.

Figura II.11.1. Complecși ai rodiului

Derivatul acetilacetonat este activ 100% în cazul tumorilor ascitice, activitatea sa fiind comparabilă cu cea a cisplatinului. /12/

Figura II.11.2. Complex al rodiului folosit în medicină

Leișmania este o bloală produsă de o protozoare care afectează anual milioane de oameni. Ea afectează splina, ficatul și măduva spinării.

S-a arătat că unii compuși ai rodiului au activitate împotriva acetei protozoare. Tocmai din acest motiv s-au sintetizat 2 noi compuși ai rodiului: Rh(CO)2Cl(5-clor-2-metilmenzotiazol) și Rh(CO)2Cl(2-aminobenzotiazol). Se știe că benzotiazolul prezintă o bună activitate anti-fungică și anti-parazitică.

Testele biologice efectuate pe acești doi complecși au arătat că complexul format cu 2-aminotiazol prezintă o mai bună activitate împotriva acestei protozoare decât complexul format cu 5-clor-2-metilbenzotiazol. /32/

II.12 Ruteniu

Ruteniul nu are nici un rol biologic, dar este cancerigen pentru organism și se acumulează în oase. /11/

În încercarea de a obține compuși asemanători celor platinați, s-a cercetat mult obținerea celor care au reactivitatea asemănătoare cu a celor platinați. În timp ce compușii analogi cu nichel și paladiu sunt prea reactivi din punct de vedere cinetic, aminele cu osmiu si iridiu sunt prea inerte pentru a putea fi folosite ca medicamente. Ruteniul și rodiul formează cei mai promițători compuși, deși nici un compus nu a fost încă introdus în uz. În cazul complecșilor aminați ai ruteniului de forma [RuCl4(NH3)6-n]2+ (unde n=3, 4, 5), compusul fac[RuCl3(NH3)3] a arătat cea mai bună activitate dar nu a fost suficient de solubil în apă pentru a putea fi făcute teste aprofundate. Complecșii aminați ai ruteniului se pot lega în multe moduri de ADN, fapt ce a fost descris de Clarke. Speciile acvo[Ru(H2O)(NH3)5]2+ preferă legarea de N7 din guanină, în timp ce metalele pot prefera și alte nucleobaze. GSH controlează legarea complecșilor aminați ai ruteniului de ADN: reducerea compusului [ClRu(NH3)5]2+ ce conține Ru+3 la Ru+2 de către GSH crește posibilitatea de legare de ADN, dar la un raport al concentrațiilor GSH/Ru>1 legarea de ADN este împiedicată de formarea compusului [(GS)(NH3)Ru+3]. Legarea covalentă a tran[H2OpyRu(NH3)4]2+ de ADN are loc specific la N7 din guanină. Ligandul piridină ajută la stabilizarea speciei Ru+2, și poate duce și la disproporționarea speciei generate Ru+3 în Ru+2 și Ru+4. Distrugerea oxidativă a ADN-ului prin oxidarea bazei catalizate guanină are loc în prezanța {Ru+3(NH3)5}-ADN. /4/

O mare varietate de complecși ai ruteniului, printre care complecși di- și trinucleari cu punți carboxilat au prezentat activitate antitumorală pe diferite animale. Complecșii de tipul [RuCl4(L)2]- în care L= imidazol, indazol au o bună activitate antitumorală. Ca transportori pot fi considerațe transferina și plasma, iar ADN-ul este considerat ținta finală. Înlocuirea unui ligand DMSO (dimetilsulfoxid) din complecșii cis/trans-[RuCl2(DMSO)4] cu liganzi imidazol a dus la obținerea unui posibil medicament denumit NAMI-A. Mecanismul de acțiune al acestui medicament nu este legat de legarea de ADN, el fiind un agent antimetastatic. Metastaza (procesul prin care creșterea tumorii deviază de la cea inițială) este legată de angiogeneză, un proces dinamic care implică formarea unor noi vasa de sânge.

Figura II.12.1. Medicament pe bază de ruteniu, NAMI-A

Detaliile moleculare prin care NAMI-A își exercită propritățile antimetastatice „in vivo” nu au fost elucidate definitiv, și pot avea loc prin mecanisme multiple. În organism medicamentul NAMI-A suferă o serie de reacții de schimb a liganzilor până ce ajunge la o formă stabilă care reprezintă și forma activă a acestui medicament. Solubilizarea NAMI-A împlică pierderea atât a ionilor clorură cât și a ligandului DMSO. Acțiunea antimetastatică este întârziată sub influența unor variate condiții experimentale care produc solvatarea intermediarilor. Natura exactă a speciilor active este greu de identificat.

Un lucru remarcabil în legatură cu aducții Ru-ADN este împiedicarea topoizomerazei II de către complecșii ai Ru cu arene [RuCl2(DMSO)(η6-C6H6)].

Modificări ale arenei a dus la compuși cu acțiune citostatica cu formula [arenăRu(en)Cl]+ (en= etilen). Structura cristalină a aductului 9-etilguanină, [(arenă)Ru(en)(9-Et-G)]2+ arată o îngrămădire între inelele de guanină și arenă. /33/

Complexul de mai jos este un agent antiparazitic foarte eficient.

Figura II.12.2. Complex al ruteniului antiparazitic

Ruteniul poate complexa anumite hidrocarburi aromatice, obținându-se astfel combinații cu activitate antitumorală. Complecșii formați sunt stabili și solubili în apă. Prin studii cinetice și termodinamice s-a arătat că mecanismul de acțiune al medicamentelor este diferit de cel al medicamentelor anticancer existente. /34/

Un nou compus al ruteniului cu formula [RuCl2(η6-toluen)(pta)] (RAPTA-T, pta=1,3,5-triazo-7-fosfoadamantan) a arătat, în urma studiilor că se poate lega de ADN la anumite valori ale pH-ului. /12/

Figura II.12.3. Complecși ai Ru biologic activi

S-au studoat și complecși dinucleari ai ruteniului pentru a vedea activitatea biologică a acestora iar rezultatele sunt asemănătoarele cu cele obținute în cazul compușilor mononucleari. /35/

Figura II.12.4. Compus dinuclear al ruteniului

II.13 Siliciu

Medicementele din clasa sulfonamidelor (care conțin grupa SO2NH) precum: sulfadiazin, sulfotiazol, sulfomerazin sunt folosite pentru tratarea unei arii largi de infecții umane și animale.

Compușii heterociclici ce conțin atât atomi de S cât și atomi de N sunt folosiți pentru obținerea complecșilor biologic activi. Bazele Schiff și complecșii metalici formați sunt bune antibiotice, antivirale și antitumorale, tocmai datorită structurii pe care o au.

