Содержание к диссертации
Введение
1. Синтез гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона 15
1.1 Производные с пятичленным гетероциклом, содержащим один гетероатом 15
1.2. Производные с пятичленным гетероциклом, содержащим два и более гетероатома 28
1.3. Производные с шестичленным гетероциклом, содержащим один гетероатом 47
1.4. Производные с шестичленным гетероциклом содержащим два гетероатома 57
2. Обсуждение результататов 67
2.1. Синтез производных нафто[2,3-/]индол-5,10-диона 67
2.1.1. Синтез производных 4,11-диметоксинафто[2,3-/]индол-5,10-диона 68
2.1.2. Синтез гидроксинафто[2,3-/|индол-5,10-дионов 95
2.1.3. Синтез аминонафто[2,3-/]индол-5,10-дионов 108
2.2. Синтез производных антра[2,3-]фуран-5,10-диона 125
2.3. Синтез производных антра[2,3-6]тиофен-5,10-диона 150
2.4. Синтез производных нафто[2,3-/|индазол-5,10-диона 165
2.5. Синтез 4,11-диметоксиантра[2,3-йГ]изоксазол-5,10-диона 175
2.6. Синтез производных антра[2,3-с/]изотиазол-5,10-диона 177
2.7. Синтез производных антра[2,3-йГ]имидазол-5,10-диона 179
2.8. Синтез производных антра[2,3-й(][1,2,3]триазол-5,10-диона 190
2.9. Синтез производных нафто[2,3^]хиноксалин-6,11 -диона 192
2.10. Синтез этилового эфира 5,12-диметоксинафто[2,3-^]хромен-2,6,11-трион-3-карбоновой кислоты 195
2.11. Синтез 5,12-дигидроксинафто[2,3^]хиназолин-4,6,11-триона 196
2.12. Изучение свойств гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона 199
2.12.1. Спектральные свойства гетаренантрахинонов 199
2.12.2. Биологические свойства гетаренантрахинонов 208
2.12.2.1. Антипролиферативная активность нафто[2,3-/]индол-5,10-дионов, содержащих фармакофорные группы в положении / 209
2.12.2.2. Антипролиферативная активность нафто[2,3-/]индол-5,10-дионов, содержащих фармакофорные группы в положении 3 211
2.12.2.3. Антипролиферативная активность нафто[2,3-/]индол-5,10-дионов, содержащих фармакофорные группы в положениях 4, 11 215
2.12.2.4. Антипролиферативная активность прочих гетаренантрахинонов 218
2.12.2.5. Изучение способности гетаренантрахинонов ингибировать активность топоизомеразы 1 220
2.12.2.6. Изучение способности гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона ингибировать активность теломеразы 231
2.12.2.7. Изучение способности гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона ингибировать активность протеинкиназ 233
2.12.2.8. Противовирусная активность нафто[2,3-/]индол-5,10-дионов 235
3. Экспериментальная часть 238
Выводы 390
- Производные с пятичленным гетероциклом, содержащим два и более гетероатома
- Синтез производных антра[2,3-]фуран-5,10-диона
- Синтез производных антра[2,3-й(][1,2,3]триазол-5,10-диона
- Антипролиферативная активность прочих гетаренантрахинонов
Введение к работе
Актуальной проблемой современной органической химии является разработка методологии синтеза полигетероароматических систем, перспективных для создания химиотерапевтических препаратов нового поколения. Современный подход к созданию противоопухолевых средств базируется на мишень-специфическом дизайне препаратов, основанном на идентификации молекулярных мишеней, важных для опухолевого роста, и целенаправленном поиске ингибиторов этих мишеней.
Введение, обзор литературы и обсуждение результатов имеют независимые нумерации химических соединений и схем. фрагмент, способный интеркалировать между парами нуклеотидов клеточной ДНК, вызывая нарушения её матричных функций и ингибирование ряда ферментов (прежде всего топоизомеразы II - топо II), участвующих в процессах репликации и транскрипции, что во многом обусловливает их противоопухолевую активность.
В культурах продуцентов, помимо гликозидных компонентов-антибиотического комплекса, часто обнаруживаются как свободные агликоны, являющиеся производными 7,8,9,10-тетрагидро-5,12-нафтаценхинона, так и их дегидрированые производные - 5,12-нафтаценхиноны. Несмотря на то, что аминосахар играет важную роль в связывании антрациклинов с ДНК, агликоны в ряде случаев также обладают высокой биологической активностью. Так, антибиотики тетраценомицин (5) [2] и ангидромэггимицин (6) [3], выделенные из культур актиномицетов рода Streptomyces, обладают заметной противоопухолевой активностью. Антибиотик сайнтопин (UCT-1003, 7), выделенны&из Paecilomyces sp. SPC-137803, способен ингибировать активность как топо II, так и топо I [4] и подавлять рост опухолевых клеток. Еще более активен выделенный из культуры актиномицета антибиотик UCE6 (8), хромофорная часть которого близка по структуре к сайнтопину [5]. В отличие от других антибиотиков антрациклинового ряда его основной клеточной мишенью является топо I [6]. Позднее из культуры продуцента Phoma Sp. BAUA2861 были выделены цитотоксические гетероциклические аналоги сайнтопина -топопироны [7]. Клеточными мишенями этих антибиотиков также являются топо II и топо I, причем, топопирон В (9) по способности ингибировать топо I близок к препарату сравнения камптотецину (СРТ, 10).
Митоксантрон (12) Y=OH Наряду с ценными свойствами антрациклины имеют ряд недостатков, основными из которых являются высокая кардиотоксичность, сравнительно низкий терапевтический индекс, иммунодепрессивное действие и развитие множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) в опухолевых клетках [8]. В связи с этим ведутся исследования по химической модификации природных антибиотиков и синтезу новых препаратов с улучшенными химиотерапевтическими свойствами. К настоящему времени выделено, синтезировано и изучено значительное количество разнообразных производных природных, синтетических и полу синтетических антрациклинов и их аналогов.
В результате обширных исследований в ряду антрахинона были обнаружены противоопухолевые аминоалкиламиноантрахиноны - препараты аметантрон (11) и митоксантрон (12) [9]. Митоксантрон (12) в тестах in vitro и in vivo более активен, чем антрациклины, а при его клиническом использовании выявлено, что он менее кардиотоксичен, чем доксорубицин (2) [10]. Исследование аметантрона (11) показало, что при высоком уровне противоопухолевой активности и отсутствии кардиотоксичности этот препарат в противоположность антрациклинам не только не генерирует супероксид-радикала и не вызывает окисление липидов, но и обладает антиоксидантными свойствами [11].
