Articolo metodologico

Ammide Accoppiamento di reazione per la sintesi di leganti a base di Bispyridine e il loro Complessazione di platino come diciclici agenti antitumorali

DOI:

10.3791/51740

⸱

28 maggio 2014

 ,  ,  ,  , 
1Faculty of Pharmacy, The University of Sydney, 2School of Science and Health, University of Western Sydney, 3Division of Chemistry and Environmental Science, School of Science and the Environment, Manchester Metropolitan University, 4Nature Publishing Group

In questo articolo

Sommario

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Questo protocollo descrive l'uso di reazioni di accoppiamento ammide di acido isonicotinico e diaminoalkanes per formare leganti a ponte adatto per l'uso nella sintesi di complessi di platino multinucleate, che combinano aspetti dei farmaci antitumorali BBR3464 e picoplatin.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Le reazioni di accoppiamento ammidico possono essere utilizzate per sintetizzare ligandi a base di bispiridina da utilizzare come linker ponte in farmaci antitumorali multinucleari a base di platino. L'acido isonicotinico, o i suoi derivati, sono accoppiati a catene di diaminoalcani di lunghezza variabile in atmosfera inerte in DMF anidro o DMSO con l'uso di una base debole, la trietilammina, e di un agente di accoppiamento, l'anidride 1-propilfosfonica. I prodotti precipitano dalla soluzione al momento della formazione o possono essere precipitati con l'aggiunta di acqua. Se lo si desidera, i leganti possono essere ulteriormente purificati mediante ricristallizzazione da acqua calda. La sintesi del complesso dinucleare di platino utilizzando i leganti bispiridinici viene effettuata in acqua calda utilizzando il transplatino. La più istruttiva delle tecniche di caratterizzazione chimica per determinare la struttura e la purezza grossolana sia dei leganti bispiridinici che dei complessi finali di platino è laNMR 1 H con particolare analisi della regione aromatica degli spettri (7-9 ppm). I complessi di platino hanno potenziali applicazioni come agenti antitumorali e il metodo di sintesi può essere modificato per produrre complessi trinucleari e altri complessi multinucleari con diverse funzionalità di legame idrogeno nel ligando a ponte.

Introduzione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Farmaci antitumorali Platinum rimangono uno della famiglia più utilizzato di agenti nel trattamento del cancro umano 1. Nonostante il loro successo, sono limitati nella loro applicazione da gravi effetti collaterali dose-limitante 2-4. Le dosi limitate che possono essere somministrate ai pazienti significa anche che i tumori possono sviluppare resistenza 5. Mentre continuano ad essere sviluppato per migliorare il profilo di effetti collaterali e di superare la resistenza acquisita, come phenanthriplatin 6 e 7 phosphaplatin tali, nuovi farmaci.

Alla fine del 1990, un farmaco trinuclear platino è stato sviluppato, BBR3464 (Schema 1) 8, cioè fino a 1.000 x più citotossica in vitro che il principale farmaco platino, cisplatino. BBR3464 è anche in grado di superare la resistenza acquisita in un pannello di linee cellulari tumorali umane 9. Purtroppo, l'aumento dell'attività di BBR3464 è accompagnato da 50 - 100 - volte maggiore tossicità, chene limita l'uso 10-12. Si è anche facilmente degradato nel corpo, cioè poco del farmaco raggiunge nuclei tumorali intatte 9.

Picoplatin è un farmaco a base di platino mononucleare che contiene un legante 2-metil-piridina (Schema 1) 13. Il gruppo metilico di questo farmaco protegge da attacchi di nucleofili biologici; in particolare cisteina e metionina contenente peptidi / proteine ​​14-16. Come tale, il farmaco è molto stabile ed ha una concentrazione molto più elevata che raggiunge nuclei tumorali rispetto sia BBR3464 e cisplatino 17. La sua reattività ridotta significa anche picoplatin ha una dose massima tollerata più elevata rispetto a BBR3464 e cisplatino 10,18,19.

