Methodenartikel

Amidekoppeling reactie voor de synthese van Bispyridine-gebaseerde liganden en hun Complexatie naar Platinum als dinucleair antikankermiddelen

DOI:

10.3791/51740

⸱

28 mei 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 dit artikel

Samenvatting

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

Dit protocol beschrijft het gebruik van amide koppelingsreacties van isonicotinezuur en diaminoalkanes te overbruggen liganden geschikt voor gebruik in de synthese van meerkernige platina complexen, die aspecten van de antikankergeneesmiddelen BBR3464 en picoplatin combineren vormen.

Samenvatting

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

Amide-koppelingsreacties kunnen worden gebruikt om bispyridine-gebaseerde liganden te synthetiseren voor gebruik als overbruggende verbindingen in multinucleaire platina-antikankergeneesmiddelen. Isonicotinezuur, of zijn derivaten, worden gekoppeld aan diaminoalkaanketens van variabele lengte onder een inerte atmosfeer in watervrij DMF of DMSO met behulp van een zwakke base, triethylamine, en een koppelingsmiddel, 1-propylfosfonzuuranhydride. De producten slaan neer uit de oplossing bij vorming of kunnen worden geprecipiteerd door toevoeging van water. Indien gewenst, kunnen de liganden verder worden gezuiverd door herkristallisatie uit heet water. Dinucleaire platinacomplexsynthese met behulp van de bispyridine-liganden wordt uitgevoerd in heet water met behulp van transplatin. De meest informatieve van de chemische karakteriseringstechnieken om de structuur en grove zuiverheid van zowel de bispyridine-liganden als de uiteindelijke platinacomplexen te bepalen, is 1H NMR met bijzondere analyse van het aromatische gebied van de spectra (7-9 ppm). De platinacomplexen hebben potentiële toepassing als anticangermiddelen en de synthesemethode kan worden aangepast om trinucleaire en andere multinucleaire complexen met verschillende waterstofbindingfunctionaliteit in de overbruggende ligand te produceren.

Inleiding

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

Platinum antikankergeneesmiddelen blijven een van de meest gebruikte familie van middelen bij de behandeling van menselijke kanker 1. Ondanks hun succes, zijn ze in hun toepassing beperkt door ernstige dosis-limiterende bijwerkingen 2-4. De beperkte doses die kunnen worden toegediend aan patiënten betekent ook dat tumoren resistentie 5 kan ontwikkelen. Als zodanig, nieuwe medicijnen verder worden ontwikkeld om het bijwerkingenprofiel verbeteren en het overwinnen van verworven resistentie, zoals phenanthriplatin 6 en phosphaplatin 7.

In de late jaren 1990, werd een trinucleair platina medicijn ontwikkeld, BBR3464 (schema 1) 8, dat is tot 1000 x cytotoxischer in vitro dan de toonaangevende platina geneesmiddel, cisplatine. BBR3464 kan ook verworven resistentie in een panel van humane kankercellijnen 9 overwinnen. Helaas is de verhoogde activiteit van BBR3464 geëvenaard door 50 - tot 100 - voudig hogere toxiciteit diezijn de gebruiksmogelijkheden van 10-12. Het is ook gemakkelijk afgebroken in het lichaam, waardoor weinig van het geneesmiddel bereikt kanker kernen intact 9.

Picoplatin een mononucleaire platina gebaseerde geneesmiddelen waarbij 2-methyl-pyridine ligand (schema 1) 13 bevat. De methylgroep van dit medicijn beschermt tegen aanvallen van biologische nucleofielen; met name cysteïne en methionine bevattende peptiden / eiwitten 14-16. Als zodanig is het geneesmiddel vrij stabiel en heeft een veel hogere concentratie die kanker kernen bereikt in vergelijking met zowel BBR3464 en cisplatine 17. De verminderde reactiviteit betekent ook picoplatin heeft een hoger maximaal getolereerde dosis in vergelijking met BBR3464 en cisplatine 10,18,19.

Dit project daarom getracht de eigenschappen van BBR3464 en picoplatin combineren om nieuwe geneesmiddelen die kunnen verworven weerstand die verbeterde biologische stabiliteit en minder ernstige bijwerkingen effe weergegeven overwinnen producerencts (bijvoorbeeld figuur 1). Daarbij, een reeks van dinucleaire platina complexen werden bereid met bispyridine overbruggen liganden 20. De liganden zijn gemaakt met amide koppelingsreacties met isonicotinezuur of derivaten daarvan, zoals 2-methyl-isonicotinezuur, variabele lengte diaminoalkanes. Reactie van een molequivalent van de liganden met twee molequivalenten transplatin levert het gewenste platinacomplexen (schema 1).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

1 Synthese van N, N '-. (Alkaan-1, n-diyl) diisonicotinamide

  1. Droog een hals of drie-hals rondbodem kolf in een oven (100 ° C, 1 uur) zodat alle vocht is verwijderd.
  2. Voeg vaste isonicotinezuur of zijn derivaat voor kolf met een magnetische roerstaaf. Als de diaminoalkane ligand (en) zijn vaste stoffen bij kamertemperatuur, daarna 0,5 mol (het aantal mol isonicotinezuur) wordt toegevoegd aan de kolf in dit stadium.
  3. Cap de nek (s) van de kolf met rubberen septa en vervang de lucht in de kolf met stikstof hetzij door middel van een continue stroom stikstof of door het gebruik van stikstof gevulde ballonnen.
  4. Gebruik een injectienaald en een spuit watervrij dimethylformamide of dimethylsulfoxide (4 ml per 500 mg isonicotinezuur of 2-methyl-isonicotinezuur) aan de vaste lossen. Als de vaste stoffen niet gemakkelijk oplossen, verwarm dan de oplossing voorzichtig.
  5. Voeg 7 mol equivalenten (om de eenmount van isonicotinezuur gebruikt) triethylamine (zwakke base) en 0,5 mol equivalenten van de diaminoalkane. Als de oplossing een vloeistof is bij kamertemperatuur, voeg dan 1,5 molequivalent.
  6. Voeg een mol equivalent 1-propylfosfonzuuranhydride (koppelingsmiddel) onder voortdurend roeren en laat de reactie te voltooien dan 5-12 uur.