Complecșii formați de Si(IV) cu sulfonamidele au atras atenția din ce în ce mai mult datorită importanței lor biologice. Se știe de asemenea că liganzii organici ce conțin S sunt anticarcinogeni, antibacterieni, tuberculostatici și antifungici. Activitatea complecșilor organosilicici în tratamentul rănilor și al tumorilor este datorat ionul metalic central (Si(IV)). Acesta este implicat în creșterea țesutului epitelial și al părului.

II.14 Staniu

Gruparea ditiocarbamat (NH2NHCS2-) a primit în ultimii ani o mai mare atenție datorită: (I) liganzilor care se pot obține prin introducerea de substituenți organici, modificându-se astfel proprietățile ligandului; (II) în urma interacției acestor donori cu ioni metalici se obțin geometrii și proprietăți diferite; (III) acești complecși sunt biologic activi.

Astfel, s-au sintetizat complecși pornind de la Ph2SnCl2 și baze Schiff obținute prin condensarea aldehidelor heterociclice cu S-benziditiocarbamat.

Figura II.14.1. Structura liganzilor

Spectrele IR au arătat că ligandul se coordinează la ionul metalic prin intermediul atomului de sulf din grupa tiolică. În aceste spectre apar și benzi posibile legăturilor Sn-N și Sn-Cl.

Figura II.14.2. Structura combințiilor complexe

S-a testat activitatea antibacteriană și antifungică a complecșilor formați. Complecșii organostanici sunt mai activi decât liganzii liberi ceea ce arată că complexarea crește activitatea liganzilor. Această creștere a activități biologice a complecșilor este datorată coordinării ligandului la ionul metalic prin intermediul sulfului tiocetonic și prin azotul azometinic. Compușii care conțin și un ligand clorură au o activitate mai scăzută decât cei care conțin doar liganzi organici, această activitate mai redusă fiind datorată legării ionului clorură prin intermediul grupării –N=C-S.

Este dificil de făcut o corelație exactă între structura și activitatea biologică a complcșilor. /36/

II.15 Stibiu

În pofida faptului că compușii stibiului au fost folosiți, din cele mai vechi timpuri în tratarea infecțiilor bacteriene, în zilele noastre ei au fost depășiți de antibiotice și de alte medicamente pe bază de compuși organici. Mulți compuși ai stibiului sunt încă folosiți ca agenți antiprotozari.

Unii cercetători au evidențiat că o serie de compuși wolframo-stibiat posedă activitate antivirală.

Un compus pe bază de wolfram și stibiu [(NH4)18(NaW21Sb9O86)17] a fost folosit în tratarea actorului Roch Hudson bolnav de SIDA. Nu s-a înregistrat nici o îmbunătățire terapeutică la pacienții infestați cu virusul HIV.

Cercetarea în domeniul medicamentelor antiparazitice a încetat din cauza problemelor financiare mari. Datorită rezistenței crescute la clorochină, folosit în tratarea malariei, și îmbolnăvirea a din ce în ce mai multor persoane a dus la obținerea unor noi compuși. Compuși ai stibiului (a, b) sunt folosiți în tratarea dereglărilor de comunicare. /4/

Figura II.15.1. Compuși ai stibiului

Figura II.15.2. Compus al stibiului

II.16 Titan

În Germania sunt utilizați doi compuși ai titanului. Compusul titanocen [TiCl2Cp2] (1 denumit și MTK4) și budotitanul (2), un derivat β dicetonat. Sunt compuși cu o structură destul de diferită (fig. 51). Există puține informații în legătură cu modul de acțiune al budotitanului care este de fapt un amestec de glicoli și apă datorită lipsei de solubilitate. Budotitanul este un amestec de trei izomeri cis la echilibru termic, deci nu au putut fi izolați izomerii puri. Hidroliza grupelor etoxi are loc rapid. Datorită lipsei de informații privind solubilizarea și a datelor asupra mecanismului de acțiune fac aproape imposibilă folosirea acestuia ca medicament.

Figura II.16.1. Compuși ai titanului

Modificarea structurii de bază a [TiCl2Cp2] implică: modificarea metalului, substituirea grupelor Cp și Cl precum și folosirea ionilor metaloceni pentru creșterea solubilizării.

Ținta principală a MTK4 este ADN-ul. Presupunerea că acest compus ar acționa asemănător cu cisplatinul, datorată asemănării distanțelor legăturilor Cl…Cl nu a fost dovedită experimental. Prin hidroliza compusului se presupune pierderea grupelor Cp precum și hidroliza legăturilor Ti-Cl. Interacțiile cu ADN-ul la pH=7 sunt foarte slabe iar aductul format nu poate activa procesul de formare a enzimelor și deci există un dubiu că ADN-ul nu este ținta acestui medicament. Interacția cu ADN-ul are loc prin intermediul grupelor fosfodiesterice. Alte efecte biologice observate pentru MTK4 includ împiedicarea protein chinazei C și a activității topoizomerazei II a ADN-ului, inhibarea activității colagenazei tip IV, fapte ce sugerează proprietățile antimetastatice. Titanul poate înlocuii fierul din transferină, ceea ce dă posibilitatea unui mecanism în interiorul celulelor. /4/

O serie de dihalogenuri metalocene au fost testate în vederea stabilirii activității lor antitumorale, iar rezultatele au fost peste așteptări.

Figura II.16.2. Dihalogenuri metalocene

Figura II.16.3. Hidroliza dihalogenurilor metalocene

Complexul cu cea mai mare activitate a fost cel al titanului care este activ pe o serie de tumori ascitice. Ceilalți titanoceni, sunt activi doar în cazul tumorilor animale. Titanocenul eset mai puțin toxic decât cisplatinul și cel puțin la fel de activ ca acesta.

2 complecși titanoceni carboxilați au fost și ei testați antitumoral, însă ei sunt activi doar în cazul tumorilor ascitice. /12/

Figura II.16.4. Complecși tionoceni carboxilați

O serie de complecși ai titanului IV prezintă activitate antimicrobiană. Această activitate antimicrobiană a medicamentelor este datorată geometriei piramidal pătrată adoptată de ionul metalic central.

II.17 Vanadiu

Vanadiul este componenta principală a unor enzime esențiale organismelor vii, dintre care cea mai importantă este nitrogenaza. Există anumite organisme marine în care concentrația de vanadiu este de 100 de ori mai mare decât concentrația vanadiului din apă.

