Синтеза нових биолошки активних конјугата стероида са фероценом и идентификација нових природних производа из црне зове (Sambucus nigra L.)

Abstract

Конјугати стероида са фероценом чине класу једињења занимљивих за медицинску хемију с обзиром на спектар биолошких активности које испољавају. У овој докторској дисертацији синтетисани су нови конјугати естра-1,3,5(10)-триена (2–6, 8–10), андростана (11–15) и прегнана (16–23), а поједина једињења испитана су in vitro на антипролиферативну и имуномодулаторну активност. У случају једињења добијених алкиловањем естрадиола и естрона (фероценилметил)триметиламонијум јодидом (2–6), једињење 3 истакло се ниском IC50 вредношћу од 0,34 μМ на ћелије хормон-зависног канцера дојке (MCF-7), чиме је оно постало конјугат стероида са фероценом са најизраженијим нтипролиферативним дејством према туморским ћелијама добијен до сада. Једињење 8, добијено кондензацијом 2-формилестрадиола и ацетилфероцена, показало се као превише нестабилно да би се изоловало, али је било могуће изоловати његов моноацетат (9) и диацетат (10). Установљено је да се кондензацијом тестостерона са фероценкарбалдехидом добијају геометријски изомери 11 и 12, док се кондензацијом дихидротестостерона са овим алдехидом добија искључиво Е-конфигурисани конјугат 13, чијим каталитичким хидрогеновањем су добијена два производа, C-3 деоксигеновано једињење 14 и 2α-(фероценилметил)-дериват 15. Једињења 11–15 испољавала су антипролиферативну активност на ћелије хормон независног (PC-3) и хормон-зависног (LNCaP) канцера простате у микромоларном опсегу IC50 вредности, али је сличан ниво активности за сва три једињења уочен и на нормалним фибробластима плућа фетуса (MRC-5), неканцерској ћелијској линији, што је доведено у везу с потенцијално малим афинитетом везивања ових једињења за андрогени рецептор. Конјугати прегнанских стероида са фероценом 16–23 добијени су кондензационим реакцијама пет различитих прегнан-20-она, а сва ова једињења инхибирала су пролиферацију спленоцита стимулисаних бактеријским липополисахаридом. Извршена је и идентификација 252 једињења у етарском уљу сувих цветова црне зове (Sambucus nigra L.) гасном хроматографијом, потпомогнута изоловањем, синтетским поступцима и експериментима коинјекције. Седам ових једињења (24–30) представљала су нове природне производе. Примећена је значајна заступљеност (Z)-хекс-3-ен-1-ола и његових естара у овом етарском уљу, као и барем три естра изосенецио-киселине. По први пут у црној зови идентификован је имин метил-естра изолеуцина са бензалдехидом (31), као и хомолога серија имина овог естра са алифатичним н-алдехидима (32–44) у диетил-етарском испирку свежих цветова ове биљне врсте. Извршена је и потпуна спинска анализа 1Н НМР спектара транс хотриенола и транс-ходиендиола. Разјашњен је проблем систематски погрешне идентификације 2-метилнон-2-ен-4-oна у различитим биљним врстама, а који је погрешно идентификован уместо 5-оксолиналоола услед сличног масеног спектра и погрешног литературног ретенционог индекса.