Поиски противоопухолевых препаратов проводились и в ряду синтетических гидрокси- и аминопроизводных 5,12-нафтаценхинона [12-14], однако эти пионерские исследования велись до открытия противоопухолевых аминоалкиламиноантрахинонов, что объясняет низкую биологическую активность синтезированных соединений. 14Пиксантрон 15 Лозоксантрон
Изыскания более доступных и эффективных противоопухолевых препаратов с пониженной кардиотоксичностью привели к появлению антрациклинов и их аналогов нового поколения. Однако, для всех препаратов этого класса, разрешенных для клинического использования, характерна низкая активность в отношении опухолевых клеток с МЛУ, что зачастую значительно ограничивает их терапевтический потенциал [21]. Известно, что экспрессия АТР-зависимых кассетных трансмембранных транспортеров (ABC-транспортеры), например Р-гликопротеина (P-gp), и инактивация р53-опосредованного пути программируемой гибели клеток (апоптоза) являются наиболее распространенными механизмами развития МЛУ опухолевых клеток при химиотерапии [22, 23]. Поэтому при поиске новых противоопухолевых средств особенно важен отбор препаратов, активных в отношении клеточных линий,с генетически детерминированными механизмами МЛУ.
Несомненно конденсированные системы, в которых антрахиноновый фрагмент аннелирован с гетероциклами, перспективны для дальнейшего изыскания новых химиотерапевтических средств, поскольку гетероциклы традиционно считаются в медицинской химии "привилегированными структурами". Как уже отмечалось выше, среди антрахинонов и их гетероциклических аналогов обнаружено большое число соединений с противоопухолевой активностью, однако в ряду линейных гетаренантрахинонов целенаправленного поиска биологически активных соединений практически не проводилось. Аннелирование гетероциклического ядра с антрахиноновым хромофором может существенно повлиять на свойства соединений и прежде всего на биологическую активность. Как в случае антрациклиновых антибиотиков, кольцо (А), конденсированное с антрахиноновым остатком, может играть важную роль в придании оптимального для взаимодействия с ДНК расположения фармакофорной группы (остатка аминосахара даунозамина) и непосредственно участвовать во взаимодействии антибиотика с клеточными мишенями (например, топо II [24]). При этом для поиска цитотоксических препаратов наиболее перспективны гетероциклические аналоги 5,12-нафтаценхинонов, имеющие линейное строение и содержащие электронодонорные заместители в бензольном кольце, аннелированном с хиноновым фрагментом (16). Электронодонорные заместители (например, гидроксигруппы) в we/ш-положениях к карбонильным группам в хромофорной части антрациклиновых антибиотиков (5,12-нафтаценхинонов) за счет возникающих при этом внутримолекулярных водородных связей вызывают эффективное распределение электронной плотности, увеличивающее сродство соединения к ДНК [25]. Гетероциклический фрагмент, связанный с антрахиноном, может влиять на распределение зарядов в хромофоре и соответственно на стэкинг-взаимодействия при связывании препаратов с ДНК. Кроме того, особенности реакционной способности гетероцикла можно использовать для введения в хромофорную систему фармакофорных групп, необходимых для связывания препарата с клеточными мишенями.
Аннелирование антрахинонового хромофора с гетареном может существенно влиять на спектральные и фотохимические свойства подобных, соединений. Производные 9,10-антрахинона, содержащие амино- или. гидроксигруппы, обладают флуоресцентными свойствами [26], однако, интенсивность их флуоресценции невысока. Аннелирование антрахинонового ядра с гетероциклом существенно изменяет спектральные свойства. Так, для некоторых линейных гетаренантрахинонов отмечена интенсивная флуоресценция и хемилюминесценция. Флуоресцентные гетероциклические аналоги 5,12-нафтаценхинона перспективны для использования в области лазерной технологии, а также и в новых областях практического применения, например, в качестве меток при изучении биохимических объектов [27], и для- создании средств записи, хранения и воспроизведения информации [28]. При этом следует отметить, что для использования в качестве люминесцентных меток, например, при изучении биохимических объектов целесообразно использование флуорофоров с большими значениями. Стоксова сдвига, поскольку флуоресценция таких соединений практически не гасится биомолекулами, а детекция таких меток проводится, как правило, в диапазоне длин волн, где флуоресценция биомолекул практически не регистрируется [29]. Среди гетаренантрахинонов запатентовано большое число красителей с различными функциональными свойствами, однако изучения взаимосвязи между структурой и спектральными свойствами соединений не проводилось. Таким образом, в ряду гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона представляется целесообразным не только поиск биологически активных производных, но и изучение связи между структурой и свойствами синтезируемых соединений.
В соответствии с актуальностью выбранной научной темы диссертационная работа направлена на комплексное исследование гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона, включающее прежде всего разработку методов их синтеза, изучение физических, химических свойств и оценку биологической активности производных этого ряда. Отдельные разделы диссертации выполнены в соответствии с планами научно-исследовательских работ (НИР) на 2003-2007 гг и 2008-2012 гг ГУ НИИ по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф: Гаузе РАМН по теме "Направленный синтез препаратов нового поколения на основе антибиотиков и других природных соединений, воздействующих на опухолевые и бактериальные клетки с различным типом резистентности к существующим лекарственным средствам" (номер государственной регистрации 0120.0 508503).
Цель работы - разработка методологии синтеза биологически активных гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона, содержащих электроно-донорные заместители в яе/?г/-положениях. Достижение поставленной цели включало решение ряда задач:
- разработку препаративных схем синтеза ранее неизвестных производных гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона, содержащих электронодонорные заместители в лерг/-положениях хинонового ядра;
- идентификацию, установление структуры, изучение химических, физических и спектральных свойств гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона;
- выявление взаимосвязи между строением и спектральными свойствами гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона;
- разработку методов модификации производных гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона с целью получения потенциальных химиотерапевтических препаратов;
- оценку биологической активности и, в первую очередь, антипролиферативных свойств линейных гетаренантрахинонов;
- поиск препаратов, активных в отношении опухолевых клеток с МЛУ;
- оценку влияния фармакофорных групп и гетероциклического ядра на антипролиферативную активность соединений, в том числе, на активность в отношении линий опухолевых клеток с генетически детерминированными механизмами МЛУ;
- выявление молекулярных мишеней, связанных со способностью гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона ингибировать опухолевый рост.
