CZ2011681A3

CZ2011681A3 - Deriváty Trögerových bází a jejich cytostatické vlastnosti

Info

Publication number: CZ2011681A3
Application number: CZ20110681A
Authority: CZ
Inventors: Kaplánek@Robert; Havlík@Martin; Rak@Jakub; Králová@Jarmila; Král@Vladimír
Original assignee: Vysoká skola chemicko-technologická v Praze; Ústav molekulární genetiky Akademie ved CR
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2013-05-02
Also published as: CZ305488B6

Abstract

Predmetem resení jsou nové látky na bázi derivátu Trögerových bází (TB) mající dve hydrazonové skupiny (TB-bishydrazony), mající substituovanou 2-hydroxyarylovou skupinu obecného vzorce I, 2-(N)-heteroarylovou skupinu obecných vzorcu II a III a derivát pyridoxalu IV. Tyto látky mají cytostatický úcinek a lze jich pouzít k príprave terapeutik pro lécbu nádorových onemocnení.

Description

Deriváty Trogerových bází a jejich cytostatické vlastnosti

Oblast techniky

Vynález se týká nových látek - hydrazonů odvozených od Trogerových bází (TBbishydrazonů) a jejich použití k léčbě nádorových onemocnění.

Dosavadní stav techniky

Aroylhydrazony jsou látky známé protirakovinným účinkem díky svým chelatačním účinkům.

Chelátory jsou ligandy obsahující kyslíkové a/nebo dusíkové donomí skupiny, díky nímž jsou schopny pevně vázat přechodné kovy, zejména železo. Tridentátní chelátory obsahují tři donomí skupiny (vazebná místa). Jako vazebné místo pro chelataci kovů slouží v případě aroylhydrazonů karbonylový kyslík, dále pak enaminový dusík a buď fenolická hydroxyskupina nebo heteroaromatický dusík z aldehydické části molekuly chelátoru.

Chelátory železa byly úspěšně použity k vazbě železa v biologických systémech a mohou tak sloužit jako terapeutika při léčbě nemocí souvisejících s přebytkem železa v organismu (thalassemie, mrtvice, poškození srdce či jater). Některé chelátory vykazují také antimikrobiální a fungicidní účinky, inhibici replikace HIV nebo protimalarické účinky [T. F. Tam, R. Leung-Toung, W. Li, Y. Wang, K. Karimian, M. Spinoet Iron Chelator Research: Past, Present, and Future Curr. Med. Chem. 2003, 10, 983-995; Z.D. Liu, R.C. Hider Design of iron chelators with therapeutic application Coord. Chem. Rev. 2002, 232, 151-171]. Nedávné studie ukázaly, že ligandy založené na heteroarylhydrazonech a aroylhydrazonech (obsahující N-N-N a N-N-0 chelatační systém) vykazují v mnoha případech protirakovinné účinky [J.L. Buss, B. T. Greene, J. Turner, F. M. Torti, S. V. Torti Iron Chelators in Cancer Chemotherapy Curr. Top. Med. Chem. 2004, 4, 1623-1635; D.R. Richardson Molecular Mechanisms of Iron Uptake by Cells and the Use of Iron Chelators for the Treatment of Cancer Curr. Med. Chem. 2005, 12, 2711-2729; D. S. Kalinowski, D. R. Richardson The Evolution of Iron Chelators for the Treatment of Iron Overload Disease and Cancer Pharm. Rev. 2005, 57, 547-583; T. F. Tam, R. Leung-Toung, W. Li, Y. Wang, K. Karimian, M. Spinoet. Iron Chelator Research: Past, Present, and Future Curr. Med. Chem. 2003, 10, 983995; Z.D. Liu, R.C. Hider Design of iron chelators with therapeutic application Coord. Chem. Rev. 2002,232, 151-171].

