Спосіб одержання біс-[n-(піридин-2-іл)морфолін-4-карботіоамід]паладій(іі) перхлорат діацетонату

Корисна модель відноситься до способу одержання біс-[N-(піридин-2-іл)морфолін-4-карботіоамід]паладій (II) перхлорат диацетонату (3) (Фіг.1) і пов'язаний з виготовленням та можливим потенційним застосуванням його в біохімії та медицині, встановленням структури та властивостей. Сталий інтерес до вивчення комплексоутворення металів платинової групи з органічними лігандами підтримується з часів відкриття Розенбергом протипухлинної активності цис-дихлордиамінплатини. Однак, згодом встановлено, що сполуки платини (ІІ) викликають також і небажані побічні ефекти в організмі, пов'язані з їх токсичністю. Тому увага дослідників в більшій мірі почала приділятися дослідженню біологічної активності комплексних сполук на основі інших платинових металів, зокрема рутеній, родій та паладій. В результаті встановлена фізіологічна активність багатьох комплексів з переліченими металами, які поряд з протипухлинною дією проявили також бактерицидну, фунгіцидну, противірусну активності, одночасно виявляючи менш токсичну дію, ніж аналогічні сполуки платини (ІІ) [1]. Інтерес до гетероциклвмісних тіонів в координаційній хімії викликаний рядом причин, основними з яких є: - властивість існувати у водно-спиртових розчинах (в залежності від умов проведення синтезу та складу функціональних груп) в різних таутомерних формах, зокрема в тіонній і/або в тіольній, і, як наслідок - можливість координації до іону металу в тій чи іншій формі з утворенням різнотипних комплексних сполук різної будови з практично цінними властивостями; - модифікуючи електронодонорні атоми гетероциклів можна одержати найрізноманітніші за складом, будовою і властивостями лігандні системи, і, як наслідок - координаційні сполуки на їх основі; - в практичному аспекті металокопмлекси на основі гетероциклічних похідних тіосечовини та тіосемикарбазиду можуть проявляти біологічну активність, а саме імітувати цистеїн в металоензимах, проявляти властивості активних центрів в "copper blue" протеїнах, а також протипухлинну, антибактеріальну та фунгіцидну дії [2]. Найближчим аналогом заявленого способу можна вважати спосіб одержання біс-(3,5-диметил-4(етиламіно)метилпіразол)паладію(ІІ), який полягає в тому, що розчин [PdCl2(MeCN)2] в дихлорметані змішували з розчином 3,5-диметил-4-(етиламіно)метилпіразолу в дихлорметані у співвідношенні Pd:L=1:2 (L - ліганд), після чого реакційну суміш перемішували протягом 6 годин. Утворений осад відфільтровували, промивали диетиловим ефіром і доводили до постійної маси у вакуумному ексикаторі над Р2О5 [4]. Недоліком прототипу є те, що продукт отримували довготривалим перемішуванням вихідних речовин. При цьому синтез проводили в одну стадію, що не дало можливості виділити проміжні продукти з реакційної суміші, які також можуть проявляти практично-цінні властивості. Крім того, розчинність продукту є вибірковою до різних розчинників, що обмежує можливість дослідження його на біологічну активність. Завданням корисної моделі є розробка постадійного методу цілеспрямованого синтезу нової комплексної сполуки паладію (ІІ) на основі ПМКТ (N-(піридин-2-іл)морфолін-4-карботіоаміду), розчинної у воді, яка може проявляти антипухлинні та кардіопротекторні властивості. Суть корисної моделі: спосіб одержання біс-[N-(піридин-2-іл)морфолін-4-карботіоамід]паладій(II) перхлорат диацетонату (3), що включає синтез комплексу паладію(II) з гетероциклвмісним органічним лігандом, який відрізняється тим, що в якості вихідних реагентів використовують PdCl2 та ПМКТ, та полягає в тому, що синтез проводиться