Научная новизна. Разработаны оригинальные схемы синтеза новых аналогов 5,12-нафтаценхинона, относящихся к 11 классам гетероциклических соединений, содержащих электронодонорные заместители в яери-положениях хинонового фрагмента. Описано свыше 350 новых гидрокси-, алкокси-, аминопроизводных нафто[2,3-/]индол-5,10-диона, антра[2,3-6]фуран-5,10-диона, антра[2,3-6]тиофен-5,10-диона, нафто[2,3-/]индазол-5310-диона, антра[2,3-с/]изоксазол-5,10-диона, антра[2,3- ]изотиазол-5,10-диона, антра[2,3-йГ]имидазол-5,10-диона, антра[2,3-йГ][1,2,3]триазол-5,10-диона, нафто[2,3- ]хиноксалин-6,11-диона, нафто[2,3-g]xpoMeH-2,6,l 1-триона, нафто[2,3-]хиназолин-4,6,11-триона.
Для ряда представителей гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона исследованы химические свойства и разработаны методы их модификации с целью синтеза соединений с заранее заданными свойствами. Установлено, что в линейных гетаренантрахинонах за счет электронного влияния хинонового и гетероциклического фрагментов заместители в nepit-попожешях активированы для нуклеофильного замещения, что позволяет обменивать даже "плохие" уходящие группы (например, гидрокси- и алкоксигруппы) на остатки аминов. Это свойство гетаренантрахинонов было положено в основу при разработке методологии синтеза линейных тетрациклических гетероциклических аналогов противоопухолевого препарата аметантрона с различной структурой аннелированного гетероцикла и боковых аминогрупп.
Впервые синтезированы фотохромные феноксипроизводные антра[2,3-&]фуран-5,10-диона и показано, что их фотоиндуцируемые яна-хиноидные формы нестабильны и превращаются в соответствующие флуоресцирующие гидроксипроизводные.
Показано влияние гетероцикла и хромофорных групп на спектральные свойства гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона. В этом ряду соединений обнаружена зависимость между частотой длинноволновых полос в электронных спектрах поглощения (ЭСП) и величиной Стоксова сдвига спектров флуоресценции.
Обнаружено свыше 150 производных, ингибирующих рост опухолевых клеток или репликацию вирусов. Выявлены препараты, способные преодолевать МЛУ в опухолевых клетках с клинически значимыми генетически детерминированными механизмами резистентности: с экспрессией ABC-транспортеров и с делецией гена супрессора р53, причем, ряд веществ оказался способен преодолевать оба эти механизма. На основании проведенных биохимических исследований отобраны соединения с улучшенными химиотерапевтическими свойствами (по сравнению с известными противоопухолевыми препаратами) для углубленного предклинического изучения.
Для ряда производных показано, что их антипролиферативная активность связана со способностью ингибировать ферменты, участвующие в полинуклеотидном обмене, важные для клеточного деления и экспрессированные в ряде опухолевых клеток: топоизомеразу I и теломеразу, митотические протеинкиназы.
Практическая значимость диссертационной работы состоит прежде всего в том, что разработаны схемы целенаправленного синтеза новых поликонденсированных гетероциклических соединений, обладающих биологической активностью. Кроме того, изучены химические свойства некоторых производных и найдены методы их трансформации, причем, ряд из них оказался универсальным для аналогов 5,12-нафтаценхинона, различающихся гетероциклическим фрагментом, что дает возможность использовать их в дальнейшем для модификации новых гетаренантрахинонов.
Полученный в работе экспериментальный материал по спектральным свойствам соединений применим для идентификации родственных структур, а также при составлении справочных изданий и программ прогноза спектров поликонденсированных гетероциклических веществ. Обнаруженная- взаимосвязь между структурой гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона, ЭСП и. спектрами флуоресценции необходима для, прогноза спектральных свойств соединений этого ряда и может использоваться для целенаправленного синтеза красителей с заданными свойствами, применимых в различных областях химической технологии.. Некоторые из описанных производных и схемы их получения пригодны для промышленного синтеза красителей с различными функциональными свойствами.
Большинство протестированных соединений обладает высокой антипролиферативной активностью, причем, ряд из них способен преодолевать МЛУ опухолевых клеток. Отобраны производные для- предклинического изучения с целью создания препарата нового поколения с улучшеннымиг химиотерапевтическими свойствами. Выявленные структурные особенности фармакофорных групп, важные для преодоления резистентности опухолевых клеток, применимы для модификации других типов ДНК-специфичных лигандов-с целью повышения их активности в отношении опухолей с МЛУ. Разработанные методы или описанные полупродукты пригодны для синтеза- или модификации других классов биологически активных веществ.
Личный вклад автора. В диссертационной работе обсуждены и обобщены результаты, полученные лично автором или в соавторстве, составившие новое научное направление в химии биологически активных гетероциклических производных антрахинона. При этом автор определял как цель и задачи научного направления исследований, так и разрабатывал методы их решения, проводил описание и интерпретацию результатов, формулировал выводы. Диссертация обобщает результаты многолетних теоретических и прикладных работ, проведенных соискателем и соавторами, включая экспериментальные данные ряда кандидатских диссертаций.
Автор выражает глубокую признательность своим научным консультантам: проф. Преображенской М.Н. (ГУ НИИНА им. Г.Ф. Гаузе) и проф. Буянову В.Н. (РХТУ им. Д.И. Менделеева), а также всем сотрудникам, принимавшим участие в проведении исследований: с.н.с. Лузикову Ю:Н., Деженковой Л.Г. (ГУ НИИНА); проф. Травеню В.Ф., доц. Баберкиной Е.П., доц. Макарову И.Г,, Синкевичу Ю.Б., Шевцовой Е.К. (РХТУ); д.б.н. Штилю А.А., Глазуновой В.А., (РОНЦ им. Н.Н. Блохина); с.н.с. Турчину К.Ф., с.н.с. Анисимовой О.С. (ЦХЛС-ВБИХФИ); проф. Барачевскому В.А. (Центр Фото-химии РАН); prof. Balzarini J. (Rega Institute for Medical Recerch, Leuven, Belgium); prof. Huang H. - S. (Institute of Pharmacy, Taipei, Taiwan); Dr. Narayanan V., Dr. SausviUe E.A. (NCI, Bethesda, USA); Dr. Kubbutat M.H.G. (ProQinase GmbH, Freiburg, Germany).
Отдельные этапы работы были выполнены при финансовой поддержке грантов РФФИ: 03-03-32090-а, 06-03-32233-а, 08-04- 12005-офи и совместным грантом РФФИ и Национального Научного Совета Тайваня 07-03-92000-ННС_а.