Determinarea rolului vanadiului în sistemele biologice este în continuă creștere. Descoperirea proprietăților ionului vanadat asemănătoare insulinei a fost un imbold pentru a sporii cercetarea și obținerea de compuși ai vanadiului asemănători insulinei. Dereglarea metabolismului glucozei, chiar și prin absența insulinei secretate hormonal, sau rezistența la insulină duce la diabet. Potențialul compușilor asemănători insulinei se bazează pe administrarea orală, ca o mică proteină, care de fapt nu este activă oral. Ionul vanadat este eficient după administrarea orală, iar rolul lui este de creștere a parametrilor farmacocinetici și eficiența sa prin complexarea sa cu liganzi biologic compatibili.

Legarea insulinei de membrana extracelulară inițiază „cascada insulinei”, o serie de procese de fosforilare/defosforilare. Un posibil mecanism al V este înlocuirea fosfatului cu vanadat în starea de tranziție a proteinei tirozin fosfataza (PTF). În condiții fizologice normale, stările de oxidare ale V sunt +3, +4, +5. Speciile active în soluție sunt vanadat (amestec de HVO42-/H2VO4-) și vanadil VO2+. Ionul vanadil nu este un puternic inhibitor al PTF, deci acest cation are un alt mecanism prin care imită insulina.

Compușii de coordinare ai V+4, V+5 au fost testați ca imitatori ai insulinei. Compușii predominanți ai V+4 conțin gruparea V=O(L-L)2 (fig. 55), dar și complecși care conțin liganzi bidentați O,O; N,O; N,S; S,S au fost sintetizați și testați. Controlul labilității și înlocuirii liganzilor sunt criterii importante în vederea obținerii medicamentelor ce pot elibera ionul vanadat. Testele clinice s-au concentrat asupra ortovanadatului de sodiu și asupra compusului bis malato oxovanadiu. /4/

Figura II.17.1. Compuși ai vanadiului folosiți în tratarea diabetului

CAPITOLUL III

Alți compuși ce pot complexa cu ionii metalici

III.1 Altromicina B

Interacția antibioticului anticancer Altromicina B cu ionii metalici Cu(II), Pd(II), Pt(II) a fost studiată prin 1H-RMN, EPR, absorție electronică. Rezultatele obținute din RMN arată că Pt(II) și Pd(II) interacționează cu atomul de azot din grupa dietilamino de la C10 din dizaharid, în timp ce grupa epoxi de la C2 nu interacționează și rămâne intactă. Cu(II) interacționează diferit cu altromicina, fapt demonstrat de studiile EPR. Altromicina B coordinează Cu(II) prin atomul de oxigen fenolic de la C11 și prin gruparea carbonil de la atomul de carbon C12, în timp ce atomul de azot nu participă la coordinare. Prezența acestor ioni metalici crește stabilitatea altromicinei B în soluție. Acești complecși au fost studiați in vitro împotriva leucemiei K562, împotriva celulelor rezistente la doxorubicin și în cazul celulelor GLC4 din tumora de plămân care sunt sensibile și rezistente la doxorubicin. Activitatea complecșilor este mărită în cazul celulelor sensibile și rezistente comparativ cu medicamentul liber. Adăugarea de soluție 20% altomicină B coplexată cu platină este activă în cazul celulelor GLC4. /37/

III.2 Acidul maleic și baze heterociclice

Activitatea antifungică a combinațiilor complexe formate de ionii metalici Fe(III), Ni(II), Co(II), Cu(II) cu tiazolina este cunoscută încă din 1994 (Sangal și colegii). Tot în 1994 s-a arătat că complecșii formați de Cu(II), Ni(II) Co(II), Fe(III), Mn(II), Zn(II) cu acizii salicil-hidroxamici prezintă activitate antifungică mai mare decât a liganzilor singuri, cea mai mare activitate antifungică înregistrându-se în cazul complexului format de ionul metalic Co(II).

Bazele heterociclice au o mare importanță biologică și industrială, majoritatea heterociclilor fiind utilizați împotriva coroziunii, ca agenți antibacterieni, anticonvulsivi, antifungici. Derivatul clorurat al 8-hidroxichinolinei este un bun agent antibacterial și antifungic în timp ce derivatul diiodic este administrat pentru a prevenii deficiența de Zn în cazul animalelor. 3-aminopiridina este un puternic agent anticonvulsiv.

Au fost studiate și combinații complexe ale Co(II) și Fe(III) cu alți liganzi: acidul maleic și baze heterociclice (chinolina, izochinolina, 8-hidroxichinolina, piridina, 2-aminopiridina, 4-picolina) iar rezultatele au fost bune dar cercetările continuă în vedrea stabilirii exacte a mecanismului de acțiune. /38/

III.3 Acidul piridin-2,6-ditiocarboxilic

Acidul piridin-2,6-ditiocarboxilic are o mare afinitate pentru o mare varietate de ioni metalici. Constantele de stabilitate ale combinațiilor complexe formate de ionii metalici Fe(III), Co(II), Ni(II) sunt de aproximetiv 1033 (J.C. Stolworthy). Combinația complexă formată de Cu(II) este atât de puternică încât poate reacționa cu CCl4 obținându-se CO2.

Activitatea bacterială a acidului piridin-2,6-ditiocarboxilic este destul de importantă. În ceea ce privește combinațiile complexe formate, cele cu Fe(III), Co(II), Cu(II) au o activitate mărită, cea cu Na(I) prezintă aceiași activitate în timp ce combinația formată cu Zn(II) scade activitatea ligandului. /39/

III.4 p-clor-N-salicil anilina

Se știe că majoritatea compușilor organici biologica activi, devin și mai activi în urma coordinării lor la un ion metalic.

S-a încercat obținerea unei baze Schiff pornind de la reacția de cuplare dintre p-clor-anilina și aldehida salicilică, urmată de complexarea compuslui obținut cu diferiți ioni metalici (Co(II) și Cu(II)) în vederea studierii activității biologice a cmplecșilor obținuți.

Figura III.4.1. Obținrea bazei Schiff

Comparând spectrele IR ale ligandului și ale complecșilor obținuți reiese faptul că ligandul se coordinează bidentat la ionul metalic, coordinarea realizându-se prin intermediul atomului de azot azometinic și prin oxigenul din grupa hidroxil.

Figura III.4.2. Structura complexului obținut

În urma testelor biologice pe diferite tipuri de bacterii a reieșit că complecșii au o activitate mai mare decât a ligandului ceea ce arată că complexarea unui ion metalic la ligand crește considerabil activitatea acestuia. /40/

CAPITOLUL IV

Partea experimentală

IV.1 Introducere

Rodanina (2-tion-tiazolid-4-ona) este un derivat al tetrahidro-tiazolului și se prezintă sub formă de cristale galbene, solubile în apă.

