Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Опубликовано 5 научных статей с указанием о финансовой поддержке РНФ в рамках выполняемого проекта (по плану 2021 две). в том числе в изданиях, входящих в первый квартиль (Q1) по импакт-фактору JCR Science Edition или JCR Social Sciences Edition, по SJR (принадлежность издания к Q1 в Scopus определяется по базе данных http://www.scimagojr.com/) - 3. По результатам проведенных исследований был представлен один устный доклад на XXVIII Международной Чугаевской конференции по Координационной химии, 03 - 08 октября 2021 года, Туапсе, Ольгинка, Краснодарский край, Россия и один стендовый доклад на IV Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы разработки, производства и применения радиофармацевтических препаратов» – «Радиофарма-2021», г. Переславль-Залесский, 30 сентября–3 октября 2021г. В рамках совершенствования методов получения алкиловых эфиров 2-оксифенилифосфоновых кислот в настоящей работе были изучены особенности взаимодействия литийорганических реагентов (2-(метоксиметокси)фенил)лития, (2-(метоксиметокси)-5-этилфенил)лития и (2-(метоксиметокси)-5-метоксифенил)лития с диэтилхлорфосфатом. Установлено, что при температуре -60±5 ºС основным продуктом является диэтил(2-(метоксиметокси)фенил)фосфонат. Побочно образуется и незначительное количество (˂15%) этил(бис(2-(метоксиметокси)фенил)фосфината. После снятия защитной группы водно – спиртовым раствором HCl при комнатной температуре получен диэтил(2-(метоксиметокси)фенил)фосфонат с выходом 95%. Целевые 2-оксифенилфосфоновые кислоты получены путем взаимодействием диэтил или дибутилфосфонатов с генерируемым in situ триметилбромсиланом в кипящем ацетонитриле. Полученные кислоты в отличие от салициловой кислоты, хорошо растворимы в воде, что является ключевым критерием для отбора перспективных соединений при разработке лекарственных препаратов и модифицированных углеродных наноточек. Всего в 2021 году было синтезировано 12 (по плану 2021 года 5) производных 2-оксифенилфосфоновых кислот. Методом потенциометрического титрования были определены константы протонирования синтезированных 2-оксифенилфосфоновых кислот в воде, на основании которых были получены диаграмма распределения протонированных форм этих кислот в воде в зависимости pH = 7.4. Впервые были определены значения констант устойчивости комплексов Cu2+ с депротонированными формами 2-оксифенилфосфоновых кислот методом потенциометрии с использованием программы CHEMEQUI и соответственно построены диаграммы распределения их комплексов с катионом меди(II) в воде. Синтезированы комплексы меди(II) c полученными кислотами, которые были охарактеризованы методами элементного анализа ИК-, ЭСП-спектроскопии, термогравиметрии, DFT-расчетов и РСА. Структурные данные депонированы в Кембриджском банке структурных данных (CCDC № 2077739; CCDC № 2102671) deposit@ccdc.cam.ac.uk или http:// www.ccdc.cam.ac.uk). Впервые в опытах in vivo изучена острая токсичность 2-оксифенил-5-этилфосфоновой кислоты и ее комплекса с медью(II). Установлено, что при внутрижелудочном введении для мышей обоего пола значения ЛД50 ≥2000 мг/кг. При внутрибрюшинном способе введения 2-оксифенил-5-этилфосфоновой кислоты существует гендерное различие, а именно: для мышей самок LD50 составляет – 350 мг/кг, для самцов – 400 мг/кг Исследование анальгетической активности показала, что введение медный комплекс вызывает у мышей дозозависимое уменьшение количества корчей, вызванных внутрижелудочным введением уксусной кислоты. Анализ результатов показал, что при малой токсичности анальгетический эффект комплекса на моделях уксусных корчей значительно выше, чем у анальгина и свободной 2-оксифенил-5-этилфосфоновой кислоты. Результаты вскрытия лабораторных животных не показали ульцерогенное воздействие 2-оксифенил-5-этилфосфоновой кислоты в дозах, соответствующих ЕД50.