Апробация работы. Отдельные результаты работы доложены и обсуждены на ряде конференций, включая IX, XI-XIV, XVI, XX, XXI Конференции молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ (Москва, 1995, 1997-2000, 2002, 2006, 2007); XXXII, XXXIII, XXXV, XXXVI, XXXVIII Научные конференции факультета физико-математических и естественных наук РУДН (Москва, 1996, 1997, 1999, 2000, 2002); 11 FECHEM Конференции "Гетероциклические соединения в биоорганической химии" (Ситжес, Испания, 2002); III-VII Всероссийские конференции "Отечественные противоопухолевые препараты" (2004-2008), XXI Европейский коллоквиум по гетроциклической химии (Сопрон, Венгрия, 2004); 3, 5, 6 Международные симпозиумы "Мишень-специфическая противоопухолевая химиотерапия" ТАТ (Амстердам, Нидерланды, 2005, 2007; Бетезда, США, 2008); Международную конференцию по химии гетероциклических соединений, посвященную 90-летию со дня рождения А.Н. Коста (Москва, 2005); Международный симпозиум "Успехи органической химии" (Судак, Крым, 2006); IX Научную школу-конференцию по органической химии (Москва, 2006); XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии (Москва, 2007), Научую конференцию "Органическая химия для медицины" (г. Черноголовка, 2008).
Публикации. Результаты работы представлены более чем в 50 публикациях, включая свыше 20 статей в журналах, рекомендуемых ВАК для публикации основных результатов докторской диссертации.
Производные с пятичленным гетероциклом, содержащим два и более гетероатома
Сравнительно мало изученными в ряду гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона оказались 1,2-азолы. Единственное производное пиразола получено индийскими исследователями при изучении реакционной способности диенолята дигидропиразолин-5-она 115, генерируемого из формилантипирина 114 при депротонировании под действием диизопропиламида лития (схема 27) [78]. Полученный диен 115 легко вступает в реакции циклоприсоединения-[4+2] и при взаимодействии с бензохинононом (41) образуется аддукт, последующая дегидратация и дегидрирование которого дает 1-метил-2-фенилантра[2,3- ?]пиразол-3,5,10-трион (116) с выходом 50%. Циклоприсоединением [3+2] 1,3-диполярных соединений к производным хинизарина синтезирован единственный представитель антраизоксазолов - 4,11-дигидрокси-3-фенилантра[2,3-я?]изоксазол-5,10-дион (118): Антраизоксазолдион 118 образуется присоединением к диборацетату хинизарина (117) безнитрилV-оксида, генерируемого из хлорбензальдоксима в основной среде (схема 28) [79]. . Из-за низкого выхода (20%) авторы разработали альтернативный метод синтеза целевого соединения 118, основанный на использовании в качестве диенофила вещества Грина 119. Однако, и в этом случае аддукт 120 в реакции циклоприсоединения образуется с низким выходом (24%), причем, предположительно в виде смеси изомеров (схема 29). Антра[2,3-й(]изотиазол-5310-дион (122) был синтезирован сотрудниками компании BASF с выходом 75% конденсацией 2-формил-З-хлорантрахинона (121) с аммиаком в присутствии серы (схема 30) [80-82]. Взаимодействием З-бензилтиоантрахинон-2-карбоксамида 123 с сульфурил-хлоридом Ф.А. Кучеровым был получен 2-метилантра[2,3-яГ]изотиазол-3,5,10-трион (124), окислением которого синтезирован S, - -диоксид 125 (схема 31) с суммарным выходом 36% [83]. А.В. Стеценко и В.А. Коринко описали синтез 2-метилантра[2,3-й(]имида-зол-5,10-диона (127) и цианиновых красителей на его основе [84]. Исходный диацетамид 126, полученный ацилированием диаминоантрахинона уксусным ангидридом, термолизом был превращен 2-метилантра[2,3-йГимидазол-5,10-дион (127, схема 32).
Последующее метилирование и кватернизация О-этилтозилатом приводит к образованию четвертичной соли 128. Для четвертичной соли 1,2-диметилантра[2,3- і]имидазол-5,10-диона 128 и ее аналогов отмечена слабая антибактериальная активность для штаммов S. aureus и Е. coli [85]. Из четвертичной соли 1,2-диметилантра[2,3- имидазол-5,10-диона (128) был получен ряд цианиновых красителей. Например, конденсация с метан-сульфонатом 2-метилтиобензотиазола 129 дает желтый краситель 130 (схема 33). Ацилированием 2-амино-3-(1-антрахинониламино)антрахинона (131) ангидридами уксусной и пропионовой кислот или хлорангидридом фенилуксусной кислоты с последующей циклизацией амидов при нагревании в серной кислоте получены 1-(1-антрахинонил)антра[2,3-й(]имидазол-5Д0-дионы 132-134, дегидратация которых приводит к кубовым оранжево-коричневым красителям 135-137 для хлопка с высокой устойчивостью к стирке (схема 34) [86, 87]. Взаимодействием 2,3-диаминоантрахинона (138) с хлорангидридами антрахинонкарбоновых кислот при нагревании в нитробензоле получены (2- антрахинонил)-антра[2,3-я!]имидазол-5,10-дионы (139, 11=антрахинон-2-ил), запатентованные как красители для окраски хлопка (схема 35) [88]. Функциональные группы в антрахиноновом заместителе (R) в положении 2 антраимидазолдионов 139 играют важную роль в цветности этих кубовых красителей, а для улучшения их характеристик использовалось гетероарили-рование дихлортриазином аминогрупп в антрахиноновом фрагменте [89]. Конденсацией . 2,3-диаминоантрахинона (138) с кетонами, например ацетоном, бутаноном или циклогексаноном в ДМФА в присутствии кислот М.В. Гореликом с сотр. получены антра[2,3-й(]имидазолин-5,10-дионы 140-142 с выходами 70-90% (схема 35) [90]. Показано, что имидазолин 140 дает N-ацетильное производное и дибромируется по положениям 4, 11 [91]. Нагревание диамина 138 с малоновым эфиром при 200С приводит к образованию смеси продуктов с преобладанием его iV-ацильных производных (60%), наряду с которыми выделены этиловый эфир антра[2,3-й?]имидазолин-5,10-дионил-2-уксусной кислоты (143) и 2,3,4,5-тетрагидроантра[2,3-Ь][1,4]диазепин-2,4,7,12-тетраон (144), образующиеся с выходами менее 5% (схема 36) [92]. При термолизе имидазолина 142 кипячением в дифениловом эфире, образуется 2-пентилантра[2,3-й(]имидазол-5,10-дион,(145, схема 37). На основе 2,3-Диаминоантрахинона (138) был получен и ряд диазепиновых аналогов 5,12-нафтаценхинона.