Konjugati steroida sa ferocenom čine klasu jedinjenja zanimljivih za medicinsku hemiju s obzirom na spektar bioloških aktivnosti koje ispoljavaju. U ovoj doktorskoj disertaciji sintetisani su novi konjugati estra-1,3,5(10)-triena (2–6, 8–10), androstana (11–15) i pregnana (16–23), a pojedina jedinjenja ispitana su in vitro na antiproliferativnu i imunomodulatornu aktivnost. U slučaju jedinjenja dobijenih alkilovanjem estradiola i estrona (ferocenilmetil)trimetilamonijum jodidom (2–6), jedinjenje 3 istaklo se niskom IC50 vrednošću od 0,34 μM na ćelije hormon-zavisnog kancera dojke (MCF-7), čime je ono postalo konjugat steroida sa ferocenom sa najizraženijim ntiproliferativnim dejstvom prema tumorskim ćelijama dobijen do sada. Jedinjenje 8, dobijeno kondenzacijom 2-formilestradiola i acetilferocena, pokazalo se kao previše nestabilno da bi se izolovalo, ali je bilo moguće izolovati njegov monoacetat (9) i diacetat (10). Ustanovljeno je da se kondenzacijom testosterona sa ferocenkarbaldehidom dobijaju geometrijski izomeri 11 i 12, dok se kondenzacijom dihidrotestosterona sa ovim aldehidom dobija isključivo E-konfigurisani konjugat 13, čijim katalitičkim hidrogenovanjem su dobijena dva proizvoda, C-3 deoksigenovano jedinjenje 14 i 2α-(ferocenilmetil)-derivat 15. Jedinjenja 11–15 ispoljavala su antiproliferativnu aktivnost na ćelije hormon nezavisnog (PC-3) i hormon-zavisnog (LNCaP) kancera prostate u mikromolarnom opsegu IC50 vrednosti, ali je sličan nivo aktivnosti za sva tri jedinjenja uočen i na normalnim fibroblastima pluća fetusa (MRC-5), nekancerskoj ćelijskoj liniji, što je dovedeno u vezu s potencijalno malim afinitetom vezivanja ovih jedinjenja za androgeni receptor. Konjugati pregnanskih steroida sa ferocenom 16–23 dobijeni su kondenzacionim reakcijama pet različitih pregnan-20-ona, a sva ova jedinjenja inhibirala su proliferaciju splenocita stimulisanih bakterijskim lipopolisaharidom. Izvršena je i identifikacija 252 jedinjenja u etarskom ulju suvih cvetova crne zove (Sambucus nigra L.) gasnom hromatografijom, potpomognuta izolovanjem, sintetskim postupcima i eksperimentima koinjekcije. Sedam ovih jedinjenja (24–30) predstavljala su nove prirodne proizvode. Primećena je značajna zastupljenost (Z)-heks-3-en-1-ola i njegovih estara u ovom etarskom ulju, kao i barem tri estra izosenecio-kiseline. Po prvi put u crnoj zovi identifikovan je imin metil-estra izoleucina sa benzaldehidom (31), kao i homologa serija imina ovog estra sa alifatičnim n-aldehidima (32–44) u dietil-etarskom ispirku svežih cvetova ove biljne vrste. Izvršena je i potpuna spinska analiza 1N NMR spektara trans hotrienola i trans-hodiendiola. Razjašnjen je problem sistematski pogrešne identifikacije 2-metilnon-2-en-4-ona u različitim biljnim vrstama, a koji je pogrešno identifikovan umesto 5-oksolinaloola usled sličnog masenog spektra i pogrešnog literaturnog retencionog indeksa.

Steroid–ferrocene conjugates are a class of compounds of interest in medicinal chemistry due to their diverse range of biological activities. This doctoral thesis focused on the synthesis of new conjugates of estra-1,3,5(10)-trienes (2–6, 8– 10), androstanes (11–15) and pregnanes (16–23), while selected compounds were tested in vitro to evaluate their antiproliferative and immunomodulatory effects. In the case of derivatives furnished by alkylating estradiol and estrone by (ferrocenylmethyl)trimethylammonium iodide (2–6), compound 3 stood out, as it was found to exhibit a significantly low IC50 value of 0.34 μM toward a hormone-dependent breast cancer cell line (MCF-7), which rendered this compound the most antiproliferative steroid–ferrocene conjugate known to date. Compound 8, obtained by condensing 2-formylestradiol and acetylferrocene, was discovered to be unstable to such an extent that it was impossible to isolate it in pure form, while its monoacetate (9) and diacetate (10) could be isolated. It was concluded that the condensation of testosterone and ferrocenecarbaldexyde furnishes two geometric isomers 11 and 12, while the condensation of dihydrotestosterone and this aldehyde gives the E configured conjugate 13 as the sole product; the catalytic hydrogenation of this compound produced the C-3 deoxygenated compound 14 and the 2α- (ferrocenylmethyl) derivative 15. Compounds 11–15 demonstrated ntiproliferative activity against hormone-independent (PC-3) and hormone dependent (LNCaP) prostate cancer cell lines in a micromolar range of IC50 values, but similar activities were also detected against normal fetal lung fibroblasts (MRC-5), a noncancerous cell line, possibly relating this type of activity to a seemingly low affinity of these compounds for the androgen receptor. Conjugates of ferrocene with pregnane-series steroids 16–23 were obtained through condensation reactions involving five different pregnane-20- ones, and each of these compounds was found to inhibit the proliferation of splenocytes stimulated by bacterial lypopolysaccharide. Furthermore, a total of 252 compounds were identified in the essential oil of dry elder (Sambucus nigra L.) flowers using gas chromatography, along with isolation and synthesis procedures, and coinjection experiments. Among these compounds, seven (24– 30) were identified as new natural products. An abundance of (Z)-hex-3-en-1-ol and its esters was noticed in the oil, along with at least three esters of isosenecioic acid. The imine of the isoleucine methyl ester with benzaldehyde (31) was found in elder for the first time, as well as a homologue series of imines of this ester with aliphatic n-aldehydes (32–44), which were detected in ethereal washings of fresh flowers. A full spin analysis of 1H NMR spectra of trans hotrienol and trans-hodiendiol was performed. A case of an ongoing misidentification of 2-methyl-2-en-4-one in various plant species was uncovered, as 5-oxolinalool was mistaken for this compound due to similar mass spectra and an erroneous literature statement regarding the retention index of this compound.