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Впервые синтезированы фосфорильные аналоги хорошо известного лекарственного средства аспирина – (2-ацетоксифенил)фосфоновая кислота (I) и (2-ацетоксифенил)(фенил)фосфиновая кислота (II) (рис. 1). В рамках договоренности с китайскими коллегами была синтезирована по двухстадийному методу (2-(аллилокси)-5-этилфенил)фосфоновая кислота VIII, содержащая способную к полимеризации двойную С=С связь (рис. 1, схема 5). На первой стадии алкилированием диэтил(2-окси-5-этилфенил)фосфоната аллилбромидом в присутствии гидрида натрия был синтезирован диэтил(2-(аллилокси)-5-этилфенил)фосфонат VII, который был выделен с выходом 71% перегонкой в вакууме (т.кип. 178–180°С, 1 мм. рт. ст.). На второй стадии кислота VIII была синтезирована гидролизом водой триметилсилилового эфира, полученного взаимодействием фосфоната VII с триметилхлорсиланом. Для изучения возможностей использования фосфоновых кислот в качестве лигандов для радиофармацевтических препаратов в 2022 году по ранее разработанным нами методикам были наработаны опытные образцы труднодоступных цикленсодержащих фосфоновых кислот IX и X (рис. 1). Структура полученных соединений установлена на основании данных элементного анализа и ЯМР спектров на ядрах 1Н и 31Р. В рамках изучения протофильных свойств фосфоновых кислот впервые определены константы протонирования 2-оксифенилфосфоновой кислоты H3L (рис. 1) методом потенциометрического титрования, используя программу CHEMEQUI для моделирования равновесий в растворах (табл. 1). Согласно полученным результатам значения констант H3L близки к величинам соответствующих констант 2-окси-5-этилфенилфосфоновой (H3L1) и 2-окси-5-метоксифенилфосфоновой кислот (H3L2). Построена диаграмма распределения химических форм кислоты H3L в зависимости от pH (рис. 2). В рамках изучения комплексообразующих свойств по отношению к ионам меди(II) изучено взаимодействие 2-оксифенилфосфоновой кислоты H3L с различными солями меди(II) в воде (рис. 3). Установлено, что при прибавлении раствора кислоты к раствору соли в случае бромида, нитрата и перхлората меди, растворы, которых имеют нейтральную среду, образуется и выпадает в осадок комплекс голубого цвета состава [Cu(H2L)2(Н2О)2]. В случае использования ацетата меди, водный раствор которого имеет рН≥8, в осадок выпадает комплекс желтого цвета состава [Cu(HL)(Н2О)2]. Состав полученных комплексов был подтвержден совокупностью данных элементного, рентгеноструктурного анализа, DFT-расчетов, а также данных ИК- и электронных спектров. Доказано, что состав выпадающих комплексов [Cu(H2L)2(Н2О)2] и [Cu(HL)(Н2О)2] практически не зависит от соотношения реагентов. Методом потенциометрического титрования впервые были получены значения константы устойчивости комплексов меди(II) в воде с депротонированными формами незамещенной 2-оксифенилфосфоновой кислоты H3L (табл. 2). Все три кислоты H3L, H3L1 и H3L2 в воде с ионом Cu2+ образуют комплексы как с одним (CuL–), так и с двумя (CuL24–) ионами L3–. По устойчивости указанных комплексов кислоты располагаются в ряд H3L1 > H3L2 > H3L (табл. 2). Эти закономерности могут быть обусловлены как изменением свободной энергии гидратации кислоты при присоединении донорной этильной или метокси группы, так и влиянием последней на ионизацию фосфоновой группы. Оба комплекса способны присоединять по одному гидроксид иону, образуя соответственно комплексы Cu(OH)L2– и Cu(OH)L25– (табл. 2). По величине ступенчатой константы устойчивости logK3 комплексов Cu(OH)L2– кислоты располагаются в ряд, противоположный указанному для CuL–. Что касается устойчивости комплексов Cu(OH)L25–, то их доверительные интервалы пересекаются для кислот H3L и H3L1, а величина logK4 является самой низкой для кислоты H3L2. Значение константы устойчивости logK1 = 8.20 для кислоты H3L значительно ниже соответствующей константы комплекса меди с салициловой кислотой (logK1 = 10.83), так же как это было найдено для комплексов кислот H3L1 и H3L2, что можно объяснить образованием внутримолекулярных водородных связей (ВВС) и более слабым эффектом кооперативного связывания двумя координационными центрами лиганда по сравнению с салициловой кислотой. Построена диаграмма распределения комплексов меди(II) с H3L в зависимости от pH (рис. 4). В рамках поиска новых органических лигандов для связывания катионов биологически активных металлов в настоящей работе впервые определены константы устойчивости комплексов цинка(II) с 2-окси-5-этилфенилфосфоновой кислотой H3L1 в воде при 298 К и ионной силе 0.1 М KCl методом потенциометрического титрования, используя четыре расчетных алгоритма программы CHEMEQUI, предназначенной для определения констант устойчивости из экспериментальных данных различных физико-химических методов (табл. 3, рис. 5). Комплекс [Zn(H2L1)2(Н2О)2] в твердом виде был впервые получен в результате взаимодействия водных растворов Н3L1 и Zn(ClO4)2·6H2O с выходом 88%. Вырастить кристалл для РСА не удалось, однако согласно данным DFT-расчетов (рис. 6) в комплексе [Zn(H2L1)2(Н2О)2] кислота H3L1 является бидентатным лигандом хелатного типа – в координации с катионом меди(ΙΙ) участвуют атомы кислорода фенольной и монодепротонированной фосфоновой группы. Судя по данным ИК- и электронных спектров комплекс [Zn(H2L1)2(Н2О)2] имеет строение, близкое со строением ранее изученного комплекса меди [Cu(H2L1)2(Н2О)2]. Впервые методом МТТ-теста были исследованы цитотоксические свойства ранее синтезированных в рамках настоящего проекта соединений 1-4 (рис. 7) в отношении клеток аденокарциномы человека HeLa. Соединения 1 и 2 соответственно являются диэтиловыми эфирами 2-окси-5-этилфенилфосфоновой кислоты и 2-окси-5-метоксифенилфосфоновой кислоты, соединение 3 является этиловым эфиром ди(2-оксифенил)фосфиновой кислотой, а соединение 4 – 2-оксифенилфосфоновой кислотой. Согласно полученным данным, наиболее выраженным токсическим эффектом обладает соединение 2. Однако, токсический эффект на клетки проявляется при действии соединения 2 в концентрации более 200 µМ. Для остальных соединений токсический эффект более слабый. В целом, можно сделать вывод, что соединения 1-4 являются малотоксичными и результаты с использованием МТТ-теста на клетках HeLa соответствуют полученным ранее результатам на лабораторных животных. Впервые получены данные по цитотоксичности комплекса [Zn(H2L1)2(Н2О)2] (соединение 5, рис. 7) в отношении клеток аденокарциномы человека HeLa методом МТТ-теста. Было установлено, что соединение 5 обладает низкой токсичностью в отношении исследуемой культуры клеток. Полученное значение IC50 для соединения 5 составило 205.4±5.9 µМ при экспозиции 48 часов. Методом флуоресцентной микроскопии была изучена способность соединения [Zn(H2L1)2(Н2О)2] проникать и накапливаться в клетках HeLa (рис. 8). Установлено, что в контрольных образцах флуоресценция отсутствует, однако, при совместной инкубации комплексом [Zn(H2L1)2(Н2О)2] при возбуждении лазерной линией 408 нм регистрируется сигнал в синем канале, приписанный отдельным конгломератам [Zn(H2L1)2(Н2О)2], распределенным в перинуклеарном пространстве клеток. На основании проведенных биологических исследований комплекса [Zn(H2L1)2(Н2О)2] можно сделать вывод, что это соединение является малотоксичным (IC50 =205.4±5.9 µМ при экспозиции 48 часов). Более того, с применением метода флуоресцентной микроскопии была доказана способность [Zn(H2L1)2(Н2О)2] проникать и накапливаться в клетках HeLa, что доказывает перспективность дальнейших биологических исследований соединений этого класса для решения ряда медико-биологических задач.