Так, в реакции с окисью мезитила образуется 2,3-дигидро-2,2,4-триметилантра[2,3-6][1,4]диазепин-7,12-дион (146), а конденсация с кротоновой кислотой или ацетоуксусным эфиром дает производные антра[2,3-6][1,4]диазепин-2,7,12-триона 147 и 148 (схема 38) [93]. При термолизе 2,5-дигидро-4-метилантра[2,3-6][1,4]диазепин-2,7,12-триона (148) с выходом 85% образуется 1-(2-пропенил)антра[2,3-йГ]имидазол-2,5,10-трион (149), гидролиз которого приводит к антра[2,3- і]имидазол-2,5,10-триону (150). Ранее антра[2,3-й?]имидазол-2,5,10-трион (150) был получен Л.С. Эфросом с сотр. по реакции Фриделя-Крафтса [94]. Ими показано, что в отличие от незамещенного бензимидазола его производные с электронодонорными заместителями в положении 2, например, имидазолон 151, ацилируются фталевым ангидридом (16, схема 39). Последующая дегидратация бензоилбензойной кислоты 152 в концентрированной серной кислоте приводит к образованию линейного антраимидазолтриона 150. Его строение подтверждено встречным синтезом, взаимодействием 2,3-диаминоантрахинона (138) с фосгеном. Аналогично протекают реакции и с 2-диметиламинобензимидазолом (153), приводя к 2-диметиламиноантра[2,3- /)имидазол-5,10-диону (155, схема 40). Для синтеза азолоантрахинонов наиболее востребованным оказался один из традиционных методов получения бензазолов, основанный на конденсации 2-гидрокси- и 2-меркапто-З-аминоантрахинонов (156 и 157) с производными кислот [95-99]. Так, взаимодействием З-амино-2-гидроксиантрахинона (156) с хлорангидридами аренкарбоновых кислот синтезированы красители антра[2,3-й(]оксазол-5,10-дионового ряда, содержащие в положении 2 арильную, как правило, хромофорную группу (160, схема 41). Для ацилирования наиболее часто использовались производные антрахинонкарбоновых кислот, что позволило получить набор кубовых красителей (160, Аг= антрахинонил) с различными цветами и оттенками для растительных и животных волокон. Дегидратация промежуточных амидов 158 проводилась при нагревании с концентрированной толуолсульфокислотой [102] или при нагревании с галогенидами фосфора при 120-130С [103]. Описан одностадийный синтез оксазолоантрахинонов 160 из 2-амино-3-гидроксиантрахинона (156) и хлорангидридов без выделения промежуточных амидов 158 [88, 104, 105]. Модификация методики позволяет получать амиды 158 из 2-амино-З-гидроксиантрахинона (156) и карбоновых кислот в JV-метилпирролидоне с добавлением SOCb и проводить циклизацию в антра[2,3- з?]оксазол-5,10-дионы 160 без выделения полупродуктов 159 [106].
Синтез производных антра[2,3-]фуран-5,10-диона
К настоящему времени описаны методы получения некоторых производных антра[2,3-6]фуран-5,10-диона - фуранового аналога 5,12-нафта-ценхинона, но изучение их свойств практически не проводилось. Важно отметить, что к производным антра[2,3-6]фуран-5,10-диона относятся высокотоксичные предшественники в биосинтезе афлатоксинов, продуцируемых Aspergillus flavus [52]. Однако целенаправленного синтеза веществ с антипроли-феративными свойствами не проводилось, поэтому в ряду антра[2,3-]фуран-5,10-диона, в первую очередь, были изучены возможности ранее разработанных способов их получения, а также методов введения фармакофорных групп и исследована антипролиферативная активность соединений этого ряда. Для синтеза ряда линейных фураноантрахинонов были использованы полученные из дихлорхинизарина (173) и 1,3-дикарбонильных соединений 3-карбэтокси-, 3-ацетил- и 3-карбокси-4,11-дигидрокси-2-метилантра[2,3-6]фуран-5,10-дионы 174-176 по методу [48], разработанному М.В. Гореликом (схема 53). В продолжение разработки методов получения новых антра[2,3-&]фуран-5,10-дионов были изучены возможности аналогичного подхода для синтеза новых антрафурандионов, содержащих т/ ега-бутильную группу, с использованием в качестве 1,3-дикарбонильного соединения метилового эфира пивалоилуксусной кислоты. Идентификация продуктов конденсации метилового эфира пивалоилуксусной кислоты с 2,3-дихлорхинизарином (173) показала, что замена в ацетоуксусном эфире ацетила на пивалоильную группу оказывает существенное негативное влияние на выход производного антра[2,3-6]фуран-5,10-диона. Так, при циклизации 2,3-дихлорхинизарина (173) нагреванием в присутствии поташа с ацетоуксусным эфиром в ДМСО выход производного фуранохинизарина 174 составляет более 60%. В аналогичных условиях при использование метилового эфира пивалоилуксусной кислоты образуется смесь продуктов, из которой методом хроматографии был выделен целевой метиловый эфир 2-трет-бутш 4,11-дигидроксиантра[2,3-]фуран-5,10-дион-3-карбоновой кислоты (177) с выходом менее 2% (схема 54). Близкое к нему по хромато-графической подвижности соединение, выделенное с выходом 10%, было идентифицировано как производное антра[2,1-я?][1,3]диоксол-6,11-диона 178. Основным компонентом " реакционной смеси (65-70%) оказалось производное, отличающееся по свойствам от других продуктов реакции. Так, на ТСХ пластинках фирмы "Merck" оно проявляется как неподвижное фиолетово-черное пятно, при использовании в качестве элюента этилацетата.
