1.6. Металлоорганическая химия и водные растворители

Совместимость металлоорганических соединений с водой, важнейшим биологическим растворителем, является одним из условий прогресса в рассматриваемой здесь области знаний. Это было четко показано в случае анаэробных металлоферментов. От химиков это условие потребовало изменения «культуры мышления», даже несмотря на то что коммерчески доступны водорастворимые «оксокатализаторы» на основе комплексов Ru с таким лигандом, как Р(л/-СбН450зЦа)3. Металлоорганическая химия в водной среде [192] - это

Схема 1.20. Комплекс (тетрафенилпорфирин)Ре=СС12 был получен исходя из (ТРР) Fe и СС14 в присутствии восстановителя; сообщалось также о карбеновом комплексе железа, полученном из ДДТ новая и интересная область, которая включает в себя исследования в различных дисциплинах: от науки о жизни до катализа [198]. Важность требования совместимости с водной средой особенно хорошо видна на примере металлоорганических радиофармацевтических препаратов. Данному вопросу посвящена гл. 4, которую написал Р. Альберто - один из ведущих исследователей в этой области.

Здесь же мы напомним всего о двух достижениях в области радиофармацевтических препаратов за последние несколько лет. Яркий пример металлоорганического фармацевтического препарата, который был успешно внедрен в производство - это технеций-99ш сестамиби* - гексакисалкилизоцианидный комплекс 99Тс(1) 29, который стал наиболее важным агентом для визуализации миокарда. Успех этого соединения, известного под торговым названием Кардиолит®, вдохновил исследователей на создание новых радиофармацевтических препаратов на основе изотопа "Тс [193-197].

Получение биоактивных металлоорганических соединений, содержащих 99Тс, должно происходить в воде исходя из легкодоступного предшественника ["Тс04]~, а синтез должен быть непродолжительным по времени, поскольку период полураспада изотопа "Тс составляет примерно 6 ч. Кроме того, синтез должен проходить с количественным выходом и так, чтобы полученные растворы были готовыми для проведения инъекции пациенту.

Альберто разработал прямой метод превращения [99Тс04] в комплексный ион ["Тс(ОН2)з(СО)3]+ 30, который привлек большой интерес как универсальный предшественник радиофармацевтических препаратов на базе "Тс. Этот устойчивый к действию воды и воздуха аквакарбонильный комплекс

Принятое в нашей стране название - 99тТс-технетрил. - Прим, персе.

Схема 1.21. Молекулярная структура 99тТс-сестамиби (Кардиолит® 29)

30 содержит три лабильных лиганда - молекулы воды. Их легко можно заместить на различные органические лиганды, обеспечивая тем самым доступ к семейству карбонильных комплексов, которые можно использовать в биологии и в медицине [198-202].

Что касается металлоорганических производных аминокислот, модифицированных ими пептидов и, более того, белков и углеводов, - растворимость этих веществ в воде является характеристикой первостепенной важности с точки зрения их использования.

Первое сообщение о металлоорганическом соединении, содержащем фрагмент а-аминокислоты - Ре(СО)2(цистеинат)2, было сделано Креме- ром в 1929 г. [203]. Этот комплекс позже был охарактеризован Шубертом [204]. Первая аминокислота, содержащая ферроценильную группу, была получена еще в 1957 г. Шлёглем [205], а также Посоном. Исчерпывающий обзор по ферроценильным производным биологически важных соединений можно найти в работе [207]. Пионерская работа Шлёгля была затем развита Сергерэтом и Тартаром [208], а также другими исследователями [7, 209]. Гибер и др. [210] использовали комплексы с мо- стиковыми атомами галогена [M(NO)2Br]2 и аминокислоты для синтеза соответствующих Ы,0-аминокарбокеилатов. Реакция комплексов с мо- стиковыми атомами галогена оказалась крайне полезной для получения многих металлоорганических комплексов с биолигандами [7, 209]. Среди первых полученных металлоорганических комплексов а-аминокислот были комплексы палладия и платины (1МН2С1ШС00)Рс1(аллил) [211] и [(ЫН2СРШСОО)Р1:(С1)(олефин)], полусэндвичевые комплексы с а-аминокарбоксилатным лигандом [(г|6-СбНб) (ЫН2С1ШССЮ)Мо(г|3-аллил)] [212], и CpMo(CO)2(NH2CHRCOO)' [214], а также комплексы [Cp2Mo(NH2CHRCOO)]+ [215] и (NH2CHRCOO)2Rh(flHeH) [216]. Шелдрик

Ср - (г15-циклопентадиенил). - Прим, персе.