• · · · · ·

Rakovinové buňky obsahují velké množství transferrinových receptorů, což potvrzuje, že pro svoje fungování a růst potřebují velké množství železa. Účinek chelátorů jako protirakovinných látek je tak založen na chelataci železa nutného pro růst rakovinné tkáně, na inhibici ribonukleotid reduktázy (klíčového enzymu pro biosyntézu RNA a DNA), na toxicitě vzniklých Fe²⁺/Fe³⁺ komplexů (fungují jako redox systémy produkující toxické reaktivní kyslíkové částice), také na přímých interakcích s DNA. U většiny látek nebyl mechanismus jejich účinku dosud plně vysvětlen, což jen dokládá složitost vztahů mezi biologickou funkcí železa a rakovinou [D. R. Richardson Iron chelators as therapeutic agents for the treatment of cancer Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2002, 42, 267-81; J. L. Buss, F. M. Torti, S. V. Torti The Role of Iron Chelation in Cancer Therapy Curr. Med. Chem., 2003,10, 1021-1034; J.L. Buss, B. T. Greene, J. Turner, F. M. Torti, S. V. Torti Iron Chelators in Cancer Chemotherapy Curr. Top. Med. Chem. 2004, 4, 1623-1635; D. S. Kalinowski, D. R. Richardson The Evolution of Iron Chelators for the Treatment of Iron Overload Disease and Cancer Pharmacol. Rev. 2005, 57, 547-583],

Deriváty Trógerových bází v medicinální chemii

Interakce některých sloučenin s DNA může vyvolat změny v pravidelné spirálovité struktuře. Každá takováto změna potom může vést k inhibici funkce některých enzymů spojených s DNA (např. transkripce, replikace). Sloučeniny, které významně interagují s DNA, mohou mít praktický dopad na léčbu genetických onemocnění. Jedněmi ze studovaných sloučenin, které interagují s DNA, jsou některé deriváty Trógerových bází (TB). TB jsou heterocyklické sloučeniny, ve kterých jsou dva aromatické systémy spojeny prostřednictvím l,5-methano-l,5-diazocionové jednotky. Geometrie TB (C2 symetrie, inherentní chiralita, V - tvar prostorové struktury, viz Obr. I) dává molekulám tvar spirály, která může být podobná či zcela opačná ke spirále DNA. Vazebné studie těchto sloučenin s DNA byly již publikovány s celou řadou derivátů, jako jsou např. deriváty akridinu [A. Tatibouět,M. Demeunynck, C. Andraud, A. Collet, J. Lhomme, Synthesis and study of an acridine substituted Troger’s base: preferential binding of the (-)-isomer to B-DNA. Chem. Commun., 1999, 161-162], proflavinu [C. Bailly, W. Laine, M. Demeunynck, J. Lhomme, Synthesis and DNA interaction of a mixed proflavine-phenanthroline Troger base. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002, 273, 681-685; B. Baldeyrou, C. Tardy, C.;Bailly, P. Colson, C. Houssier, F. Charmantray, M. Demeunynck, Synthesis and DNA interaction of a mixed proflavine-phenanthroline Troger base. Eur. J. Med. Chem. 2002, 37, 315-322], naftylamidu [E.B. Veale, T. Gunnlaugsson, Synthesis, photophysical, and DNA binding studies of fluorescent Trogeťs base derived 4-amino-l,8-naphthalimide supramolecular clefts. J. Org. Chem. 2010, 75, 5513-5525], distamycinu [M. Valík, J. Malina, L. Palivec, J. Foltýnová, M. Tkadlecová, M. Urbanová, V. Brabec, V. Král, Trogeťs base scaffold in racemic and chiral fashion as a spacer for bisdistamycin formation. Synthesis and DNA binding study. Tetrahedron 2006, 62, 8591-8600] nebo metalických komplexů [N. Claessens, F. Pierard, C. Bresson, C. Moucheron, A.K. De Mesmaeker, Optically active Ru(II) complexes with a chiral Trogeťs base ligand and their interactions with DNA. J. Inorg. Biochem. 2007, 101, 987996].

Dosud nebyly popsány žádné deriváty Trogerových bází, které by vykazovaly protirakovinnou aktivitu.