постадійно з виділенням та аналізом проміжних продуктів. До етанольного розчину ПМКТ протягом 2 хвилин по краплям додають етанольний розчин PdCl2 в стехіометричному співвідношенні Pd:L=1:1. Після 20 хвилин кип'ятіння реакційної суміші при постійному перемішуванні виділяють проміжний продукт реакції в формі [PdL2]Cl2 (1), з якого при додаванні надлишку ПМКТ в аналогічних умовах синтезу виділяють комплекс (2) з формульним складом [PdL2]Cl2. Кінцевий продукт [PdL2] (ClO4)2×2C3H6O (3) одержують перекристалізацією з ацетону комплексу (2) з додаванням двохкратного надлишку NaClO4. Суть цілеспрямованого постадійного синтезу комплексу Pd(II) з ПМКТ полягає в підтриманні pH реакційного середовища £4.5 для того, щоб вихідна форма хлорокомплексів Pd(II) відповідала формулі [Pd(H2O)nCl4-n]n-2, де n=0-3, а також концентрації cPd=10-6-10 -2моль/л [5]. Вказані pH розчину та концентрація Pd(II) сприяють утворенню моноядерних комплексів катіонного характеру, розчинних в водних розчинах лужноземельних металів, що необхідно для тестування їх на біологічну активність. Крім того, бідентатноциклічна координація ПМКТ до металу та реалізація 6-членного хелатного металоциклу в комплексі призводить до пониження полярності ПМКТ та легкого пасивного транспортування всієї комплексної сполуки через мембрани клітин, що є необхідним для дослідження біологічної дії. Методами електронної спектроскопії (Фіг.3), інфрачервоної спектроскопії (Таблиця 4), спектроскопії ядерного магнітного резонансу на ядрах 1Н (Таблиця 3) та 13С (Таблиця 5) встановлено, що в наведених умовах синтезу отримують чистий продукт ПМКТ, який при комплексоутворенні координується до центрального іону Pd(II) в тіонній формі бідентатноциклічно атомом сірки карботіоамідного фрагменту та піридиновим атомом азоту з утворенням 6-членного металоциклу. Показано, що в залежності від співвідношення вихідних компонентів відбувається часткове (1) або повне (2, 3) заміщення атомів хлору в координаційному оточенні паладію(ІІ) (Фіг.2; Таблиця 1). При цьому продукти 2 і 3 мають катіонний характер, що ймовірно, є причиною їх розчинності у воді. Наявність в молекулі ПМКТ піридинового, морфолінового та карботіоамідного фрагментів, які входять до складу багатьох лікарських препаратів, є підставою для прогнозування фізіологічної активності новосинтезованої комплексної сполуки Pd(II) з ПМКТ: антиоксидантної, кардіотонічної та антипухлинної, так як наявність наведених функціональних складових в синтезованих молекулах комплексів сприяє вловлюванню високореакційних радикалів, які є причиною як пухлинних, так і серцевих захворювань. Корисна модель детальніше пояснюється та ілюструється на графічному матеріалі і на конкретних прикладах. На Фіг.1 наведено постадійну схему синтезу біс-[N-(піридин-2-іл)морфолін-4-карботіоамід]паладій(II) перхлорат диацетонату (3), а також проміжних продуктів реакції ПМКТ, (1) та (2). На Фіг.2 зображено просторову структуру біс-[N-(піридин-2-іл)морфолін-4-карботіоамід]паладій(II) перхлорат диацетонату (3), одержану з рентгеноструктурних даних. В Таблиці 1 наведено величини основних відстаней та кутів в молекулі бic-[N-(піридин-2-іл)морфолін-4карботіоамід]паладій(ІІ) перхлорат диацетонату (3). В Таблиці 2 наведено дані елементного аналізу біс-[N-(піридин-2-іл)морфолін-4-карботіоамід]паладій(II) перхлорат диацетонату (3) та проміжних продуктів синтезу (1) і (2). В Таблиці 3 наведено дані спектроскопії ядерного магнітного резонансу на ядрах 1Н біс-[N-(піридин-2іл)морфолін-4-карботіоамід]паладій(ІІ) перхлорат диацетонату (3) та проміжних продуктів реакції: ПМКТ, (1), (2). м - мультиплет, τ - триплет, д - дублет, с - синглет, Ру - піридил. В Таблиці 4 наведено дані інфрачервоної спектроскопії біс-[N-(піридин-2-іл)морфолін-4карботіоамід]паладій(ІІ) перхлорат диацетонату (3) та проміжних продуктів реакції: ПМКТ та (1), (2). і - інтенсивна смуга поглинання; ср. - смуга середньої інтенсивності; сл. - смуга слабкої інтенсивності. В Таблиці 5 наведено дані спектроскопії ядерного магнітного резонансу на ядрах 13С комплексу паладію(ІІ) (3) та ПМКТ. На Фіг.3 наведені електронні спектри поглинання біс-[N-(піридин-2-іл)морфолін-4-карботіоамід]паладій(ІІ) перхлорат диацетонату (3) та проміжних продуктів реакції: ПМКТ, (1), (2). В якості вихідної солі використовували хлорид паладію(ІІ) із вмістом паладію 59%, синтезований за методикою [6]. Елементний склад комплексів встановлено методом рентгенівського мікрозонду зразків в таблетках KВr (спектрометр VRA-30, 45kB, W-анод, діаметр діафрагми 7мм, експозиція 30с). Відносна інтенсивність PdKa-лінії 0.0676±0.0004, можлива невизначеність за фоном ±0.0020. Відносна інтенсивність ВrKa-лінії - 1.647±0.005, невизначеність за фоном ±0.0015. Для встановлення концентрації елементів використано програму розрахунку інтенсивностей аналітичних рентгенівських ліній за методом рівнянь зв'язків із фундаментальними параметрами. Спектри ядерного магнітного резонансу записані на спектрометрі "Varian VXR-300" (300МГц) в дейтерованому дим етилсульфоксиді (внутрішній стандарт тетраметилсилан). Інфрачервоні спектри поглинання в діапазоні частот 4000-200см-1 записані на спектрофотометрі "Specord Μ80" з використанням методики пресування взірців з KВr. Електронні спектри поглинання розчинів комплексів записані на спектрофотометрі «Specord Μ40» (5000011000 см-1,1=0.1см.) Ренгено-структурні дані отримані на дифрактометрі SMART APEX II. C10H13N3SO. (ПМКТ) До 5мл етанольного 0.01Μ розчину S-метил-N-(2-піридиніл)дитіокарбамату (1.84г) додають 0.011Μ розчин морфоліну (0.96мл). Суміш кип'ятять на водяній бані з оберненим холодильником протягом 2год. Після охолодження кристалічний продукт відфільтровують, промивають льодяним етанолом та пентаном. Вихід становить 85%. Тпл.=79-80°С. [PdCI 2(C10H13N3OS)] (1). Наважку 0.194г хлориду паладію(II) розчиняли при нагріванні в 0,3мл 6н. НСl, об'єм доводили етиловим спиртом до 25мл. Наважку ліганду (0.223г) розчиняли в етиловому спирті при незначному нагріванні. Синтез комплексу проводили в плоскодонній конічній колбі при постійному перемішуванні і нагріванні суміші до кипіння. Розчин паладієвої солі протягом 2 хвилин додавали до розчину ліганду, в результаті чого виділявся осад оранжево-червоного кольору. Реакційну суміш перемішували ще протягом 20 хвилин, після чого осад фільтрували, промивали етиловим спиртом, диетиловим ефіром і сушили в ексикаторі над СаСІ 2. Вихід комплексу - 70-72%. [Pd(C10H13N3OS)2]Cl2 (2). Наважку 0.097г хлориду паладію(II) розчиняли при нагріванні в 0,1мл 6н. НСl, об'єм доводили етиловим спиртом до 25мл. Наважку ліганду (0.223г) розчиняли в етиловому спирті при незначному нагріванні. Синтез комплексу проводили в плоскодонній конічній колбі при постійному перемішуванні і нагріванні суміші до кипіння. Розчин паладієвої солі протягом 2 хвилин додавали до розчину ліганду, в результаті чого виділявся осад яскраво-жовтого кольору. Реакційну суміш перемішували ще протягом 20 хвилин, після чого осад фільтрували, промивали етиловим спиртом, диетиловим ефіром і сушили в ексикаторі над СаСІ 2. Вихід комплексу - 52-54%. [Рd(С10Н13N3OS)2](ClO4)2×2С3Н6О (3). Наважку 0.097г хлориду паладію(II) розчиняли при нагріванні в 0,1мл 6н. НСl, об'єм доводили ацетоном до 25мл. Наважку ліганду (0.223г) розчиняли в ацетоні при незначному нагріванні. З метою одержання монокристалів та для забезпечення кращої розчинності отриманого комплексу в розчині ліганду безпосередньо перед синтезом розчинили 0.2г NaClO4×H2O. Синтез комплексу проводили в плоскодонній конічній колбі при постійному перемішуванні і нагріванні суміші до кипіння. Розчин паладієвої солі протягом 2 хвилин додавали до розчину ліганду. При цьому ніяких видимих змін, окрім зміни кольору розчину не спостерігалось. Реакційну суміш перемішували ще протягом 20 хвилин, після чого розчин помістили в ексикатор з диетиловим ефіром, попередньо створивши умови для повільної дифузії ефіру в розчин. Через 8 діб виділилися монокристали комплексу. Вихід 34-36%. На основі ренгено-структурних та спектральних даних (Фіг.3-9) визначено структуру комплекса (3), запропоновано молекулярну будову для комплексів (1, 2). Джерела інформації: 1. Ефименко И. А. Биокоординационная химия платиновых металлов - основа для создания новых лекарственных препаратов // Коорд. химия - 1998. - т.24, №4. - с.282 2. Egan T.J., Koch K.R., Swan P.L., Clarkson C., Schalkwyk D.A. and Smith P.J. In vitro antimalarial activity of a series of cationic 2,2'-bipyridil- and 1,10-phenantrolineplatinum(II) benzothiourea complexes // J. Med. Chem. - 47 (2004), p.2926-2934. 3. Marchalin M, Svetlik J, Martvon A. Addition-cyclization reactions of 2-pyridyl isothiocyanate. // Collection Czechoslovak Chem. Commun. - 46 (1981), p.2428-2434. 4. Keter F.K. Pyrazol and pyrazolyl palladium(II) and platmum(II) complexes: synthesis and т vitro evaluation as anticancer agents. Department of Chemistry, University of Western Cape, 2004. 5. Буслаева Т.М., Симанова С.А. Состояние платиновых металлов в солянокислых и хлоридных водных растворах. Палладий, платина, родий, иридий. // Коорд. химия- 1999. -т.25, №3.-С.165-176. 6. Синтез комплексных соединений металлов платиновой группы. Справочник -M.: Наука, 1964. Таблиця 1 Відстані, Å Pd1-N1 Pd1 S1 Кути, град. N1 Pd1 N1a N1 Pd1 S1a N1 Pd1 S1 S1 Pd1 S1a 2.029(2) 2.3151(8) 180.00(14) 94.26(7) 85.74(7) 180.0 Таблиця 2 № Склад комплексу 1 [PdCl2(C10H13N3OS)] 2 [Pd(C10H13N3OS)2]Cl2 3 [Pd(C10H13N3OS)2](ClO4)2×2С3Н6 О Pd 25.86 26.50 16.56 17.07 11.97 12.27 Вміст елементів, %, знайдено/розраховано N С Н СІ 10.02 29.45 3.48 18.05 10.49 29.97 3.25 17.73 13.13 38.17 4.35 11.84 13.47 38.50 4.17 11.39 9.22 35.63 4.69 8.43 9.68 35.97 4.38 8.19 S 8.32 7.99 10.58 10.27 7.85 7.38 Таблиця 3 № Формула сполуки ПМКТ C10H13N3SO 1 [PdCl2(C10H13N3OS)] 2 [Pd(C10H13N3OS)2]Cl2 3 [Pd(C10H13N3OS)2](ClO4)2× 2C3H6O D, м.д. 3.448 (4H, т, 2СН2); 3.848 (4Н, т, 2СН2); 7.000 (1Н, т, РуН); 7.556 (1H, д, РуН); 7.660 (1Н, т, РуН); 8.238 (1H, с, РуН); 9.840 (1H, с, NH) 3.758 (4Н, т, 2СН2); 4.035 (2Н, т, 2СН2); 7.401 (2Н, т, РуН); 7.513 (2Н, д, РуН); 8.072 (1H, т, РуН); 8.963 (1Н, д, РуН), 11.387 (1H,c,NH). 3.767 (4Н, т, 2СН2); 4.032 (2Н, т, 2СН2); 7.423-7.524 (4Н, м, РуН); 8.093 (2Н, т, РуН); 11.409 (1H, с, NH) 3.767 (4Н, с, 2СН2); 4.032 (2Н, с, 2СН2); 7.423-7.524 (4Н, м, РуН); 8.093 (2Н, т, РуН); 11.409 (1H, с, NH). Таблиця 4 № Сполуки u (NH Частота n, см-1 u (Ру) u (C=S) (PdN) (PdS) ПМКТ 1 2 3 C10H13N3OS [PdCl2(C10H13N3OS)] [Pd(C10H13N3OS)2]Cl2 [Pd(C10H13N3OS)2](ClO4)2×2С3Н6О u(NH) 3225ср 3490ср 3495ср 3495ср C=S) 1595i 1615i 1615i 1615i 1535i 1550i 1555i 1555i 780ср 755ср 765ср 765ср 440сл 440сл 440сл 380сл 380сл 380сл Таблиця 5 Віднесення С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 Значення (м.д.) ПМКТ/3 48.348/50.027 65.142/64.541 180.668/170.154 146.740/148.691 136.222/139.890 117.222/117.965 118.740/121.207 153.356/151.625