Введение к работе
Актуальность. Синтез, установление строения координационных соединений d-элементов и определение их роли в реакциях каталитического окисления органических соединений, являются важными аспектами современной координационной химии Среди таких каталитических процессов в последние годы большое внимание уделяется физиологически значимым для живого организма реакциям, связанным с окислительно-восстановительной регуляцией процессов внутриклеточной сигнализации Последняя базируется на посттрансляционной окислительной модификации серосодержащих белков (Биол мембраны 2007 Т 24 № 2 С 115), которая в живом организме осуществляется за счет эндогенных окислителей и катализируется ферментами, содержащими d-элементы
Одним из естественных эндогенных окислителей является пероксид водорода, которому отводится роль вторичного посредника в трансдукции разнообразных сигналов (Annal Bot 2006 V 98 Р 289) Мишенями перок-сида водорода являются, прежде всего, тиоловыс - SH-группы белковых молекул, принадлежащие к боковым цепям остатков цистеина, важнейшим из которых, как считается, является трипептид глутатион - L-y-глу-тамил-Ь-цистеинилглицин(2>ш.хгшшг 2005 Т 70 Вып 11 С 1459)
Координационные соединения d-элементов способны ускорять процесс гомогенного окисления тиольных групп тиоаминокислот При этом, в зависимости от природы и концентрации катализатора, возможно протекание процессов, результатом которых может быть не только образование дисульфидов (R-S-S-R), но и более окисленных продуктов, таких как сульфе-новые (R-SOH), сульфиновые (R-S02H) и сульфоновые (R-SO-)H) кислоты В тоже время, наиболее значимым является процесс окисления глутатиона только до дисульфида глутатиона Поэтому создание каталитических систем на основе координационных соединений d-элементов, позволяющих селективно окислять глутатион пероксидом водорода, можно отнести к актуальным задачам прикладной координационной химии
Работа выполнена при поддержке ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (РНП 2.1 1 1277)
Цель настоящей работы заключалась в исследовании реакции каталитического окисления пероксидом водорода тиольной группы глутатиона, в присутствии ультрамалых количеств (107 - 10~9 М) координационных соединении железа, родия, иридия и палладия
Конкретные задачи исследования включали: разработку методик синтеза ацетатных комплексов родия с гетероциклическими аминами в апикальных положениях и методов получения монокристаллов пригодных для рентгеноструктурного анализа, исследование гомогенных каталитических процессов окисления тиольной группы глутатиона пероксидом водорода в присутствии ультрамалых количеств моноядерных соединений палладия(П) и железа(Н) и (III) и родия(Ш), би- и трехъядерных карбоксилатных комплексов родия(Ш) и трехъядерных ацетатов железа(Ш) и иридия(Ш, IV) ме-
тодом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), сопоставление их относительной каталитической эффективности
Научная новизна. Методом рентгеноструктурного анализа (РСА) охарактеризованы из-оксоацетаты родия [Яп3(цз-0)(ц-ОАс)6(Ь)з]Х (где L= ру, a-pic, p-pic, Х=СЮ4~) и [Rh3(H3-0)(n-OAc)6(P-pic)3]PF6 Показано, что замещение апикальных молекул воды в комплексных катионах [Rh3(u3-0)(u-ОАс)б(Н20)3]+ на молекулы гетероциклических аминов сопровождается разрушением трехмерно-непрерывных (3D) надмолекулярных конструкций
Выделен и методом РСА исследован биядерный комплекс палладия [Pd2(u-S-D-Cys)(u-S-D-CysH)(2,2'-dipy)2](N03)3, являющийся устойчивым промежуточным соединением в каталитическом цикле окисления глутатио-на пероксидом водорода до дисульфида глутатиона Показано, что в кристаллическом состоянии биядерные фрагменты [Pd2(|>S-D-Cys)(p.-S-D-CysH)(2,2'-dipy)2] попарно стабилизированы за счет межмолекулярных водородных связей и стековых взаимодействий Pd Pd, что приводит к образованию непрерывной одномерной (ID) полимерной цепи. В свою очередь, за счет межмолекулярных водородных связей и стековых взаимодействий между дипиридильными циклами ID цепи объединены в двумерно-непрерывный (2D) каркас Сольватные молекулы воды и нитратные ионы обеспечивают межмолекулярные взаимодействия между 2D системами, приводя к формированию трехмерно-непрерывной (3D) надмолеклярной системы