Hydrazony odvozené od Trogerových bází ( TB-bishydrazony) a jejich farmaceuticky využitelné soli s organickými nebo anorganickými kyselinami a využití těchto látek v protinádorové terapii jsou předmětem tohoto patentu.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu jsou deriváty 87/, 16//-7,15-methanodinafto[2,1-6:2', 1'/][l,5]diazocin-3,l 1-dikarbohydrazonů (TB-bishydrazony) mající 2-hydroxyarylovou skupinu obecného vzorce I,

R3 R2 R2 R3 kde Y je H, CH₃, CH₂CH₃

Rl, R2, R3 , R4 jsou H, OH, alkyl 1 až 3 uhlíkovými atomy, allyl, halogen, CH₂OH, OCH₃, OCH₂CH₃, CF₃, CN, COOCH₃, COOCH₂CH₃, NO₂, SCH₃, N(CH₃)₂, N(CH₂CH₃)₂, nhch₃, nhcoch₃,

Rl,R2nebo R2, R3 nebo R3, R4 jsou CH=CH-CH=CH (přikondenzované benzenové jádro), • ·

Předmětem vynálezu jsou dále deriváty TB-bishydrazonů mající pyridin-2-ylovou, chinolin-2-ylovou, isochinolin-l-ylovou, isochinolin-3-ylovou skupinu obecného vzorce II,

kde Y je H, CH₃, CH₂CH₃, 2-pyridyl

Rl, R2, R3 a R4 mají vpředu uvedený význam.

Předmětem vynálezu jsou dále deriváty TB-bishydrazonů mající pyrazin-2-ylovou nebo chinoxalin-2-ylovou skupinu obecného vzorce III,

R2 R2 kdeYjeH, CH₃, CH₂CH₃

Rl a R2 mají vpředu uvedený význam,

R5 je H, OH, alkyl 1 až 3 uhlíkovými atomy, allyl, halogen, CH₂OH, OCH₃, OCH₂CH₃, CF₃,

CN, COOCHj, COOCH₂CH₃, NO₂, SCH₃, N(CH₃)₂, N(CH₂CH₃)₂, NHCH₃, NHCOCH₃ • ·

Předmětem vynálezu je dále derivát TB-bishydrazonu IV,

který je derivátem pyridoxalu.

Látky obecného vzorce I-IV a jejich soli s anorganickými nebo organickými kyselinami (hydrofluoridy, hydrochloridy, hydrobromidy, hydrojodidy, hydrogensulfáty, sulfáty, monohydrogenfosfáty, dihydrogenfosfáty, fosfáty, nitráty, tosyláty, mesyláty, trifláty, mravenčany, octany, trifluoracetáty, propionáty, laktáty, vínany) mají cytostatické účinky a lze je použít pro přípravu terapeutických systémů k léčbě nádorových onemocnění.

Mechanismus protirakovinného účinku těchto látek není přesně znám. Překvapivě vysoký účinek se dosahuje pravděpodobně kombinací s interakcí několika vlivů způsobených funkčními skupinami molekuly: dochází k chelataci kovů hydrazonovými skupinami a k interakci s DNA (díky geometrii části Trogerovy báze) či k ovlivnění funkce některých enzymů.

Přehled obrázků

Obrázek 1 znázorňuje optimalizovanou strukturu derivátu TB-OH

Obrázek 2 znázorňuje infračervené spektrum derivátu TB-OH (oblast 4000-500 cm '; měřeno v KBr tabletách)

Obrázek 3 znázorňuje UV/Vis titraci derivátu TB-OH železitými ionty (tzn. změnu UV spekter TB-OH v závislosti na množství přidaných Fe³⁺ iontů; 0-1,2 ekv.)

Příprava TB-bishydrazonů a jejich protinádorové vlastnosti jsou doloženy následujícími ! příklady, aniž by jimi byly jakkoliv omezeny.

í j Příklady provedení přípravy nových sloučenin a jejich vlastností.

j Příklad 1. Výchozí látky: příprava TB-bishydrazidu (877,16/7-7,15-methanodinafto[2,lj 6:2',l'-/|[l,5]diazocin-3,ll-dikarbohydrazidu) i

) Dimethyl 87/, 1677-7,15-methanodinafto[2,1 -6:2', Γ-ý] [ 1,5]diazocine-3,11 -dikarboxylát byl j připraven podle publikované metody [M. Havlík, V. Král, R. Kaplánek, B. Dolenský: Org.

! Lett 10 (2008) 4767-4769; A. Tatar, J. Čejka, V. Král, B. Dolenský: Org. Lett. 12 (2010) | 1872-1875]. Tento diester byl rozpuštěn při 70°C v ethanolu, poté byl přidán přebytek í hydrazin-hydrátu a reakční směs byla míchána při 70°C přes noc. Poté byly těkavé látky { odpařeny a pevný odparek byl promyt studeným isopropanolem a poté diethyletherem a vakuově sušen. Výtěžek TB-bishydrazidu byl 98%.

'H NMR (DMSO-d₆) δ: 8,48 (2H); 7,94-7,87 (6H); 7,49 (2H) 5,03 (2H); 4,80 (2H); 4,47 (2H); 3,87 (4H) j Elementární analýza: C39H30N6O4; vypočteno / nalezeno% C: 68,48 / 68,36%; H: 5,06 /

J 5,10%; N: 19,17/19,09%.

? Příklad 2. Příprava derivátu TB-H (7V³,JV¹¹-bis[(2-hydroxyfenyl)methyliden]-8/7, 1677-7,15methanodinafto[2,1-6:2',r-/][l,5]diazocin-3,ll-dikarbohydrazid), spadající pod obecný vzorec I

TB-bishydrazid a 2-hydroxybenzaldehyd byly smíchány v molámím poměru 1:2 jako DMSO j roztoky. Směs byla míchána při laboratorní teplotě po dobu 20 h. Poté byl pevný produkt odfiltrován, promyt diethyletherem a vakuově sušen. Výtěžek chelátoru byl 66%.

I ‘H NMR (DMSO-dó) δ: 12,19 (2H); 11,29 (2H); 8,65 (2H); 8,43 (2H); 7,98-7,84 (6H); 7,50

I (4H); 7,28 (2H); 6,92 (4H); 5.03 (2H); 4.83 (2H); 4.48 (2H) j Elementární analýza: C39H30N6O4; vypočteno / nalezeno% C: 72,43 / 72,19%; H: 4,68 / j 4,75%; N: 13.00/ 12,92%.

i

I Příklad 3. Příprava derivátu TB-OH (TV³,V-bis[(2,5-dihydroxyfenyl)methyliden]-877,1677j 7,15-methanodinafto[2,l-6:2',r-y][l,5]diazocin-3,ll-dikarbohydrazid), spadající pod obecný vzorec I

TB-bishydrazid a 2,5-dihydroxybenzaldehyd byly smíchány v molámím poměru 1:2 jako DMSO roztoky. Směs byla míchána při laboratorní teplotě po dobu 20 h. Poté byla reakční směs naředěna vodu, pevný produkt byl odfiltrován, promyt vodou, acetonitrilem, diethyletherem a vakuově sušen. Výtěžek chelátoru byl 98%.

’H NMR (DMSO-dó) δ: 12,08 (2H); 10,37 (2H); 8,95 (2H); 8,58 (2H); 8,42 (2H); 8,00-7,83 (6H); 7,50 (2H); 6,96 (2H); 6,72 (4H); 5,03 (2H); 4.82 (2H); 4,48 (2H).

Elementární analýza: C39H30N6O6; vypočteno / nalezeno% C: 69,02 / 68,78%; H: 4,46 / 4,54%; N: 12,38 / 12,27%.

Příklad 4. Příprava derivátu TB-F (7V³,/V’”-bis[(5-fluor-2-hydroxyfenyl)methyliden]8/7,16/7-7,15-methanodinafto[2,1-6:2',l'-/|[l,5]diazocin-3,11-dikarbohydrazid), spadající pod obecný vzorec I

TB-bishydrazid a 5-fluor-2-hydroxybenzaldehyd byly smíchány v molámím poměru 1:2 jako DMSO roztoky. Směs byla míchána při laboratorní teplotě po dobu 20 h. Poté byla reakční směs naředěna chloroformem, pevný produkt byl odfiltrován, promyt chloroformem, diethyletherem a vakuově sušen. Výtěžek chelátoru byl 86%.

’H NMR (DMSO-dé) δ: 12,11 (2H); 10,59 (2H); 8,65 (2H); 8,44 (2H) 8,03-7,80 (6H); 7,51 (2H); 7,09 (2H); 6.84 (4H); 5.03 (2H); 4,81 (2H); 4,48 (2H)

Elementární analýza: C39H28F2N6O4; vypočteno / nalezeno% C: 68,62 / 68,32%; H: 4,13 / 4,17%; N: 12,31/12,23%.