Rodanina a fost studiată în ceea ce privește proprietațile sale chimice (participarea la reacții de diazotare și de cuplare, de alchilare, etc.), proprietațile fiziologice ale rodaninei și ale rodaninelor substituite (tratamentul diabetului, tratamentul antibacterial și antiviral în special pentru tratarea hepatitei A, antiinflamatorii, activitate bactericidă, etc.)

Rodanina, 3-aceto-rodanina, metil-rodanina și amino-rodanina împiedică dezvoltarea plantelor. În plus, aminorodaninele prezintă activitate insecticidă și antifungică. În schimb N-acetilamino-rodanina și N-benzoilamino-rodanina nu împiedică dezvoltarea lor normală. Concluzia care se trage este că gruparea amino liberă de la atomul de N-3 este responsabilă de această activitate a derivaților rodaninei.

Prin condensarea rodaninei cu aldehide și cetone aromatice s-au obținut derivați substituiți în poziția 3 care prezintă activitate bactericida și fungicidă.

Dintre utilizările rodaninei amintim, pe lângă cele datorate proprietăților lor fiziologice, menționate mai sus, faptul că rodanina este folosită în tehnica fotografică la obținerea emulsiilor fotosensibile utilizate în fotografia color.

O altă direcție de cercetare legată de rodanină o reprezintă aceea a combințiilor formate de aceasta cu diferiți ioni metalici.

Se știe că majoritatea metalelor tranziționale de clasă b preferă la coordinare liganzii tiolici. Legătura Me-S este mai puternică decât legătura Me-N sau Me-O care s-ar putea forma, deși diferența de elctronegativitate dintre metal și sulf este mai mică comparativ cu cea dintre metal și oxigen sau metal și azot. Complecșii formați au constante de instabilitate mici, ceea ce arată că legătura Me-S este puternică. Acest lucru este în corelație directă cu activitatea lor antimicrobiană. Activitatea antimicrobinană a complecșilor formați este mai mare ca a ligandului necoordinat iar creșterea activității este direct proporțională cu tăria legăturii dintre metal și ligand.

Din punct de vedere al chimiei coordinative, rodanina este un ligand cu multiple posibilități de coordinare, având în moleculă grupări ce conțin ca atomi potențial donori azotul, sulful și oxigenul. Astfel, au fost sintetizate combinații complexe ale rodaninei cu cupru(I), aur (III) și paladiu, etc. Au fost studiate reacții ale rodaninei cu metalele, de exemplu cu Ce(IV), reacție care conduce la descompunerea rodaninei cu formarea, într-o primă etapă, a CH2(SH)CO2H (acid mercapto-acetic) și HSCN.

În anul 1977 A.C.Fabretti și G.Peyronel au sintetizat câteva combinații complexe ale Zn(II), Cd(II), Hg(I) cu ligand rodanină și rodanină deprotonată.

S-au preparat o serie de complecși ai Ru(III) și ai Cu(II) cu 5(4’-fenildiazo derivați)-3-fenil-2-tioxo-4-tiazolidonă. Ligandul, în soluție, se coordinează bidentat la ionul metalic Ru(III). Complecșii formați de cupru au formula steochiometrică [Cu(HL)(OAc)n(H2O)(X)], unde X=H2O sau OAc și n=2, 4. Spectrele IR arată că ligandul se coordinează bidentat și formează cu ionul metalic un chelat cu 6 atomi în ciclu. S-au obținut și o serie de complecși ai 5(p-aminobenziliden)-rodanina cu Pd(II), Au(III), Ag(I), Ru(III), Hg(II), Cu(II), fiind studiată și structura acestor combinații complexe.

Derivați ai rodaninei, ca de exemplu 3(p-tlolisulfonamido) rodanina pot complexa cu diferiți ioni metalici (Cu(II), Ni(II), Co(II)). Acești complecși au fost caracterizați prin analize chimice și termice, conductivitate molară, susceptibilitate magnetică și prin spectre electronice și IR. Prin spectrele electronice s-a arătat că Cu(II) adoptă o geometrie tetragonală iar prin intemediul spectrelor IR s-a arătat că ligandul este bidentat și se coordinează la ionul metalic prin atomii de sulf și azot. /41/

Pornind de la datele din literatură conforma cărora rodaninele substituite prezintă activitatea antibacteriană, antituberculoasă, antimalarică, antifungică și antiparasitică chiar mai mare ca cea a rodaninei ne-am propus să studiem modul în care coordinarea acestor compuși organici la ioni metalici influențează modul acestora în sistemele biologice.

Rodaninele substituite folosite în partea experimentală ca liganzi sunt: o-HO-benzoil rodanina (L(1)H2), o-metoxi-benziliden rodanina (L(2)H), furfural rodanina (L(3)H) și rodanina (RdH). Liganzii utilizați prezintă activitate antibacterială pe Staphyloccocus și pe bacili gram-negativi. /42/

a) b)

c) d)

Figura IV.1.1. Rodanina și rodanine substituite: a) rodanina, b) L(1)H2, c) L(2)H, d) L(3)H

a)= rodanina (2-tion-tiazolid-4-ona)

b)= (o-HO-benziliden) rodanina

c)= (o-metoxi-benziliden) rodanina

d)= furfural-rodanina

Ca ioni metalici s-au utilizat Cu((II) și Zn(II) datorită importanței lor în sistemele biologice.

IV.2 Metode folosite

Spectrometria IR

Spectroscopia în infraroșu este o metodă spectrală de investigație, care se bazează pe studiul radiațiilor electromagnetice emise, absorbite sau reflectate de diferite sisteme.

Spectroscopia în infraroșu (IR) are o arie de utilizare relativ largă în domeniul chimiei combinațiilor complexe. Spectrele de absorbție în infraroșu pot fi utilizate atât pentru cercetări de structură cât și pentru analize cantitative și calitative. Principiul pe care se bazează obținerea lor este cel al iradierii probei și al măsurării absorbției razelor la trecerea prin aceasta. Reprezentarea grafică a absorbției radiațiilor de către substanță în funcție de frecvență (număr de undă) sau lungime de undă constituie spectrul de absorbție al substanței.

Prima ipoteză a unei corelații între spectrul IR și structura chimică a unei substanțe aparține lui Abney și Festing, după care în prealabil fundamentarea și dezvoltarea teoriei cuantice și a mecanicii ondulatorii au scos în evidență importanța spectroscopiei în infraroșu în cercetarea structurii moleculare.

Spectrele IR ale substanțelor sunt complicate din cauza multiplelor posibilități de vibrație și rotație ale atomilor, respectiv ale unor grupe de atomi din structura substanțelor.