Questo progetto ha quindi cercato di combinare le proprietà di BBR3464 e picoplatin per produrre nuovi farmaci che sono in grado di superare la resistenza acquisita da visualizzare per una migliore stabilità biologica e meno gravi side-effects (ad esempio, la Figura 1). In tal modo, una serie di complessi di platino diciclici stati preparati con leganti bispyridine ponte 20. I leganti sono realizzati utilizzando reazioni di accoppiamento ammide con acido isonicotinico, o suoi derivati ​​come 2-metil-isonicotinico acido, diaminoalkanes lunghezza variabile. Reazione di un equivalente molare di ligandi con due equivalenti molari dei transplatin produce i complessi di platino desiderati (Schema 1).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1 Sintesi della N, N '-. (Alcano-1, n-diil) diisonicotinamide

  1. Essiccare un singolo collo o tre colli pallone a fondo tondo in un forno (100 ° C, 1 ora) per garantire tutta l'umidità viene rimossa.
  2. Aggiungere acido isonicotinico solido, o del suo derivato, al pallone con un agitatore magnetico. Se il ligando diaminoalkane (s) sono solidi a temperatura ambiente, poi 0,5 mole (al numero moli di acido isonicotinico) viene aggiunta al pallone in questa fase.
  3. Cap collo (s) del pallone con setti di gomma e sostituire l'aria nel pallone con azoto tramite un flusso di azoto continuo o attraverso l'uso di azoto riempito palloncini.
  4. Utilizzare un ago ipodermico e una siringa per aggiungere dimetilformammide o dimetilsolfossido anidro (4 ml per 500 mg di acido isonicotinico o acido 2-metil-isonicotinico) per dissolvere il solido. Se i solidi non si sciolgono facilmente, poi riscaldare lentamente la soluzione.
  5. Aggiungere 7 equivalenti talpa (al dimonte di acido isonicotinico usato) di trietilammina (base debole) e 0,5 equivalenti talpa del diaminoalkane. Se la soluzione è un liquido a temperatura ambiente, quindi aggiungere 1,5 equivalenti molari.
  6. Aggiungi un equivalente mole di anidride 1-propylphosphonic (agente di accoppiamento) con agitazione continua e consentire la reazione di completare più di 5-12 ore.

2. Purificazione dei leganti

  1. Per bispyridine ligandi realizzati con leganti diaminoalkane con 10 o più gruppi di metilene, attendere per i prodotti di precipitare dalla soluzione come la reazione progredisce.
  2. Per bispyridine ligandi realizzati con diaminooctane, precipitare il prodotto aggiungendo ~ 40 ml di acqua.
  3. Per bispyridine realizzato con diaminoalkanes di 2-6 gruppi di metilene, aggiungere ~ 40 ml di acqua e consente i composti di cristallizzare oltre 1-3 giorni.
  4. Raccogliere ogni ligando bispyridine mediante filtrazione sotto vuoto e ricristallizzare da circa 400-500 ml di acqua bollente per 200mg di ligando. Nota: è necessaria Più acqua per i ligandi più bispyridine grazie alla loro solubilità in acqua molto ridotto.
  5. Aggiungere NaOH e KOH (pH 9) alla soluzione per garantire che i composti sono basi libere su ricristallizzazione.

3. Sintesi e purificazione dei diciclici Platinum Complessi

  1. Sciogliere completamente trans-diamminodichloridoplatinum (II), transplatin, in (70-80 ° C) l'acqua calda (150 ml per 200 mg di transplatin) per produrre una soluzione colorata fortemente trasparente di colore giallo.
  2. Aggiungere un equivalente di 0,5 mole del ligando bispyridine e agitare la soluzione a temperatura fino a quando le si scioglie ligando (soluzione chiara). Attendere che la soluzione di girare vicino incolore, spegnere il fuoco, e mescolare a temperatura ambiente per un paio di ore aggiuntive.
  3. Eliminare il solvente per evaporazione rotante, che produrrà una polvere di colore giallo.
  4. Purificare, il complesso di platino (es) sciogliendo in una quantità minima di acqua calda (~ 50 &# 186; C). Se rimanenti solidi di colore giallo o bianco sono presenti, poi filtrare questi fuori.
  5. Aggiungere acetone alla soluzione fino a formazione di un precipitato bianco che sembra essere una forma polimerica di complessi metallici e rappresenta fino al 10% del prodotto di reazione. Continuare l'aggiunta di acetone (~ supplementari 20-30 ml) fino a quando appare non più precipitato. Nota: questo precipitato bianco è un'impurità.
  6. Rimuovi questo precipitato filtrando i contenuti attraverso carta da filtro di nylon (0,2 micron dimensione dei pori) e rotante evaporare la soluzione rimanente a secchezza, che produrrà un prodotto puro. Nota: Se necessario, quindi ulteriori passi acetone precipitazione possono essere eseguite fino a quando il complesso è puro.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