Příklad 5. Příprava derivátu TB-OMe (?/’³^V”-bis[((2-hydroxy-5-methoxyfenyl)methyliden]877,16/7-7,15-methanodinafto[2,1 -6:2', 1 '7/] [ 1,5]diazocine-3,11 -dikarbohydrazid), spadající pod obecný vzorec I

TB-bishydrazid a 5-methoxy-2-hydroxybenzaldehyd byly smíchány v molámím poměru 1:2 jako DMSO roztoky. Směs byla míchána při laboratorní teplotě po dobu 20 h. Poté byla reakční směs naředěna diethyletherem, pevný produkt byl odfiltrován, promyt diethyletherem a chloroformem a vakuově sušen. Výtěžek chelátoru byl 91%.

*H NMR (DMSO-dé) δ: 12,17 (2H); 10,68 (2H); 8,63 (2H); 8,42 (2H); 8,00-7,84 (6H); 7,50 (2H); 7,11 (2H); 6,86 (4H); 5.03 (2H); 4,81 (2H); 4,48 (2H); 3,72 (6H)

Elementární analýza: C41H34N6O6; vypočteno / nalezeno% C: 69,68 / 69,55%; H: 4,85 / 4,77%; N: 11.89/ 11.93%.

• · · ·· · « «« • · ·· · · • ··· · · · • * · · · · · ··· ··· ··· ·· ··· ···

Příklad 6. Stabilita TB-bishydrazonů v roztoku

Zředěné roztoky látek uvedených v příkladech 2-5 v dimethylsulfoxidu a ve směsi dimethylsulfoxid/voda (1:1, v/v) jsou stabilní po dobu více než 10 dní při pH = 6, při pH = 7 a při pH = 8 (jejich UV-Vis spektra jsou po celou dobu neměnná). Látky uvedené v příkladech

2-5 jsou stabilní v roztoku deuterovaného dimethylsulfoxidu po dobu více než 1 měsíc (jejich *H NMR spektra jsou po celou dobu neměnná).

Příklad 7. Komplexační vlastnosti TB-bishydrazonů

UV/Vis titrace derivátu TB-OH s chloridem železitým ukázala, že tento bishydrazon tvoří se železitým iontem komplex 2:2 (Obr. 3). Titrace byla provedena ve směsi dimethylsulfoxidvoda (1:1 v/v) při- pH = 7,0. Stechiometrický poměr byl stanoven z absorbancí při vlnové délce 370 nm.

Příklad 8. Příklady účinku TB-bishydrazonů vůči rakovinným buňkám

Byly provedeny testy TB-bishydrazonů na dvou rakovinných liniích: promyelocytámí leukemie HL60 a karcinom mléčné žlázy 4T1. V Tabulce 1 jsou uvedeny příklady struktur a koncentrace TB-bishydrazonů inhibující buněčnou viabilitu nádorových buněčných linií na 50% během 48 h inkubace uvedená jako ICso(pM) ± SD.

• · ····

Y = Η; Rl = R2 = R4 = Η; R3 = CH₃	> 10.0	> 10.0
Υ = Η; Rl = R2 = R4 = Η; R3 = OH	0.5 ±0.1	1.0 ± 0.1
Υ = Η; Rl = R2 = R4 = Η; R3 = OCH₃	1.0 ±0.1	> 10.0
Υ = Η; Rl =R2 =R4 = Η; R3 =F	2.5 ±0.3	3.3 ± 0.4
Υ = Η; Rl = R2 = R4 = Η; R3 = Cl	> 10.0	> 10.0
Υ = Η; Rl = R2 = R4 = Η; R3 = Br	> 10.0	> 10.0
Y = H;R1 =R2 = R4 = Η; R3 =ΝΟ₂	> 10.0	> 10.0
Y = H;R1 =R2 = R4 = H; R3 = COOCH₃	> 10.0	> 10.0
Y R4 - ⁰ 1' R1	R3 ^R2	HL60	4Τ1
Υ = Η; Rl = R2 = R3 = R4 = Η	> 10.0	> 10.0
Υ = Η; Rl = OCH₃; R2 = R3 = R4 = Η	> 10.0	> 10.0
Υ = Η; Rl, R2 = CH=CH-CH=CH; R3 = R4 = Η	> 10.0	> 10.0
Υ = 2-Pyridyl; Rl = R2 = R3 = R4 = Η	> 10.0	> 10.0
Υ R5 Χ = /^Ν\ S Ν ⁰ III Ν R2 R1	HL60	4Τ1
Υ = CH₃; Rl = R2 = R5 = Η	> 10.0	> 10.0
HO. S Η χ = s ⁰ ιν Α. ΗΟ		> 10.0	> 10.0