Interpretarea teoretică riguroasă a acestor spectre este posobilă la structuri simple, considerându-le ca o compunere de mai mulți oscilatori, alcătuiți fiecare din doi atomi legați între ei. Prin compararea spectrelor unui număr mare de substanțe s-a stabilit că fiecare tip de legătură se manifestă prin una sau mai multe benzi care nu sunt decât puțin influențate de ceilalți atomisau de celelalte legături din structură.

Spectrele IR pot servi deci pentru a recunoaște prezența anumitor atomi și a naturii legăturii dintre ei.

Spectrele în infraroșu sunt determinate de aranjarea atomilor în spațiu, de masele lor, de energia legăturilor, de unghiurile dintre legături și de forțele dintre atomi. Spectrele liganzilor coordinați sunt diferite de de cele ale liganzilor necoordinați, datorită faptului că unghiurile dintre legături și lungimile legăturilor, cât și forțele interatomice din interiorul ligandului se modifică.

Diferențele dintre spectrele ligandului liber și cele ale combinațiilor complexe constau în:

schimbări ale poziției benzilor de absorție;

intensități diferite ale benzilor;

picurile din spectrele liganzilor liberi se pot scinda în mai multe componente apropiate între ele.

Totuși, rareori este posibil să se dea o singură interpretare schimbărilor observate deoarece chiar și când se folosesc liganzi simpli, nu este întotdeauna posibil să se facă o singură asociere între benzile spectrale și modul de vibrație.

IV.3 Date experimentale și discuții

În scopul obținerii unor combinații complexe cu liganzi rodanină și rodanine substituite, s-au studiat sistemele:

M(CH3COO)2·nH2O : ligand,

unde M= Cu(II) sau Zn(II) iar ligand= rodanina, o-HO-benziliden rodanina, o-metoxi-benziliden rodanina sau furfural rodanina, folosindu-se un raport molar al componentelor de 2 : 1.

S-au izolat combinații complexe sub forma unor produși insolubili în apă și greu solubili în acizi minerali concentrați a căror culoare variază de la galben deschis la maro închis.

IV.3.1 Combinații complexe cu ligand o-HO-benziliden rodanina

IV.3.1.1 Sinteza și analiza combinațiilor complexe

Obținerea combinației (1). Se dizolvă 2.5 mmoli (0.5g) acetat de cupru monihidratat (Cu(CH3COO)2·H2O) în 50 mL metanol. Se adaugă 1.25 mmoli (0.3g) o-HO-benziliden rodanină. Se agită timp de 3 ore când se obține un precipitat de culoare maro deschis. Se filtreză precipitatul obținut pe hârtie de filtru, se spală cu metanol și se usucă.

Obținerea combinației (2). Din sistemul Zn(CH3COO)2·2H2O):L(1)H2, pentru un raport molar 2:1, folosind ca solvent atât metanol cât și etanol, în aceleași condiții ca pentru compusul (1) nu s-a reușit izolarea unei combinații a zincului.

Rezultatele analizei elementare pentru compusul (1) sunt prezentate în tabelul următor.

Tabelul IV.3.1.1 Analiza elementară pentru compuși (1) și (2)

IV.3.1.2 Spectre IR

Spectrele IR ale combinațiilor complexe obținute s-au întegistrat în domeniul 400-4000 cm-1 și au fost interpretate pe baza datelor din litaratură.

Spectrele IR ale combinațiilor complexe obținute au fost interpretate în comparație cu cel al ligandului pentru a evidenția modificările acestuia în urma coordinării.

Principalele maxime de absorție în spectrele IR ale combinației complexe (1) și ale o-HO-benziliden rodaninei sunt prezentate în tabelul IV.3.1.2

Tabel IV.3.1.2. Principalele maxime de absorție (cm-1) în spectrele IR ale complecsului (1) și ale o-HO-benziliden rodaninei

Din spectrul IR al combinației complexe (1) se pot desprinde următoarele concluzii:

în spectrul combinației complexe benzile caracteristice ligandului apar puțin deplasate și au o intensitate mai redusă decât în spectrul ligandului liber;

benzile caracteristice hidroxilului fenolic nu mai apar în cazul complexul ceea ce îneamnă că ligandul este coordinat în forma deprotonată;

deplasarea în spectrul combinațiiei complexe spre numere de undă mai mari a benzii caracteristice grupării CNC indica o posibilă coordinare a ligandului prin atomul de azot;

deplasarea spre numere de undă mai mari a benzii grupei NH sugerează faptul a ligandul se coordinează în forma deprotonată;

în spectrul combinației complexe apar și benzi corespunzătoare apei, ceea ce arată prezența apei în complex;

Dina analiza elementară și spectrele IR se pot trage următoarele concluzii:

pe baza analizei elemetale efectuate s-a stabilit formula moleculară a combinației complexe (1) obținute: [Cu2(L(1))2(OH2)6];

– din spectrele IR reiese faptul că ligandul o-HO-benziliden rodanina se coordinează la ionul de cupru bidentat, coordinarea făcându-se prin atomul de azot din gruparea NH și prin atomul de oxigen din gruparea hidroxil fenolică.

IV.3.2 Combinații complexe cu ligand o-metoxi-benziliden rodanina

IV.3.2.1 Sinteza și analiza combinațiilor complexe

Obținerea combinației (3). Se dizolvă 2.5 mmoli (0.5g) acetat de cupru monihidratat (Cu(CH3COO)2·H2O) în 50 mL metanol. Se adaugă 1.25 mmoli (0.3g) o-HO-benziliden rodanină. Se agită timp de 3 ore când se obține un precipitat de culoare maro. Se filtreză precipitatul obținut pe hârtie de filtru, se spală cu metanol și se usucă.

Obținerea combinației (4). Se dizolvă 2.28 mmoli (0.5g) acetat de zinc dihidratat (Zn(CH3COO)2·2H2O) în 50 mL metanol. Se adaugă 1.14 mmoli (0.29g) o-HO-benziliden rodanina. Se agită timp de 3 ore când se obține un precipitat galben deschis. Se filtreză precipitatul obținut pe hârtie de filtru, se spală cu metanol, apoi se usucă.

Rezultatele analizei elementare pentru complecșii (3) și (4) sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Tabelul IV.3.2.1 Analiza elementară pentru compuși (3) și (4)

IV.3.2.2 Spectre IR

Spectrele IR ale combinațiilor complexe obținute s-au întegistrat în domeniul 400-4000 cm-1 și au fost interpretate pe baza datelor din litaratură.

Spectrele IR ale combinațiilor complexe obținute au fost interpretate în comparație cu cel al ligandului pentru a evidenția modificările acestuia în urma coordinării.