I ligandi bispyridine ei loro rispettivi complessi di platino diciclici sono caratterizzati da 1 H, 13 C e 195 Pt NMR (Tabelle 1 e 2), e spettroscopia di massa a ionizzazione elettrospray. Punti di fusione precisi possono essere determinate utilizzando la calorimetria differenziale a scansione e la purezza è meglio determinata mediante analisi elementare per C, H e N contenuto percentuale. Di maggiore utilità è 1 H NMR in quanto è veloce e fac...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In questo lavoro complessi dinucleari di platino sono stati sintetizzati come potenziali agenti antitumorali. In tal modo ligandi bispyridine ponte sono stati sintetizzati tramite una reazione di accoppiamento ammide utilizzando acido isonicotinico e diaminoalkanes lunghezza variabile. In precedenza sono stati riportati la sintesi di bispyridine ligandi e loro analoghi metilici con 2 a 8 gruppi di metilene e loro rispettivi complessi di platino. In questo documento, il metodo di sintesi e di purificazione è stata rivist...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Dichiarazioni

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Materiali

2

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
D2OAldrich15188299,9% D
DMSO-d6Aldrich15691499,96% D
1,8-diamminottanoAldrichD2240198%
1,10-diaminodecanoAldrichD1420498%
1,12-diamminododecanoAldrichD1,640-198%
Acido isonicotinicoAldrichI1750899%
1-Soluzione di anidride propilfosfonicaAldrich43130350% in peso in acetato di etile
Trans-diaminodicloridoplatino (II)AldrichP1525
DimetilsolfossidoSigma-AldrichZ76855>99,9%, anidro
N,N' -dimetilformammideSigma-Aldrich22705699,8%,
trietilamminaSigma-AldrichT0886>99%
Membrane filtranti in nylonWhatman7402-004Dimensione dei pori, 0,2 e micro; m
di agitazione magnetica
Barra di agitazione magnetica 
Pallone
Setti di gomma di dimensioni sufficienti per il pallone
Siringhe ipodermiche da 5 ml Aghi
ipodermici Palloni
di
Elastici
Una fonte di gas
Evaporatore
Forno
Tubi
Spettrometro
Becher
Pipette in
anidra Piastra a fondo tondo o a tre collia fondo tondo scelto o a tre colligomma per festeNrotantedi essiccazioneNMRNMRda 500 ml vetro o plastica