Схема 1.22. Одностадийный синтез реагента Альберто (30)

и Гиб [217], как и группы Кармоны, Гротьяна, Вернера и Бека [7], успешно получили и охарактеризовали структуры полусэндвичевых комплексов а-аминокислот и коротких пептидов. В этих комплексах «бруннеровского типа» [218] металл является хиральным центром, так что в случае оптически активных «-аминокислот получаются диастереомеры (схема 1.23).

Данные по комплексам карбонилов металлов с лигандами биологического происхождения (аминокислотами, пуриновыми и пиримидиновыми основаниями*), которые были описаны до 1985 г., представлены в обзоре Иогансона [219], а по металлоорганической химии аминокислот и коротких пептидов - в обзоре Бека, Бергса и Северина [7]. Группа Бека в Мюнхене опубликовала более 150 статей в этой области; один пример из этих работ приведен на схеме 1.24. В гл. 5 и 6 даны дополнительные примеры металлоорганических производных пептидов и белков, синтезированных для химических, биохимических и биологических исследований.

К первым металлоорганическим комплексам с пуриновыми и пиримидиновыми основаниями относится серия комплексов, образованных карбонилами металлов [220-222]. Структуры родиевых комплексов такого типа с мостиковыми азотистыми основаниями были установлены Шелдриком [223], который также получил серию полусэндвичевых комплексов рутения с пуриновыми основаниями (схема 1.25) [224-226].

В большинстве первоначальных работ с биолигандами целью был собственно синтез, в них не ставилась цель биологического применения. Однако они проложили путь для последующих исследований. Так, ионные аминокислотные производные титаноцена [Cp2Ti(NH2CHRCOO)2]+ проявляют противо- опулевую активность [227, 228], хотя и меньшую чем Ср2Т1С12 [227]. Недавно Садлер и др. [229] изучили противоопухолевую активность металлоорганических комплексов рутения, которую впервые наблюдал Шелдрик [230]. В гл. 10 есть и другие примеры комплексов с азотистыми гетероциклами, которые проявляют необычную способность распознавания типа «гость - хозяин» на супрамолекулярном уровне.

Авторы используют термин «nucleobases», что неоправданно. Азотистые гетероциклы, входящие в состав нуклеиновых кислот, не принято называть нуклеиновыми основаниями. - Прим, персе.

Схема 1.23. Тримеризация комплексов металлов с аминокислотами

Схема 1.24. Металлоорганические комплексы ди- и триглицина

Среди первых комплексов углеводов с переходными металлами (исключая соединения Нд*), в молекулах которых имеются с-связи металл-углерод, были комплексы, образованные карбонилом кобальта, а также фрагментом CpFe(CO)2 [231-234]. Такие комплексы изучались как интермедиаты в реакциях оксигенирования ненасыщенных сахаров [235-237]. Позже были синтезированы карбеновые комплексы металлов, содержащие углеводы [238-242]. В серии работ Дётца и др. [12, 243] сообщалось о введении функциональных фрагментов «типа карбенов Фишера» в углеводы с использованием большого числа различных синтетических подходов. Полученные Дётцем комплексы могут быть использованы для модификации сахаров. Циклопентадиенильные комплексы титана с хиральными о-координированными лигандами - производные глюкозы - применяются в качестве стереоселективных реагентов в органическом синтезе [244, 245]. Большое число хиральных лигандов - производных углеводов, в основном фосфины, используются в асимметрическом катализе [246-248]. Оказалось, что катион триметилплатины очень хорошо подходит для координации с незащищенными моносахаридами (схема 1.26) [248].

Еще один аспект, родственный проблеме совместимости воды и металлоорганических соединений, был развит Фишем, который является автором гл. 10. В частности, Фиш попробовал преодолеть трудности, возникающие в биокатализе, которые связаны с регенерацией кофактора. По крайней мере, треть из всех известных ферментов, катализирующих окисление или восстановление, нуждается в кофакторах, таких как NAD+ (никотинамид- адениндинуклеотид) и его восстановленная форма 1,4-NADH. Однако эти

Здесь авторы неточны: ртуть не относится к переходным металлам. - Прим, перса.

Схема 1.25. Комплексы родия с пуриновыми основаниями: моноядерный комплекс с гуанином (слева) и катионный трехъядерный с аденином (справа)

Схема 1.26. Комплекс платины с углеводом кофакторы дорогостоящи, а их молекулы имеют весьма сложное строение. Было показано, что в водных растворах некоторые металлоорганические биомиметические модели ведут себя подобно NAD+ и способны отщеплять гидрид-ион от субстрата [249]. Пример приведен на схеме 1.27,

Схема 1.27. Модель металлоорганического кофактора где показано, что гидридный комплекс 33 восстанавливает соединение 31 с образованием 34

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >