Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Синтезированы карбоксилатные моно- и биядерные комплексы Au(III), Ag(I), Cu(II), Zn(II) и Mg(II) c различными органическими кислотами (2- и 3-фуранкарбоновые, 2- и 3-индолкарбоновые, 5-нитро-2-фуранкарбоновая и трифторметансульфоновая) с фенантролиновыми лигандами (1,10-фенантролин (phen), 2,9-диметил-phen (neoc), 5-нитро-phen (5NO2-phen)): (H2phen)[AuCl4]Cl (1), [Cu(fur)2(neoc)] (2), [Zn(fur)2(phen)] (3), [Zn(phen)3]∙2otf∙EtOH (4), [Cu2(fur)4(5NO2-phen)2]·H2O (5), [Cu2(nfur)4(5NO2-phen)2]·MeOH (6), [Mg(H2O)3(3-ind)]∙2(3-Hind)∙phen∙H2O (7), [Ag(2ind)(NH3)] (8). Строение всех полученных соединений установлено методом РСА. Ионный комплекс 1 включает плоско-квадратный анион [AuCl4]‒, анион хлора и дважды протонированную форму молекулы phen – (H2phen)2+ (редкий случай для phen). Атомы H при N(1) и C(6) катиона (H2phen)2+ участвуют в образовании H-связей с атомом Cl(3), формируя бесконечную супрамолекулярную ленту вдоль оси 0b, при этом соседние цепочки связаны в псевдополимерный слой (hkl = 1, 0, -1) за счет C‒H…Cl контактов. Результаты биологических испытаний 1 в отношении тестовой линии аденокарциномы яичника SKOV3 показали хорошую токсичность для опухолевых клеток, чем для здоровых фибробластов (IC50 для SKOV3 и HDF составляет 27 μМ и >150 μМ, соответственно). Молекулярные комплексы 2 и 3 несмотря на однотипность молекулярного состава, формируют различные полиэдры {CuO2N2} (2) и {ZnO4N2} (3), в которых комплексообразователи реализуют координационные числа (КЧ) 4 и 6, соответственно. В ионном соединении 4, цинк бидентатно координирует три молекулы фенантролина (КЧ = 6), тогда как анионы otf- и молекулы этанола находятся во внешней координационной сфере. В биядерных комплексах 5 и 6 комплексообразователь Cu(II) формирует два полиэдра {CuN2O3}, соединенные между собой мостиковыми фуранкарбоксилатными группами. Наблюдаемое упрочнение связей Cu–N в 6 в сравнении с 5 на 0.265 Å является следствием проявления отрицательного индукционного эффекта NO2-групп в составе N-донорного лиганда. Устойчивость 5 и 6, проанализированная методом Uv-vis-спектроскопии путем регистрации электронных спектров поглощения в физиологическом 0.9% растворе NaCl в течение двух суток показала высокую стабильность обсуждаемых соединений при растворении. Моноядерный комплекс магния [Mg(H2O)3(3-ind)]∙2(3-Hind)∙phen∙H2O (7) представляет собой сольват, во внешней сфере которого располагаются молекулы phen, которые в конкурентной координации с молекулами воды не смогли сформировать ковалентные связи с комплексообразователем Mg2+. Неординарным представляется линейный комплекс серебра [Ag(2ind)(NH3)] (8), в котором комплексообразователь координирует по одной молекуле аммиака и фрагмент 2-индолкарбоновой кислоты. При этом дополнительную стабилизацию 8 на надмолекулярном уровне осуществляют взаимодействия между пи-ароматической системой кислоты с атомами серебра (2.985 Å). Взаимодействие ацетонитрилхлоридного комплекса Pt(II) с замещенными редокс-активными 1,4-диаза-1,3-бутадиенами в абсолютном метаноле привело к образованию трех новых дииминовых соединений Pt(II), являющиеся производными цис-платина - [(dpp-DAD)PtCl2] (9), [(Mes-DAD(Me)2)PtCl2] (10) и [(dpp-DAD(Me)2)PtCl2 (11). По данным ЯМР сигнал винильных протонов в спектре ЯМР 1Н 9 сдвинут в слабое поле по сравнению со свободным лигандом (8.81 и 8.11 м.д. соответственно). Кроме того, сателлиты из-за связи на ядрах 195Pt наблюдаются с 3J (1H, 195Pt) 91.4 Гц. В спектрах ЯМР 13С соединений 9 и 11 сигналы иминных атомов углерода также сдвинуты в слабое поле по сравнению со свободными лигандами на 3 и 8 м.