В то же время, оно подвижно в хлороформе на пластинках "Silufol", причем, в этом случае пятно окрашено в желтый цвет. После выделения в индивидуальном виде оказалось, что это соединение обладает интенсивными сольватохромными свойствами. Так, его растворы в неполярных углеводородах и слабополярных растворителях (гексан, бензол, хлористый метилен, хлороформ, тетрахлорметан) окрашены в желтый цвет, а ЭСП в этих растворителях характером тонкой структуры длинноволнового максимума напоминают спектр 1-гидроксиантрахинона [336, с. 107], несколько смещенного в длинноволновую область (рис. 6). В то же время окраска растворов этого соединения в спиртах, ДМФА, ДМСО - темно-синяя и характеризуется интенсивным максимумом поглощения в области 570-580 нм. На основании данных ЯМР, масс-спектрометрии и элементного анализа установлено, что это производное ангулярного 3-пивалоилантра[1,2-6]фуран-2,6,11(3#)-триона 179. Наличие в его структуре способного к таутомерным превращениям пивалоилуксусного фрагмента, сопряженного с антрахиноновым хромофором, обусловливает его сольватохромные свойства. Так, по данным спектров ЯМР !Н и 13С в растворе CDCI3 это соединение полностью находится в кето-форме 179а, имеющей желтую окраску. В то же время в растворе в ДМСО-Й?6 это производное находится преимущественно в виде двух таутомерных форм (их соотношение меняется в зависимости от температуры, концентрации и других факторов), в спектрах которых в области значений хим. сдвигов 5.4 м. д. отсутствует характерный сигнал СН гетероциклического ядра. Спектрофотометрическое исследование растворов фураноантрахинона 179 в смесях СНС13-ДМСО показывает наличие трех изобестических точек и подтверждает, что это соединение существует в виде нескольких таутомерных форм, на равновесие между которыми влияют сольватационные факторы (рис. 6). По всей видимости в полярных растворителях преобладают енольные формы этого фураноантрахинона - 1796 и 179в, которые за счет введения в сопряжение с хромофором ауксохромных групп более глубоко окрашены, чем кетоформа 179а (схема 55). Низкий выход в реакции циклизации линейного антрафурандиона 177 и высокий выход ангулярного антра[1,2-&]фуран-2,6,11-триона 179 заставил искать возможности для трансформации последнего в производные антра[2,3-6]фуран-5,10-диона. Оказалось, что это соединение, как и некоторые другие ангулярные гетаренантрахиноны с гетероатомами в яерг/-положениях хинонового фрагмента [262], гидролитически неустойчиво.
Так, это соединение легко переэтерифицируется, например, при кипячении в 2-пропаноле в присутствии кислоты, превращаясь в хинизариновое производное изопропилового эфира пивалоилуксусной кислоты 180 (схема 56). Интересно отметить, что в отличие от исходного антрафурантриона 179, соединение 180, несмотря на наличие пивалоильного фрагмента, не обладает столь выраженными сольватохромизмом. В условиях кислотного гидролиза антрафурантриона 179 при кипячении в 1,4-диоксане происходит декарбоксилирование образующейся кетокислоты, что дает производное метил-ш/?е/?2-бутилкетона 181 с выходом 72%. Циклизация соединения 180 при нагревании с поташом в ДМСО дает лучший результат, чем конденсация 2,3-дихлорхинизарина (173) с метил пивалоилацетатом, но и в этом случае основным продуктом реакции (более 60%) является ангулярный 3-пивалоилантра[1,2-6]фуран-2,6Д 1-трион 179, а выход линейного фураноантрахинона 182 не превышает 20% (схема 57). Интересно, что изменение порядка смешения реагентов приводит к преимущественному образованию производного антра[2,1- ][1,3]диоксол-6,11-диона 183, в то время как линейный антрафурандион 182 образуется в следовых количествах. Таким образом, введение объемной сложноэфирной группы в остаток пивалоилацетата, хотя и повышает выход линейного антрафурандиона, но существенно не препятствует образованию ангулярного производного 179. Следовательно, низкий выход антрафурандионов 177 и 182 при циклизации производных пивалоилацетата связан с наличием в его боковой цепи объемной трет-бутильной группы, что, по-видимому, негативно влияет на геометрию и (или) стабильность переходного состояния. Это согласуется с данными работы [48], где наименьший выход антрафурандиона был зафиксирован при циклизации 2,3-дихлорхинизарина (173) с этил бензоилацетатом, также содержащим в боковой цепи объемный заместитель (фенильную группу). Образование соединения 183, как в случае его аналога 178, нельзя объяснить реакцией образования ацеталя в результате присоединения фенольной группы производного хинизарина к карбонильной группе пивалоилуксусного эфира. Причиной такой изомеризации, очевидно, в обоих случаях является перегруппировка, вызванная ионизацией фенольной группы, протекающая предположительно через аддукт Б, последующее замещение оксианионом ацетильного фрагмента в котором дает производное антра[2,1-с/][1,3]диоксол-6,11-диона 183 (схема 58). Полученные антрадиоксолдионы 178 и 183 могут быть интересны для поиска лекарственных средств, поскольку они являются производными мориндапарвина А — биологически активного ингредиента, выделенного из корней Morinda parvifolia, экстракты которого с давних пор используются в традиционной китайской медицине [342].
Синтез производных антра[2,3-й(][1,2,3]триазол-5,10-диона
Замещение метоксигрупп в антраимидазолдионе 368 на остатки аминов вызывает в ЭСП антраимидазолдионах 369-371 появление характерных "двугорбых" длинноволновых полос с ростом интенсивности поглощения со значительным батохромным смещением (рис. 18). Интересно, что интенсивность длинноволновых полос в спектре этих соединений близка к интенсивности полос поглощения в спектре 4,11-дигидроксиантра[2,3-й(]имидазол-5,10-диона 339, в то время как для ряда других гетероцикличиских производных интенсивность поглощения 4,11-диаминопроизводных существенно выше, чем у их 4,11-дигидроксианалогов (рис. 3, 8, 15, 16). Как уже отмечалось ранее, о-фенилендиамины используются для синтеза целого ряда гетероциклических производных. Так, реакция нитрозирования о-фенилендиаминов дает соответствующие прозводные триазола [383]. Вследствие низкой растворимости диаминохинизарина 338 трансформировать его в триазолохинизарин 372 удалось только обработкой нитрозилсерной кислотой (схема 123). В противоположность этому нитрозирование 2,3-диамино-1,4-диметоксиантрахинона (367) протекает в уксусной кислоте и дает О.О-диметильное производное триазолохинизарина 373 с высоким выходом. Замещение гидрокси- и метоксигрупп в антратриазолдионах 372 и 373 приводит к батохромному смещению и росту интенсивности длинноволновых полос в ЭСП триазолоантрахинонов 374-376 (рис. 19). При этом следует отметить, что среди всех синтезированных гетроциклических производных 1,4-ди(алкиламино)антрахинонов антра[2,3-с(]триазолдионы 375 и 376 (имеющие малиновую окраску растворов) наименее глубоко окрашены и, таким образом, триазольный гетероцикл вызывает гипсохромное смещение максимумов поглощения ярко-синих 1,4-ди(алкиламино)антрахинонов на 80 нм. К производным пиразина относится большая группа биологически активных веществ, включая химиотерапевтические агенты [384, 385], поэтому синтез пиразиновых аналогов 5,12-нафтаценхинона интересен для поиска новых лекарственных средств. Конденсация о-фенилендиаминов с 1,2-дикарбонильными производными является наиболее удобным методом аннелирования пиразинового ядра [386].