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wheate, N. J., Walker, S., Craig, G. E., Oun, R. The status of platinum anticancer drugs in the clinic and in clinical trials. Dalton Trans. 39, 8113-8127 (2010).
  2. Kiernan, M. C. The pain with platinum: oxaliplatin and neuropathy. Eur. J. Cancer. 43, 2631-2633 (2007).
  3. Markman, M., et al. Clinical features of hypersensitivity reactions to carboplatin. J Clin. Oncol. 17, 1141-1145 (1999).
  4. Ding, D., Allman, B. L., Salvi, R. Review: Ototoxic characteristics of platinum antitumor drugs. Anatomical Rec. 295, 1851-1867 (2012).
  5. Galluzzi, L., et al. Molecular mechanisms of cisplatin resistance. Oncogene. 31, 1869-1883 (2012).
  6. Park, G. Y., Wilson, J. J., Song, Y., Lippard, S. J. Phenanthriplatin, a monofunctional DNA-binding platinum anticancer drug candidate with unusual potency and cellular activity profile. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 109, 11987-11992 (2012).
  7. Moghaddas, S., et al. next generation platinum antitumor agents: A paradigm shift in designing and defining molecular targets. Inorg. Chim. Acta. 393, 173-181 (2012).
  8. Farrell, N. P. Platinum formulations as anticancer drugs clinical and pre-clinical studies. Curr. Top. Med. Chem. 11, 2623-2631 (2011).
  9. Wheate, N. J., Collins, J. G. Multi-nuclear platinum complexes as anti-cancer drugs. Coord. Chem. Rev. 241, 133-145 (2003).
  10. Gourley, C., et al. A phase I study of the trinuclear platinum compound, BBR3464, in combination with protracted venous infusional 5-fluorouracil in patients with advanced cancer. Cancer Chemoth. Pharmacol. 53, 95-101 (2004).
  11. Calvert, A. H., et al. Phase II clinical study of BBR3464, a novel, bifunctional platinum analogue, in patients with advanced ovarian cancer. Eur. J. Cancer. 37, (2001).
  12. Jodrell, D. I., et al. Phase II studies with BBR3464, a novel tri-nuclear platinum complex, in patients with gastric or gastro-oesophageal adenocarcinoma. Eur. J. Cancer. 40, 1872-1877 (2004).
  13. William, W. N., Glisson, B. S. Novel strategies for the treatment of small-cell lung carcinoma. Nat. Rev. Clin. Oncol. 8, 611-619 (2011).
  14. Raynaud, F., et al. cis-Amminedichloro(2-methylpyridine) Platinum(II) (AMD473), a novel sterically hindered platinum complex: In vivo activity, toxicology, and pharmacokinetics in mice. Clin. Cancer Res. 3, 2063-2074 (1997).
  15. Holford, J., et al. biochemical and pharmacological activity of the novel sterically hindered platinum co-ordination complex cis-[amminedichloro(2-methylpyridine)] platinum(II) (AMD473). Anti-Cancer Drug Des. 13, 1-18 (1998).
  16. Munk, V. P., et al. Investigations into the interactions between DNA and conformationally constrained pyridylamine platinum(II) analogues of AMD473. Inorg. Chem. 42, 3582-3590 (2003).
  17. Wheate, N. J., Collins, J. G. Multi-nuclear platinum drugs: A new paradigm in chemotherapy. Curr. Med. Chem. - Anti-Cancer Agents. 5, 267-279 (2005).
  18. Beale, P., et al. A phase I clinical and pharmacological study of cis-diamminedichloro(2-methylpyridine) platinumm II (AMD473). British journal of cancer. 88, 1128-1134 (2003).
  19. Sessa, C., et al. Clinical and pharmacological phase I study with accelerated titration design of a daily times five schedule of BBR3464, a novel cationic triplatinum complex. Ann. Oncol. 11, 977-983 (2000).
  20. Brown, S. D., et al. Combining aspects of the platinum anticancer drugs picoplatin and BBR3464 to synthesize a new family of sterically hindered dinuclear complexes; their synthesis, binding kinetics and cytotoxicity. Dalton Trans. 41, 11330-11339 (2012).
  21. Still, B. M., Anil Kumar, P. G., Aldrich-Wright, J. R., Price, W. S. 195Pt NMR - Theory and application. Chem. Soc. Rev. 36, 665-686 (2007).
  22. Wheate, N. J., Cullinane, C., Webster, L. K., Collins, J. G. Synthesis, cytotoxicity, cell uptake and DNA interstrand cross-linking of 4,4'-dipyrazolylmethane-linked multinuclear platinum anti-cancer complexes. Anti-Cancer Drug Des. 16, 91-98 (2001).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Richiedi il permesso di riutilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE

Richiedi permesso

Tag

Ligandi bispiridinicicomplessazione del platinoanalisi NMR del protonepurificazione del ligandocoordinazione della transplatinaprecipitazione frazionataDMSO anidrotrietilammina come base

Articoli correlati