2. Zuivering van de liganden

  1. Voor bispyridine liganden gemaakt met behulp diaminoalkane liganden met 10 of meer methyleengroepen, wacht tot de producten uit de oplossing neerslaan als de reactie vordert.
  2. Voor bispyridine liganden gemaakt met diaminooctaan, precipiteren van het product door toevoeging van ~ 40 ml water.
  3. Voor bispyridine gemaakt met diaminoalkanes van 05:58 methyleengroepen, voeg ~ 40 ml water en laat de verbindingen kristalliseren in 1-3 dagen.
  4. Verzamel elk bispyridine ligand door vacuümfiltratie en herkristalliseer van ongeveer 400-500 ml kokend water per 200mg ligand. Opmerking: meer water nodig voor de langere bispyridine liganden vanwege hun veel lagere oplosbaarheid in water.
  5. Voeg NaOH en KOH (pH 9) aan de oplossing zodat de verbindingen vrije basen bij herkristallisatie.

3. Synthese en zuivering van de dinucleaire platina complexen

  1. Volledig ontbinden trans-diamminodichloridoplatinum (II), transplatin, in heet (70-80 º C) water (150 ml per 200 mg transplatin) een duidelijk sterk geel gekleurde oplossing produceren.
  2. Voeg een 0,5 mol equivalent van de bispyridine ligand en roer de oplossing bij een temperatuur tot het ligand oplost (heldere oplossing). Wacht tot de oplossing te draaien bijna kleurloos, zet het vuur uit en roer bij kamertemperatuur voor een paar extra uren.
  3. Verwijder het oplosmiddel door rotatieverdamping, wat een geel gekleurd poeder oplevert.
  4. Te zuiveren, de platina complex (es) door het oplossen in een minimale hoeveelheid warm water (~ 50 &# 186; C). Als resterende geel of wit gekleurde vaste stoffen aanwezig zijn, dan filteren deze af.
  5. Aceton Aan de oplossing totdat een wit neerslag gevormd dat lijkt op een polymère vorm van de metaal complexen kan zijn en tot 10% van het reactieproduct. Vervolg de toevoeging van aceton (~ extra 20-30 ml) tot er geen neerslag meer verschijnt. Let op: deze witte neerslag is een onzuiverheid.
  6. Verwijder het precipitaat door filteren van de inhoud door nylon filtreerpapier (0,2 um poriegrootte) en roterend verdampen van de resterende oplossing tot droog, waarbij een zuiver product oplevert. Opmerking: Indien nodig kan dan extra acetonprecipitatie stappen worden uitgevoerd tot het complex is zuiver.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

De bispyridine liganden en hun dinucleaire platina complexen gekarakteriseerd met 1H, 13C en 195 Pt NMR (tabellen 1 en 2) en electrospray ionisatie massaspectroscopie. Nauwkeurige smeltpunten kan worden bepaald met differentiële scanning calorimetrie en zuiverheid wordt het best bepaald door elementenanalyse voor C, H en N percentage content. Van de meeste gebruik 1H NMR als het is snel en eenvoudig te gebruiken, waardoor resultaten binnen minuten na iso...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

In dit werk dinucleaire platina complexen zijn gesynthetiseerd als potentiële antikankermiddelen. Daarbij werden bispyridine overbruggen liganden gesynthetiseerd via een amide-koppelingsreactie met isonicotinezuur en variabele lengte diaminoalkanes. Eerder de synthese van bispyridine liganden en hun methyl analogen met 2 tot 8 methyleengroepen en hun respectieve platinacomplexen gemeld. In dit artikel is de synthese en zuivering methode is herzien waardoor het sneller en goedkoper en hebben dit aangetoond door het synth...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
D2OAldrich15188299,9% D
DMSO-d6Aldrich15691499,96% D
1,8-diaminooctaneAldrichD2240198%
1,10-diaminodecaneAldrichD1420498%
1,12-diaminododecaneAldrichD1,640-198%
Isonicotinic acidAldrichI1750899%
1-Propylphosphonic anhydride solutionAldrich43130350 wt% in ethyl acetate
Trans-diaminodichloridoplatinum(II)AldrichP1525
DimethylsulfoxideSigma-AldrichZ76855>99,9%, anhydrous
N,N’-dimethylformamideSigma-Aldrich22705699,8%, anhydrous
TriethylamineSigma-AldrichT0886>99%
Nylon filter membranesWhatman7402-004Pore size, 0,2 µm
Magnetic stirring hotplate
Magnetic stirring bar 
Round bottom or three neck flask
Rubber septums of sufficient size for chosen round bottom or three neck flask
5 ml hypodermic syringes
Hypodermic needles
Rubber party ballons
Rubber bands
A source of N2 gas
Rotary evaporator
Drying oven
NMR tubes
NMR spectrometer
500 ml beakers
Glass or plastic pipettes

Referenties

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

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

BispyridineligandenPlatina complexeringProton NMR analyseLigandzuiveringTransplatine co rdinatieFractionele neerslagAnhydroos DMSOTriethylamine base

Gerelateerde artikelen