На основании квантовохимических расчетов модельных биядерных ди-гидроксомостиковых и (л-Б-мостиковых комплексов палладия предложен каталитический цикл окисления тиолов пероксидом водорода до дисульфидов Показано, что процесс окисления тиолов протекает через стадию образования нестойкого биядерного смешанновалентного u-S-мостикового комплекса палладия(Н, IV) - [(Ш3^"(ц-5СНз)2Ра(ОН)2(Шз)2]2+
Методом ВЭЖХ установлено, что использование в качестве катализаторов ультрамалых количеств координационных соединений железа, иридия, родия и палладия приводит к селективному окислению глутатиона пероксидом водорода только до дисульфидной формы
Практическая значимость. Показана возможность применения ульт-рамальгх количеств координационных соединений железа, иридия, родия и палладия в качестве катализаторов селективного окисления глутатиона пероксидом водорода до дисульфида глутатиона Последнее представляет интерес для разработки каталитических систем промышленного назначения, в частности, для создания медицинских препаратов нового поколения на основе окисленного глутатиона
Методы исследования и использованное оборудование. Элементный анализ исходных соединений на содержание С, Н, N, S проводили на
ftlMC пііпт^ґіп^„п Т ГГ/~Т\ ГЧЛХТО//"^ П-ЭО А, .- — , г4- т_ ті J ~
v/iiiiu-umwmj«iup^ m^i^\^kj Ks4Libj\\Jf-7~>t, nncumj па ^идсрфсшіїс 1С, 11, 1 u и
Rh в комплексах проводился гравиметрически Гравиметрические формы -металлические железо, иридий, палладий и родий, образующиеся при прокаливании образцов в токе водорода
Электронные спектры поглощения (ЭСП) растворов комплексов записывали на спектрофотометрах СФ-56 в интервале 200 - 1100 нм, используя кварцевые кюветы с / = 1 см ИК спектры в области 4000 - 400 см' регистрировали на спектрофотометре Shimadzu FTIR-8400S в образцах, таблети-рованных с КВг РСА проводили на четырехкружном автоматическом ди-фрактометре Syntex Р2/ FAB+ масс-спектры были получены на FAB+ масс-спектрометре Тпо2000 путем бомбардировки матриц из 3-нитробензилового спирта атомами ксенона
Определение концентрации металла в растворах модельных каталитических систем проводили с помощью зеемановского атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией МГА-915 в графитовой кювете Массмана с пирографитовым покрытием (НПФ АП «Люмэкс»)
Расчеты электронной и геометрической структуры соединений каталитического цикла палладия были выполнены по программе Jaguar 7 0 методом DFT B3LYP в 6-31G** базисе для атомов непереходных элементов Для атома палладия использован эффективный псевдопотенциал остова HW с соответствующим валентным базисом^
На защиту выносятся следующие положения:
1. Методики синтеза трехъядерных ц3-оксоацетатных комплексов ро
дия, содержащих в апикальных положениях молекулы гетероциклических
аминов
2. Результаты РСА трехъядерных ацетатных комплексов родия
[Rh3(u3-0)(u-02CCH3)6(py)3]C104CH3OH, [Шіз(из-0)(ц-02ССН3)6(а-ріс)3]
GO* 2СН3ОН ЗНА [Rh3(^-OXn-02CCH3)6(p-pic)3]C104, [Шіз(цз-0)(ц-02ССН3)5
(P-pic)3]PF6
3 Результаты РСА биядерного комплекса палладия [Pd2(u-S-D-Cys) (u-S-D-CysH)(2,2'-dipy)2](N03)3 4 5Н20
-
Результаты исследования гомогенного каталитического окисления глутатиона пероксидом водорода, в присутствии ультрамалых количеств соединений железа, родия, иридия и палладия
-
Результаты исследования противоопухолевой активности препаратов на основе глутатиона, содержащих ультрамалые количества соединений железа и палладия
Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на XXII Международной Чугаевской конференции по координационной химии (г Кишинев, 2005 г), на II Международном симпозиуме «Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ» (г Москва, 2005 г), на XVIII Международной Черняевской конференции по химии, аналитике и технологии платиновых металлов (г Москва,
' МФХИ им Л Я Карпова, г Москва
2 расчеты выполнены доц Н С Паниной на кафедре неорганической химии
СПбГТИ(ТУ)
2006 г), на XI Международной конференции «Органическая химия от Бутлерова и Бельштейна до современности» (г Санкт-Петербург, 2006 г)
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 3 статьях и тезисах 4 докладов на Международных и Всероссийских конференциях
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов и выводов Работа изложена на 111 страницах машинописного текста и содержит 46 рисунков и 7 таблиц Список цитируемой литературы включает 134 наименования