В соответствии с этим подходом циклизацией диаминохинизарина 338 действием водного раствора глиоксаля в кипящем диоксане получен 5,12-дигидроксинафто[2,3 ]хиноксалин-6,11-дион (пиразинохинизарина 377) с выходом 69% (схема 125). Конденсация 2,3-диамино-1,4-диметоксиантрахинона (367) с глиоксалем или диацетилом в ТГФ дает с высоким выходом 5,12-диметоксинафто[2,3 ]хиноксалин-6,11-дион (378) или его 2,3-диметильное производное 379 (схема 125). Интересно, что пиразиновый цикл как в 5,12-дигидрокси-, так и в 5,12-диметокснафтохиноксалиндионах 377-379 оказался неустойчив к действию этилендиамина и его JV-метильного производного даже при комнатной температуре. При этом основными продуктами являются исходный 2,3-диаминохинизарин (338) или его О, 9-диметильное производное 367 соответственно (схема 125). Такое поведение этих производных по отношению к этилендиамину объясняется, по-видимому, характерной чертой хиноксалинов, в которых глиоксалиновый фрагмент, несмотря на ароматичность цикла, сохраняет свойства диальдегида и некоторые типичные для карбонильных соединений реакции [386]. Несмотря на это, реакция замещения метоксигрупп в 5,12-диметоксинафтохинаксолиндионе 378 при обработке N,N- диметилэтилендиамином протекает без каких-либо осложнений и дает целевой 5,12-диаминонафтохиноксалиндион 380 с высоким выходом (схема 126). Таким образом, пиразиновый цикл нафтохиноксалиндионов 377-379 устойчив к действию производных этилендиамина с третичными аминогруппами. Использование защищенного этилендиамина - его АЧЗос-производного, также позволяет избежать разрушения пиразинового ядра, хотя замещение метоксигрупп в производных 378 и 379 протекает при более высокой температуре и существенно медленнее, чем реакция с N.N-диметилэтилендиамином. Таким образом были получены Вос-производные 381, 382, удаление защитных групп которых трифторуксусной кислотой дает 5,12-бис[(2-аминоэтил)амино]нафто[2,3-]хиноксалин-6,11-дион (383) и его 2,3-диметильное производное 384 (схема 127). В ЭСП замещение метоксигрупп нафтохиноксалиндионов 378 и 379 сопровождается батохромным смещением с ростом интенсивности поглощения длинноволновых полос нафтохиноксалиндионов 380-384 с появлением характерной "двугорбой" структуры (рис. 20). Синтез и изучение пирановых аналогов 5,12-нафтаценхинона несомненно интересен, поскольку к конденсированным производным пирана относится большое число биологически активных соединений, включая флавоноиды и кумарины [387].
Некоторые конденсированные производные пирана, например, фурокумарины (псорален и ангелицин) [388] и афлатоксины, также как и антрахинонсодержащие препараты, являются ДНК-специфичными лигандами, поэтому комбинация этих двух систем может привести к интересным биологическим эффектам. Кроме того, для производных кумарина характерна интенсивная флуоресценция, и ряд соединений данного класса применяется в качестве люминофоров и лазерных красителей [26]. Таким образом, пираноновые аналоги 5,12-нафтаценхинона перспективны как для поиска биологически активных производных, так и для фотохимических исследований. Анализ данных литературы показывает, что до настоящего времени соединения с линейным сочленением антрахинонового и пиранонового ядер получены не были, а из ангулярных производных был описан только 4-метилнафто[2,3-/г]хромен-2,7,12-трион [389], что во многом обусловлено невозможностью использования в антрахиноновом ряду основных методов синтеза кумаринов. Так, для их получения оказалась непригодна реакция Пехмана из-за особенности электронного строения антрахинонов, а исходные для метода Кляйзена — о-гидроксикарбонильные производные труднодоступны. Ранее для синтеза некоторых гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона был использован 1,4-диметокси-2-формил-3-хлорантрахинон (253). Очевидно, что замещение галогена на гидроксигруппу в альдегиде 253 может привести к ключевому для анелирования пиранонового ядра по методу Кляйзена о-гидроксиальдегиду. Однако провести прямое замещение хлора в производном 253 при действии гидроксид-иона в различных растворителях не удалось. Поскольку ранее при синтезе антраизоксазолдиона 328 было показано, что в альдегиде 253 галоген легко замещается при действии (9-нуклеофила - аниона оксима ацетона, то для замещения на гидроксигруппу был адаптирован схожий метод, основанный на использовании "защищенного гидроксиламина". В основе этого метода лежит реакция ари лгал огенидов, активированных для нуклеофильного замещения, с анионом оксима бензальдегида, позволяющая получать фенолы с хорошим выходом [390], хотя примеров её использования для синтеза гидроксибензальдегидов найти не удалось. Оказалось, что обработка о-хлоральдегида 253 бензальдоксимом в ДМФА в присутствии NaH дает соответствующий о-гидроксиальдегид 385 с хорошим выходом (схема 128).