Principalele maxime de absorție în spectrele IR ale combinațiilor complexe (3), (4) și ale ligandului o-metoxi-benziliden rodanina sunt prezentate în tabelul următor:

Tabelul IV.3.2.2. Principalele maxime de absorție (cm-1) în spectrele IR ale complecșilor (3), (4) și ale o-metoxi-benziliden rodaninei

Din spectrele IR ale combinațiilor complexe (3) și (4) se pot desprinde următoarele concluzii:

în spectrele combinațiilor complexe benzile caracteristice ligandului apar puțin deplasate și au o intensitate mai redusă decât în spectrul ligandului liber;

deplasarea bezilor ce apațin grupei C=S din tiocarbonil III și tiocarbonil IV indică coordinarea prin sulful tiocarbonilic;

deplasarea în spectrul combinațiiei complexe spre numere de undă mai mici a benzii caracteristice grupării CNC poate indica o posibilă coordinare a ligandului prin atomul de azot.

deplasarea benzilor caracteristice grupării NH indică faptul că ligandul se coordinează deprotonat la ionul metalic;

se observă în spectrul combinaților complexe apariția benzilor caracteristice ionului acetat, ceea ce indică prezența acestuia în combinația complexă;

prezența benzii largi în spectrul complexului format de cupru în jurul valorii de 3500 cm-1 indică prezența moleculelor de apă.

Din analiza elementară și spectrele IR se pot trage următoarele concluzii:

pe baza analizei elemetale efectuate s-au stabilit formulările moleculare pentru combinațile complexe (3): [Cu2(L(2))2(OAc)2(OH2)4], și (4): [Zn2(L(2))2(OAc)2];

din spctrele IR ale combinațiilor complexe și ale ligandului reiese faptul că ligandul se coordizeană bidentat la ionii metalici: prin S-ul tiocarbonilic și prin N-ul din gruparea NH.

IV.3.3 Combinații complexe cu ligand furfural-rodanina

IV.3.3.1 Sinteza și analiza combinațiilor complexe

Obținerea combinației (5). Se dizolvă 2.5 mmoli (0.5g) acetat de cupru monihidratat (Cu(CH3COO)2·H2O) în 50 mL metanol. Se adaugă 1.25 mmoli (0.2641g) furfural rodanină. Se amestecă timp de 3 ore când se obține un precipitat de culoare maro. Se filtreză precipitatul obținut pe hârtie de filtru, se spală precipitatul cu metanol, apoi se usucă.

Obținerea combinației (6). Se dizolvă 2.28 mmoli (0.5g) acetat de zinc dihidratat (Zn(CH3COO)2·2H2O) în 50 mL metanol. Se adaugă 1.14 mmoli (0.2407g) furfural rodanina. Se agită timp de 3 ore când se obține un precipitat galben deschis. Se filtreză precipitatul obținut pe hârtie de filtru, se spală cu metanol și se usucă.

Rezultatele analizei elementare pentru complecșii (5) și (6) sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Tabelul IV.3.3.1 Analiza elementară pentru compuși (5) și (6)

IV.3.3.2 Spectre IR

Spectrele IR ale combinațiilor complexe obținute s-au întegistrat în domeniul 400-4000 cm-1 și au fost interpretate pe baza datelor din litaratură.

Spectrele IR ale combinațiilor complexe obținute au fost interpretate în comparație cu cel al ligandului pentru a evidenția modificările acestuia în urma coordinării.

Principalele maxime de absorție în spectrele IR ale combinațiilor complexe (5), (6) și ale ligandului furfural rodaninei sunt prezentate în tabelul următor:

Tabelul IV.3.2.2. Principalele maxime de absorție (cm-1) în spectrele IR ale complecșilor (5), (6) și ale furfural rodaninei

În urma analizării spectrelor IR ale ligandului și ale celor doi complecși formați de acesta putem desprinde următoarele concluzii:

în spectrele combinațiilor complexe benzile caracteristice ligandului apar puțin deplasate și au o intensitate mai redusă decât în spectrul ligandului liber;

deplasarea bezilor ce apațin grupei C=S din tiocarbonil III și tiocarbonil IV pot indica coordinarea prin sulful tiocarbonilic;

deplasarea în spectrul combinațiiei complexe spre numere de undă mai mici a benzii caracteristice grupării CNC indică o posibilă coordinare a ligandului prin atomul de azot.

deplasarea benzilor caracteristice grupării NH arată faptul că ligandul se coordinează deprotonat;

se observă în spectrul complacșilor prezența benzilor caracteristice ionului acetat, ceea ce indică prezența acestuia în combinația complexă;

prezența benzii largi în spectrul combinațiilor complexe în jurul valorii de 3400 cm-1 indică prezența moleculelor de apă..

Din analiza elementară și spectrele IR se pot trage următoarele concluzii:

pe baza analizei elemetale efectuate s-au stabilit formulările moleculare pentru combinațile complexe (5): [Cu2(L(3))2(OAc)2(OH2)4], și (6): [Zn2(L(3))2(OAc)2(OH2)4];

din spctrele IR ale combinațiilor complexe și ale ligandului reiese faptul că ligandul se coordizeană bidentat la ionii metalici: prin S-ul tiocarbonilic și prin N-ul din gruparea NH.

IV.3.4 Combinații complexe cu ligand rodanină

IV.3.4.1 Sinteza și analiza combinațiilor complexe

Obținerea combinației (7). Se dizolvă 2.5 mmoli (0.5g) acetat de cupru monihidratat (Cu(CH3COO)2·H2O) în 50 mL metanol. Se adaugă 1.25 mmoli (0.17g) rodanină. Se amestecă timp de 3 ore când se obține un precipitat de culoare maro închis. Se filtreză precipitatul obținut pe hârtie de filtru, se spală precipitatul metanol, apoi se usucă.

Obținerea combinației (8). Se dizolvă 2.28 mmoli (0.5g) acetat de zinc dihidratat (Zn(CH3COO)2·2H2O) în 50 mL metanol. Se adaugă 1.14 mmoli (0.15g) rodanină. Se agită timp de 3 ore când se obține un precipitat galben deschis. Se filtreză precipitatul obținut pe hârtie de filtru, se spală cu metanol, apoi se lasă să se usuce.

Rezultatele analizei elementare pentru complecșii (7) și (8) sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Tabelul IV.3.4.1 Analiza elementară pentru compuși (7) și (8)

IV.3.4.2 Spectre IR

Spectrele IR ale combinațiilor complexe obținute s-au întegistrat în domeniul 400-4000 cm-1 și au fost interpretate pe baza datelor din litaratură.

Spectrele IR ale combinațiilor complexe obținute au fost interpretate în comparație cu cel al ligandului pentru a evidenția modificările acestuia în urma coordinării.