д. соответственно. Сдвиг полосы поглощения в сторону меньших значений указывает на координацию двух атомов азота α-диимина. По данным РСА комплексы являются моноядерными, где центральный ион платины(II) координирует два Cl- и два атома азота α-дииминового фрагмента, образуя плоско-квадратное окружение, что весьма характерно для Pt2+. Электрохимическое восстановление 9-11 протекает в две последовательные катодные стадии - первый катодный пик является квазиобратимым и одноэлектронным, что указывает на образование моноанионных частиц, относительно стабильных в течение времени эксперимента; вторая стадия восстановления для комплексов 9-11 необратима, что свидетельствует об образовании нестабильного интермедиата. Высокая стабильность генерированных моноанионных комплексов и отсутствие пика реокисления хлоридов (1.40–1.50 В) на обратных развертках ЦВА, который может образовываться при восстановлении металлов, подтверждают участие лиганда в редокс процессах. Изучение антиканцерогенных свойств 9-11 методом МТТ на раковой линии аденокарциномы яичника человека SKOV3 показал высокую цитотоксичность комплекса 11 в отношении патологических клеток (IC50 = 12 μM), тогда как 9 и 11 оказались практически безопасными как для раковых (IC50 около 100 μM), так и здоровых фибробластов. Комплексы 2-4, 7, 8 были исследованы на противоопухолевую активность. Первый этап доклинических исследований противоопухолевых препаратов подразумевает тестирование цитотоксической активности (метод МТТ) на культивируемых in vitro опухолевых клетках человека SKOV3 (рак яичника), MCF7 (рак молочной железы) и A172 (глиобластома ЦНС). Наименьшую выживаемость раковых клеток различных тестовых линий показал комплекс 2. При этом процент выживаемости патологических клеток под действием других соединений намного выше, а для некоторых (3, 8) составляет практически 100 %. Дальнейший скрининг 2 и определение полумаксимальной ингибирующей концентрации (IC50) показал высокую цитотоксическую активность в отношении рака яичника SKOV3 – почти в 4 раза активнее CP, рака легкого MСF7 – в 12 раз и максимальную, в 2,3 раз эффективнее CP. Для определения предполагаемого пути гибели клетки под действием 2 был проведен эксперимент по окрашиванию плазматической мембраны. Апоптотические клетки можно отличить от некротических путем совместного окрашивания йодидом пропидия (PI), поскольку он проникает в некротические клетки, но исключается из апоптотических. Результаты исследования показали, что 2 индуцирует апоптоз в клетках. Комплекс 2, предварительно отобранный (in vitro) методом MTT продемонстрировал цитотоксичность в значимых пределах (IC50<10-4 M) и был подвергнут изучению противоопухолевой активности in vivo на перевиваемой опухоли (В16 меланома) на лабораторных мышах. В результате проведенного лечения 2 показал хорошую переносимость без гибели или патологической симптоматики параллельно с устойчивым и достоверным уровнем противоопухолевой активности на уровне ТРОmax=59; 77 и 68% (p=0,001–0,00005) в течение недели после отмены. Результаты показали, что на прогностически значимой солидной мышиной меланоме В16 комплекс 2 при однократном в/б введении в переносимых дозах проявил противоопухолевую активность, удовлетворяющую критерию скрининга (ТРО≥50%). Таким образом, по результатам 1 годы работы выявлено соединение-лидер, биологические испытания позволяют считать его отобранным для продолжения скрининга. Публикации по результатам первого года выполнения проекта: Согласно представленному плану на 2022 год, научный коллектив должен опубликовать в первый год работы над проектом одну статью, индексируемую WoS. По материалам настоящего отчета вышло 2 статьи, одна из которых является Q1. 1) Dmitriy S. Yambulatov, Irina A. Lutsenko, Stanislav A. Nikolaevskii, Pavel A. Petrov, Ivan V. Smolyaninov, Irina K. Malyants, Viktoriya O. Shender, Mikhail A. Kiskin, Alexey A. Sidorov, Nadezhda T. Berberova, Igor L. Eremenko. α-Diimine cisplatin derivatives: Synthesis, Structure, Cyclic 2 Voltammetry and Cytotoxicity // Molecules. 2022. (IF=4.927; Q1) 2) Луценко И.А., Лосева О.В., Иванов А.В., Мальянц И.А., Шендер В.О., Кискин М.А., Еременко И.Л. Антиканцерогенные свойства комплексов Au(III) // Коорд. Химия. 2022. (IF=1.814; Q3). Таким образом, план работ за первый год выполнения проекта можно считать успешно выполненным.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Синтезированы моноядерные [Cu(nfur)2neoc] (1), [Cu(tph)2neoc] (2), [Cu(ikk)(phen)2]ikk (3), [{Cu(phen)2benz}{Cu(phen)2Cl}]2+·2Cl-·benz-·H3O+·4.5H2O (4) (benz- = м-Cl-бензоат анион), [Pd(Hdmpz)4]2L (Hdmpz = 3,5-диметилпиразол, L = 2-fur- (5); 3-fur- (6)), [Pd(3-fur)2(phen)]H2O (7) и [Pd(Hpz)2(phen)]2CF3SO3 (8; Hpz = пиразол, CF3SO3Н = трифторметансульфоновая кислота) [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020169323002748?via%3Dihub], [Ag(fur)(neoc)]H2O (9), (H2phen)[AuCl4]Cl (10), [Сo(fur)(neoc)] (11) и трехъядерные [Сo3(fur)6(neoc)2] (12), [Mg3(fur)6(bpy)2] [doi:10.3390/cryst1309130] (13) комплексы, структуры которых определены монокристалльным методом РСА. В соединениях 1 – 3 комплексообразователь монодентатно координирует фрагмент аниона кислоты и бидентатно молекулы фенантролинов (КЧ(Cu) = 4 (1,2) или 5 (3)). Отличительной особенностью комплекса 3 является одновременное координирование двух фрагментов N-донорного лиганда, располагающихся практически во взаимно перпендикулярных плоскостях. По данным РСА в комплексных катионых соединения 4 присутствует два типа фрагментов - {Cu(phen)2Cl}+ и {Cu(phen)2benz}+ (Cu (2)), в котором хлорид-анион замещается бензоат-анионом. Все катионы удерживаются вместе посредством сложной системы водородных связей O-H...O и O-H...Cl. Для определения характера взаимодействия между комплексообразователями комплекс 4 был исследован методом ЭПР в Х-диапазоне в твердой фазе (Т = 293, 80 и 5 К) и в застеклованном этанольном стекле (Т = 80 К). В твердом образце наблюдается одна линия ЭПР при всех температурах, что указывает на эффективное обменное сужение. При 293 К и 80 К линия существенно симметрична с сопоставимыми вкладами гауссовой и лоренцевой (~12 и 9 мТл соответственно) с центром при g = 2.132. Наблюдаемый g-фактор представляет собой типичное среднее значение g-тензора в ионах меди(II). При Т = 5 К спектр твердого тела становится немного шире и анизотропным, что указывает на то, что обменное сужение уменьшается с температурой, что является типичным поведением для магнито-концентрированных твердых тел. В моноядерных комплексах 5 и 6 катион Pd2+ координирует фрагменты Hdmpz, тогда как молекулы фуранкарбоновых кислот находятся во внешней координационной сфере. В обоих случаях в 5 и 6 формируются устойчивые плоскоквадратные фрагменты {PdN4} (5, 6) с координационным числом комплексообразователя КЧPd = 4. Основное различие кристаллических структур соединений 5 и 6 определяется положением фуроат-анионов относительно комплекса и системой образующихся водородных связей с N–H группами молекул Hdmpz. В соединении 7 ион-комплексообразователь Pd2+ находится в слабо искаженном плоско-квадратном окружении двух атомов азота phen (Pd–N 2.003(2) – 2.011(2) Å) и двух атомов кислорода fur- (Pd–O 1.987(2) – 1.999(2) Å), формируя фрагмент {PdN2O2}, в котором также КЧPd = 4. В соединении 8 катион Pd2+ связан с двумя атомами азота Hpz (Pd–N 2.010(2) Å) и двумя атомами азота phen (Pd–N 2.015(2) Å). В итоге в 8, так же, как и в 5–7, катион имеет плоско-квадратное окружение. По данным РСА катион Ag+ в комплексе 9 бидентатно координирует один fur-анион и молекулу неокупроина, формируя ядро {AgO2N2}, в котором КЧAg = 4. В кристаллической упаковке 9 наблюдается два типа межмолекулярных взаимодействий - π-π стэкинг – между ароматическими системами гетероциклов и водородные связи между внешнесферными молекулами воды и кислородами СОО-групп аниона. Все эти факторы участвуют в дополнительной стабилизации структуры на супрамолекулярном уровне. При выполнении работы в 1 год Гранта был получен комплекс золота(III) с 1,10-фенантролином (H2phen)[AuCl4]Cl, проявляющий хорошую противораковую активность с высоким индексом селективности. В продолжение начатого исследования соединений золота в качестве антипролиферативных агентов был получен комплекс золота(III) с 1,7-фенантролином, имеющий аналогичный состав (H2phen)[AuCl4]Cl (10). По данным РСА 10 представляет собой ионное