• · ♦ · · · · · · · ···· ··· ·· • · ···· ·· • · · · ·· • ··· ··· ·· ··· ···

Jako nejúčinnější se ukazují deriváty s 2-hydroxyarylovou skupinou, znázorněné obecným vzorcem I, kde Y = H a R1 = R2 = R3 = R4 = Η; Y = H a R1 = R2 = R4 = H, R3 = OH a Y = H a R1 = R2 = R4 = H, R3 = F. Látky vykazující inhibiční aktivitu >10 μΜ byly považovány za méně účinné. Všechny deriváty vykazovaly vyšší inhibiční aktivitu vůči promyelocytámí leukémii HL60 než vůči karcinomu mléčné žlázy 4T1.

Claims

1. Deriváty Trogerových bází 8Z/,16Z/-7,15-methanodinafto[2,l-&:2',r-/][l,5]diazocin-3,l 1dikarbohydrazonů (TB-bishydrazony) mající 2-hydroxyarylovou skupinu obecného vzorce I,

R3 R2 R2 R3 kdeYjeH, CH₃, CH₂CH₃

R1,R2, R3 , R4 jsou H, OH, alkyl 1 až 3 uhlíkovými atomy, allyl, halogen, CH₂OH, OCH₃, OCH₂CH₃, CF₃, CN, COOCH₃, COOCH₂CH₃, NO₂, SCH₃, N(CH₃)₂, N(CH₂CH₃)_2j nhch₃, nhcoch₃,

Rl,R2nebo R2, R3 nebo R3, R4 jsou CH=CH-CH=CH (přikondenzované benzenové jádro),

2. Deriváty Trogerových bází mající pyridin-2-ylovou, chinolin-2-ylovou, isochinolin-1- ylovou, isochinolin-3-ylovou skupinu obecného vzorce II, kde Y je H, CH₃, CH₂CH₃, 2-pyridyl

Rl, R2, R3 a R4 mají vpředu uvedený význam.

3. Deriváty Trogerových bází mající pyrazin-2-ylovou nebo chinoxaIin-2-ylovou skupinu obecného vzorce III, kdeYjeH, CH₃, CH₂CH₃

R1 a R2 mají vpředu uvedený význam,

R5 je H, OH, alkyl 1 až 3 uhlíkovými atomy, allyl, halogen, CH2OH, OCH₃, OCH2CH3, CF3,

CN, COOCH3, COOCH2CH3, NO₂, SCH₃, N(CH₃)₂, N(CH₂CH₃)2, NHCH₃, NHCOCH3,

4. Derivát Trogerových bází vzorce IV, který je derivátem pyridoxalu.

5. Použití derivátů Trogerových bází obecného vzorce I-IV a jejich farmaceuticky využitelných solí s anorganickými nebo organickými kyselinami vybranými ze skupiny tvořené hydrofluoridy, hydrochloridy, hydrobromidy, hydrojodidy, hydrogensulfáty, sulfáty, ·· ·«·« * ·· ·· « « «·«· · · · · ···· · · · ·· • · · · · · · ·· • · · · · ·· ···· ··· ··· ·· ···*·· monohydrogenfosfáty, dihydrogenfosfáty, fosfáty, nitráty, tosyláty, mesyláty, trifláty, mravenčany, octany, trifluoracetáty, propionáty, laktáty, vínany, jako cytostatik.

6. Použití derivátů Trógerových bází obecného vzorce I-IV a jejich farmaceuticky využitelných solí pro přípravu terapeutických systémů k léčbě nádorových onemocnění.