Principalele maxime de absorție în spectrele IR ale combinațiilor complexe (7), (8) și ale ligandului rodanină sunt prezentate în tabelul următor:

Tabelul IV.3.4.2. Principalele maxime de absorție (cm-1) în spectrele IR ale complecșilor (7), (8) și ale rodaninei

În urma analizării spectrelor IR ale ligandului și ale celor doi complecși formați de acesta putem desprinde următoarele concluzii:

în spectrele combinațiilor complexe benzile caracteristice ligandului apar puțin deplasate și au o intensitate mai redusă decât în spectrul ligandului liber;

coordinarea prin sulful tiocarbonilic poate fi indicată prin deplasarea bezilor ce apațin grupei C=S din tiocarbonil III și tiocarbonil IV;

deplasarea în spectrul combinațiiei complexe spre numere de undă mai mici a benzii caracteristice grupării CNC poate indica o posibilă coordinare a ligandului prin atomul de azot.

deplasarea benzilor caracteristice grupării NH la numere de undă mai mari indică faptul că rodanina se coordinează deprotonată;

se observă în spectrul combinațiiilor complexe apariția benzilor caracteristice ionului acetat, ceea ce indică prezența acestuia în complecși;

prezența benzii în jurul valorii de 3500 cm-1 indică prezența moleculelor de apă.

Din analiza elementară și spectrele IR se pot trage următoarele concluzii:

pe baza analizei elemetale efectuate s-au stabilit formulările moleculare pentru combinațile complexe (7): [Cu2(Rd)2(OAc)2(OH2)4], și (8): [Zn2(Rd)2(OAc)2(OH2)4];

din spctrele IR ale combinațiilor complexe și ale ligandului reiese faptul că ligandul rodanină se coordizeană bidentat la ionii metalici: prin atomul de sulf tiocarbonilic și prin atomul de azot din gruparea NH, care este deprotonat.

IV.4 Analiza microbiologică

În cadrul analizei microbiologice s-au realizat o serie de teste pe diferite pentru a vedea dacă activitatea biologică a liganzilor este modificată sau nu prin coordinarea ionilor metalici.

S-au efectuat două antibiograme, una pe Proteus vulgaris și una pe Candida albicans și o antifungigramă pe Staphylococcus aureas pentru a vedea dacă activitatea biologică a combinațiilor complexe sintetizate este diferită de cea a liganzilor.

Tabelul IV.4.1 Activitatea biologică a compușilor obținuți

.

R= rezistent; +++= activitate mărită

+= o ușoară activitate; ++++= foarte activ

++= activ,

Din testele biologice efectuate reiese că dintre compușii sintetizați prezintă activitate biologică mărită cele formate de zinc. Dintre complecșii cuprului doar cel cu rodanina prezintă o ușoară activitate, dar nu la fel de bună ca a celor cu zinc.

Dintre liganzii studiați se știe că rodanina prezintă activitate împotriva celor trei tipuri de microorganisme, iar din cei trei liganzi noi doar o-HO-benziliden rodanina este activă pe Staphyloccus. Prin coordinarea L(1)H2 la Cu(II) se obține o combinație complexă care nu mai prezintă activitate antimicrobiană.

L(2)H nu prezintă activitate antibacteriană și nici antifungică. Prin coordinarea acestui ligand la Cu(II) se obține o combinație complexă care nu prezintă activitate antibacteriană și nici antifungică. Prin coordinarea ligandului la Zn(II) se obține o combinație complexă care este foarte activă pe toate cele trei tipuri de microorganisme testate.

Ligandul L(3)H nu prezintă activitate antibacteriană și nici antifungică. Prin coordinarea acestui ligand la Cu(II) se obține o combinație complexă care nu este activă antibacterial și nici antifungic. Prin coordinarea ligandului la Zn(II) se obține o combinație complexă care este activă doar pe Candida albicans și pe Staphyloccocus aureas.

Prin coordinarea ligandului rodanină la Cu(II) se obține o combinație complexă care prezintă o ușoară activitate antibacterială și antifungică.

Ca o concluzie putem spune că în urma coordinării liganzilor la un ion metalic le crește activitatea biologică iar compușii cu activitate mărită sunt cei formați de zinc.

IV.5 Metode de analiză și tehnici de lucru

Analiza chimică elementală pentru compușii obținuți s-a efectuat în modul urmator:

zincul (II) s-a dozat volumetric cu EDTA în prezența indicatorului eriocrom negru T;

cuprul (II) s-a dozat volumetric cu Na2S2O3;

sulful s-a dozat gravimetric sub formă de BaSO4.

Spectrele de vibrație IR au fost înregistrate în domeniul 400 – 4000 cm-1 la un spectrometru BRUCKER VECTOR 22, folosind tehnica pastilării cu KBr.

CONCLUZII

S-au prezentat combinațiile complexe și activitate alor biologică pe care le formează diferiți ioni metalici care au sau nu importanță pentru sistemele biologice.

S-au obținut și caracterizat (analiză elementală și spectrometria IR) combinații complexe ale cuprului și ale zincului cu rodanina și cu rodanine substituite (o-HO-benziliden rodanina, o-metoxi-benziliden rodanina, furfural rodanina).

În urma analizelor chimice efectuate și pe baza informațiilor obținute din spectrele IR, conform și informațiilor existente în literatură, s-au propus formulele moleculare pentru combinațiile complexe sintetizate.

În urma analizelor microbiologice efectuate (două antibiograme pe Proteus vulgaris și Candida albicans și o antifungigramă pe staphyloccocus aureas) s-a constat că din toți complecșii sintetizați, activitatea cea mai mare o au combinațiile complexe formate de zinc. Dintre combinațiile formate de cupru, doar cea cu rodanina prezintă activitate biologică.

BIBLIOGRAFIE

1. Mircea Nicolae Pălimaru, Alexandra Iordan, A.Cecal, Chimie bioanorganică generală, Editura Universității Alexandru Ioan Cuza, Iași 1998;

2. M. Străjescu, F. Teodor, Elemente de chimie bioanorganică, Editura Dacia, Cluj –Napoca 1979;

3. I.Grecu, L.Enescu, M. Neamțu, Implicații biologice și medicale ale chimiei anorganice, Editura Junimea, Iași 1982;

4. Angelique Y. Louie and Thomas J. Meade, Chem. Rev., 1999, 99, 2711 – 2734;

5. N. Farrell, Chem. Rev., 2003, 809 – 840;

6. P. Calamai, S. Carotti, A. Guerri, T. Mazzei, L. Messori, E. Mini, P. Orioli, G.P. Speroni, Anti-Cancer Drug Design, 13 (1), january 1998, 67-80;

7. Edward R.T. Tiekink, Gold Derivates for Cancer Treatment, Singapore;

8. Simon P Frieker, Renato Skerjl, Beth R Cameron, Renee Mosi, Yongbao Zhu, AnorMED, Canada;

9. Peter J. Barnard, Y.Y. Ho, Murray V. Baker, A. Day, Susan J. Berners-Priece, Gold-Phosphine and Gold-Carbene Complexes as Potential Mithocondrial Targeting Antitumor agents, Australia;

10. Peter J. Sadler and Zijian Guo, Pure & Appl. Chem., 1998, 70 (4), 863 – 871;

11. www.en.wikipedia.com;

12. Gabriela Gurau, Trnsition Metal Complexes with Antytumor Activity, The University of Alabama, 2003;

13. D.C. Ware, H.R. Palmer, F.B. Prujin, R.F. Anderson, P.J. Brothers, W.A. Denny, W.R. Wilson, Anti-Cancer Drug Design, 13 (2), 1998, 81-103;

14. Malachy McCann and Majella Geraghty, National Univ of Ireland, Mynooth, 2001;

15. Guangguo Wu, Guoping Wang, Xachun Fu and Langguan Zhu, Molecules, 2003, 8, 287 – 296;

16. Michael Devereux, Malachy McCann, Denis O’Shea, Mark O’Connor, Eileen Kieley, Vickey McKa, Declan Naughton, anna Fisher, Andrew Kellett, Maureen Walsh, Denise Egan, and Carol Deegan, Bioinorganic Chem and App, 2006, 80823, 1 – 11;

17. Irena Kostova, Georgi Momekov, Tzventomia Tzanova, and Margarita Karaivanova, Bioinorganic Chemi and App, 2006, 25651, 1 – 9;

18. Petra Heffeter, Michael A. Jakupec, Wilfried Körner, Stefan Wild, Nikolai Graf von Keyserlingk, Leonilla Elbling, Haralabos Zorbas, Alla Korynevska, Siegfried Knasmüller, Hedwig Sutterlüty, Michael Micksche, Bernhard K. Keppler and Walter Berger, Biochem Pharm, 71 (4), 2006, 426-440;

19. Sebastian Bellu, Estela Hure, Marcela Trape, Marcela Rizzotto, Emma Sutich, Mirna Sigrist, Virtudes Moreno, Nova, 2003, 26 (2), 188 – 192;

20. Wiley-VCH, Weinheim, Platinum Metals Rev., 1999, 43 (3), 103 – 104;

21. Dufful S.B., Robinson B.A, Clin. Pharmacokinet, 33 (3), 1997, 161-183;

22. S.I. Akiyama, Z.S. Chen, T. Sumizawa, T. Furukawa, Anti-Cancer Drug Design, 14 (2), 1999, 143-151;

23. J. Holford, F. Raynaud, B.A. Murrer, K. Grimaldi, J.A. Hartley, M. Abrams, L.R. Kelland, Anti-Cancer Drug Design, 1998, 13 (1);

24. Nagai N., Okuda R., Kinoshita M., Ogata H., J Pharrm Pharmacol, 48 (8), 1998, 918-924;

25. Screnci D., Er H.M., Hambley T.W., Galettis P., Brouwer W., McKeage M.J., Br. J. Cancer, 76 (4), 1997, 502-510;

26. Trevon W. Hambley, Edwina C.H. Ling, Shaun O’Mara, Mark J. McKeage, Pamela J. Russell, J of Biol Inor Chem, 5 (6), 2000, 675-681;

27. Oliver Heudi, Sophie Mercier-Jobard, Annie Cailleux, Pierre Allain, Biopharmaceutics, 20 (2), 1999, 107-116;

28. Hasan Tayyen, Fazhul Huq, Philip Beale, Studies on new metal-based anticancer drugs, 2003, 1 – 3;

29. Mauro Vieira de Almeida, Ana Paula Soares Fontes, Richard Nielton Berg, Eloi Tiexiera Cesar, Emanoel de castro Antunes Felico, and Jose Dias de Souza Filho, Molecules, 2002, 7, 405 – 411;

30. Eun Ju Lee, Moo-Jin Jun, and Youn Soo Sohn, Bull Korean Chem Soc, 1999, 20 (12), 1469 – 1474;

31. E.G. Talman, Y. Kidani, L. Mohrmann, J. Reedijk, Platinum Metals Rev, 43 (2), 1999, 61 – 62;

32. C.M. Messa-Valle, V. Moraleda-Lindez, D. Craciunescu, A. Osuna, Mem Inst Oswaldo Cruz, 1996, 91 (5), 625 – 633;

33. Paul J. Dyson and Gianni Sava, Dalton Trans, 2006, (16), 1929 – 1933;

34. Yaw Kai Yan, Michael Melchart, Abraha Habtemariam and Peter J. Sadler, Chemical Comunications, 2005, 4764 – 4776;

35. Jayden A. Smith, J. Grant Collins, Bradley T. Patterson and F. Richard Keeane, Dalton, Trans., 2004, 9, 1 – 7;

36. Har Lal Singh and A. K. Varshney, Bioinorganic Chem and App, 2006, 23245, 1 – 7;

37. Nikilas Nikolis, Constantinos Methenitis, George Pneumatikakis, Marina ML, J of Inor Biochem, 89 (1-2), 2002, 131-141;

38. M. Saidul Islam, Md. Belayet Hossain and Md. Yeamin Reza, J. Med. Sci., july/sept 2003, 3 (4), 289 – 293;

39. J. L. Sebat, A. J. Paszcznki, M. S. Cortese, and R. L. Crawford, Aplied and Enviromental Microbiology, 2001, 3934 – 3942;

40. Javel Iqbal, Syed Ahmad Tirimizi, Feroza Hamid Wattoo, Muhammad Imran, Muhammad Hanid Sarwan Wattoo, Shahida Sharfuddin, Shomailar Latif, Turk Biol, 2006, 30, 1 – 4;

41. A. A. El-Bindary, A. Z. El-Sonbati, R. M. Ahmed, , Spectrochemica Acta A, 2002, 333 – 339;

42. Nicolae Rășanu, Gabriela Stanciu and Simona Lupșor,, Ovidius Univ Annals of Chem, 2005, 16 (2), 1 – 3;

43. G. Socrates, Infrared Chracateristic Frequencies, J. Wiley & Sons, New York, 1994;

44. K. Nakamoto, Infrared Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Wiley, New York, 1986;

45. A. T. Balaban, M. Banciu, I. Pogany, aplicații ale metodelor ficice în chimiaorganică, Editure Științifică și Enciclopedică, București, 1983;

46. G. B. Deacon, J. R. Philips, Coord. Chem. Rev., 33 (227), 1980;

47. H. J. D. Dorman and S. G. Deans, J of App Microbio, 2000, 88, 308 – 316;