соединение, включающее плоско-квадратный анион [AuCl4]‒ (Au‒Cl 2.2800(11), 2.2875(6) Å, Cl‒Au‒Cl 89.63(3)o, 90.37(3)o, 180o), нитрат-анион и дважды протонированную форму молекулы 1,7-фенантролина – (H2phen)2+, атомы азота которого располагаются в транс-положении по отношению к плоскости ароматического цикла. Интересно отметить, что в отличие от 1,10-phen, в случае с 1,7-фенантролином при комплексообразовании с H[AuCl4] в качестве противоиона становится NO3-анион (а не Cl-) и надмолекулярный уровень имеет другое строение. Результаты ЭСП в растворах ДМСО и физиологическом для комплексов 4, 6-8 демонстрируют высокие скорости поглощения в области высоких энергий, полосы поглощения при длине волны около 275 нм соответствуют внутрилигандным переходам в молекуле phen, а полосы поглощения низкой интенсивности, лежащие в области 300-350 нм, связаны с переносом заряда металл-лиганд. Неожиданную нетоксичность по отношению к здоровым фибробластам и с одновременно высокой антипролиферативной активностью показали фуранкарбоксилатные комплексы Co(II) с неокупроином. Комплекс 11 [Сo(fur)(neoc)] является моноядерным - к комплексообразователю координируется О,О-бидентатно фуроат-анион и хелатно молекула неокупроина, формируя октаэдрическое окружение металла (КЧ = 6). В 12 терминальные ионы кобальта окружены диметилфенантролиновыми лигандами, одним мостиково-хелатным и двумя мостиковыми фуроат-анионами. Анализ длин связей 11 и 12 показывает, что в моноядерном комплексе 11 прочность связывания с неокупроином значительно выше, чем в 12. Сравнение моноядерных комплексов меди 1 – 3 с 11 показывает, что в целом связь комплексообразователя с анионами и олигопиридинами значительно выше в случае медных соединений, чем возможно обусловлено высокая активность и токсичность медных соединений. Биологические испытания на антипролиферативную активность были проведены в отношении аденокарциномы яичника SKOV3 для комплексов меди(II) 1-4, палладия(II) 6-13. По результатам скрининга можно отметить, что практически все соединения (за исключением 13) проявляют высокую цитотоксическую активность в отношении клеточного штамма рака яичников SKOV3, причем эта активность имеет выраженный дозозависимый эффект: с ростом концентрации соединений наблюдается уменьшение количества метаболически активных клеток. Комплексы палладия 6 и 7 более токсичны для здоровых фибробластов, чем для опухолевых клеток, что делает их непригодными для терапевтического использования. Напротив, комплекс 8 продемонстрировал сильную активность против клеток аденокарциномы яичника, оказывая в шесть раз более слабое воздействие на здоровые фибробласты, что делает его многообещающим кандидатом для дальнейшего изучения в качестве противоракового агента. Комплекс магния 13 не проявил антипролиферативных свойств. Противоопухолевая активность in vivo комплекса 2 (как наиболее эффективного по результатам исследований in vitro) была исследована на перевиваемой подкожно (п/к) меланоме В16 3-го пассажа, достигшей в группе КРО без лечения на 11 сутки роста Vср = 1846±426 мм3. Изученный комплекс 2 при выбранной схеме показал длительное ингибирование роста опухоли, сохраняющееся на 9-е сутки после лечения в максимальной дозе на уровне Vср = 205±65 мм3 Vср = 1846±426 мм3 в группе КРО, ТРО = 89%. Дозовая зависимость противоопухолевого действия в пределах данного диапазона не прослеживалась. Статистическая обработка всех результатов показала, что полученные показатели роста опухоли достоверно отличаются от таковых в группе КРО, p≤0,05. Переносимость лечения под действием комплекса 2 была удовлетворительной, состояние и поведение мышей не отличалось от группы КРО; каких-либо побочных эффектов не выявлено. Таким образом, среди комплексов, полученных за второй год выполнения проекта, был выбран лидер для дальнейших расширенных биологических исследований - комплекс кобальта 11 с высоким уровнем цитотоксичности в отношении раковых клеток и низким в отношении здоровых (коэффициент селективности составляет >400).