Антипролиферативная активность прочих гетаренантрахинонов
4,11-Дигидроксипроизводные антра[2,3-6]фуран-5,10-диона и. антра[2,3-6]тиофен-5,10-диона с остатками циклических диаминов в положении 3, как и аналогичные нафтоиндолдионы, также показали высокую цитотоксичность. Так, активность амидов 4,11-дигидроксиантра[2,3-&]фуран-5,10-дион-3-карбоновой кислоты 187-190 оказались сопоставима с активностью 3-аминометилнафто[2,3-/]индол-5,10-дионов 105-122. Амид пиперазина 188 показал цитотоксичность для клеток лейкемии К562 на уровне адриамицина (приложение 5). Интересно, что амид пирролидина 190 со свободной аминогруппой для клеток L1210/0 оказался в 3 раза более активен, чем адриамицин, в то время как его изомер 189 существенно менее активен (приложение 4). Замещение в производных пирролохинизарина 115-118, несущих в боковой цепи остаток 3-аминопирролидина, пиррольного цикла на тиофеновый (производные 278, 279) снижает активность как в отношении клеток К562 (приложение 5), так и в отношении лейкоза L1210/0 (приложение 4). 3-Аминометильные производные тиофенохинизарина 278-284, различающиеся структурой циклического- диамина, имеют близкую антпролиферативную активность в отношении клеток К562, причем, как и. для аналогичных нафтоиндолдионов 100-119, для них характерна способность преодолевать МЛУ, вызванную гиперэкспрессий Pgp (приложение 5). Изучение серии гетероциклических аналогов аметантрона показало, что структура гетероциклического фрагмента оказывает существенное влияние на цитотоксические свойства соединений. Так, сравнение активности нафтоиндолдионов 136-143 и аналогичных производных с фурановым (соединения 233-238), тиофеновым (соединения 285-286), изотиазольным (соединения 333-336) и пиразиновым (соединения 380, 383, 384) ядрами показывает, что замена пиррола на соответствующий гетероцикл приводит к 2-10 кратному увеличению-активности в отношении клеток L1210/0, Molt4/C8, СЕМ/0 и К562 (приложения 4, 5), Замена пиррольного цикла на пирразол, имидазол или триазол приводит к снижению активности производных 322-324, 326, 327, 369-371; 375, 376 в, отношении клеток L1210/0, Molt4/C8, СЕМ/0 и К562 по сравнению с аналогичными нафтоиндолдионами 136-139 (приложения 4, 5). Как и в случае нафтоиндольных аналогов аметантрона, . структура дистальных аминогрупп оказывает решающее влияние на способность производных преодолевать резистентность опухолевых клеток, обусловленную гиперэкспрессией Pgp.
Так, практически все аналоги аметантрона, содержащие метиламино- и диметиламиногруппы в боковых цепях, имеют существенно меньший индекс резистентности, чем их аналоги с амино- и этаноламино-группами. Перспективным методом модификации производных этого типа является гуанидирование первичных аминогрупп боковых цепей, которое приводит к росту активности и придает соединениям способность преодолевать МЛУ, обусловленную гиперэкспрессией Pgp (соединение 300, приложение 5). Важные результаты были получены при исследовании серии амидов антратиофендион-2-карбоновой кислоты 292-298. Так, введение в положение 2 антратиофена 287 Л -метилкарбамоила приводит к увеличению активности производного 293, как в отношении клеток К562, так и её сублинии К562/4 с МЛУ. Однако введение в остаток амида гидрофильных заместителей (соединения 295-298),приводит к потере способности производных преодолевать работу трансмембранных транспортеров. Введение карбамоильного фрагмента, также как и гуанидирование боковых аминогрупп, приводит к потере способности соединений преодолевать МЛУ клеток карциномы НСТ116р53КО, вызванную делецией генар53 (приложение 6). Химиотерапевтические препараты, препятствующие репарации разрывов ДНК, способствуют накоплению поврежденных молекул ДНК, что является важным фактором для индуцирования гибели клеток. Так, алкалоид камптотецин (введение, формула 9), взаимодействуя с лабильными комплексами топоизомеразы I (топо I) и ДНК, стабилизирует их и предотвращает лигирование одноцепочечного разрыва ДІЖ (специфическое ингибирование каталитической активности топо I) [400]. Наряду с таким механизмом ингибирования топо I, ДНК-лиганды, изменяющие конформацию ДНК и затрудняющие связывание фермента с цепью ДНК, также способны блокировать образование топоизомеров ДНК. Хотя для антибиотиков антрациклинового ряда основной мишенью рассматривается топо II [291], некоторые производные 5,12-нафтаценхинона (введение, соединения 7-8) и их гетероциклические аналоги способны ингибировать топо I [4-7, 401]. Топо I гиперэкспрессирована в ряде опухолевых клеток [402], поэтому соединения, ингибирующие её активность, относятся к мишень-специфическим противоопухолевым препаратам, причем, некоторые из них показали эффективность в клинике [291]. Поскольку известно, что некоторые производные 5,12-нафтаценхинона способны ингибировать активность топо I для ряда цитотоксических гетероциклических аналогов 5,12-нафтаценхинона была изучена способность ингибировать топо I в тестах in vitro.
Метод определения активности топо I основан на различии в электрофоретической подвижности ДНК в зависимости от конформации дуплекса: сверхспирализованной, релаксированной и кольцевой (открытой и замкнутой) [403]. Как показано на рисунке 25А (дорожки 1 и 2), введение топо I вызывает полную релаксацию сверхспирализованной ДНК (ее) и образование топоизомеров ДНК. Этот эффект уменьшается при увеличении концентрации нафтотриптамина 103. В концентрации 5 мкМ соединение 103 (дорожки 5-6) тормозит релаксацию сверхспирализованной ДНК, а при 10 мкМ вся ДНК остается сверхспирализованной (дорожки 7-8). На рисунке 25Б показано, что уже при концентрации 3 мкМ нафтотриптамина 103 наблюдается ингибирование активности топо I. Это подтверждается анализом топоизомеров, наблюдаемых при реакции релаксации ДНК, при электофорезе в геле, содержащем бромид этидия (БЭ). В этих условиях открытая кольцевая форма, по накоплению которой судят о специфическом характере ингибирования релаксации ДНК мигрирует медленнее (рис. 25В) [404]. Таким образом, производное 103 ингибирует активность топо І в концентрации 3-5 мкМ, в то время как препарат сравнения камптотецин вызывает аналогичные эффекты только в концентрации 10-50 мкМ. На рисунке 26А показаны топоизомеры - продукты релаксации сверхспирализованной ДІЖ, образованные в присутствии нафтоиндолдионов 99, 100,110,136-139 (2.5 мкМ; дорожки 6-12) и без нафтоиндолдионов (дорожка 3). В присутствии соединений 99, 100, 110, 136-139 изменяется состав топоизомеров: количество частично релаксированных форм значительно превышает количество полностью релаксированной ДНК. Это означает, что все гетаренантрахиноны способны тормозить релаксацию сверхспирализованной ДНК. Наибольший ингибирующий эффект выявлен у соединений 137 и 138, содержащих в боковых цепях остаток этилендиамина с метильной и 2-гидроксиэтильной группами. Активность производных 99,100 110, содержащих фармакофорную группу в положении 3, оказалась несколько ниже (рис. 26А). Поскольку на приведённом на рисунке 26А геле (электрофорез в отсутствие БЭ) положения открытой и замкнутой форм кольцевой ДНК совпадают, для их разделения используют электрофорез с добавлением БЭ в гель и буфер (рис. 26Б), что снижает скорость миграции открытой кольцевой формы ДНК.