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1. Опубликовано 5 статей в рецензируемых ведущих научных журналах (запланировано 3 статьи), 2 в соавторстве с китайскими коллегами (ACS Applied Materials & Interfaces IF 9.5 Q1). Исполнители проекта сделали 9 устных докладов на пяти профильных научных конференциях как в России, так и в Китае. 2. В рамках договоренности с китайскими коллегами был синтезирован (2-(аллилокси)-5-этилфенил)дифенилфосфиноксид, содержащий способную к полимеризации двойную С=С связь. 3. Поскольку китайскими коллегами обнаружено, что углеродные точки (УТ), модифицированные комплексами ЭДТА с катионами переходных металлов обладают высокой каталитической активностью по отношению к различным активным формам кислорода, то есть являются аналогами природных металлоэнзимов, то были проведены DFT расчеты строения предполагаемых комплексов ЭДТА с присоединенной молекулой пероксида водорода. Установлено, что энергия образования комплексов растет в ряду Co-Ni-Cu, что соответствует ряду увеличения каталитической активности УТ, модифицированных данными комплексами. 4. Так как характеристики УТ чувствительны к изменению различных параметров окружающей среды, в том числе водородного показателя, что может быть важным при разработке наносенсоров для биомедицинских приложений, то для УТ, модифицированных синтезированной в рамках данного Проекта 2-окси-5-этилфенилфосфоновой кислотой (ОЭФФК), методом потенциометрического титрования с помощью программы ChemEqui были определены константы протонирования. Лучше всего экспериментальные данные описывала модель H4L как при титровании щелочью NaOH, так и при последующем титровании кислотой HCl. Величины констант этих четырех равновесий позволяют заключить, что кислотно-основные свойства УТ определяются не сколько группами P(O)OH и OH присоединенной ОЭФФК, сколько другими функциональными группами, формирующими УТ. Величины logK от 9.04 до 10.10 можно отнести к протонированию групп NRH, более высокие значения 10.2 и 11.33 могут относиться к диссоциации достаточно кислых OH групп, включая фенольную группу ОЭФФК. Присоединение четвертого протона (logK  6.5) можно отнести к большому набору центров, включая группы CR2-CH2-OH. Очевидно, превалируют концентрации других функциональных групп УТ по сравнению с ОЭФФК. 5. Полученные китайскими партнерами УТ, модифицированные синтезированной в рамках данного Проекта 2-окси-5-этилфенилфосфоновой кислотой (ОЭФФК), были дополнительно охарактеризованы российской стороной с помощью ИК и ЯМР спектроскопии. 6. Ранее нами был синтезирован комплекс перхлората меди(II) с ОЭФФК (Н3L) [Cu(H2L)2(Н2О)2], состав и строение которого установлено на основании данных РСА, элементного анализа и ИК-спектроскопии. В 2023 году получен комплекс [Zn(H2L)2(Н2О)2][Zn(HL)(Н2О)]·H2O (I), который в отличие от светло-голубых кристаллов комплекса меди представляет собой прозрачные слоистые кристаллы. Структура I образована комплексами [Zn(H2L)2(Н2О)2], 1D-цепочками [Zn(HL)(Н2О)] и кристаллизационными молекулами H2O. В октаэдрическом комплексе [Zn(H2L)2(Н2О)2] атомы O молекул H2O находятся в цис-позиции друг к другу, аналогично расположены и атомы O оксифенильных фрагментов, в то время как фосфоновые атомы O – в транс-позиции друг к другу. В 1D-цепочке [Zn(HL)(Н2О)]·мостиковые атомы O оксифенильного фрагмента, молекулы H2O и фосфонового фрагмента объединяют соседние атомы Zn. 7. Для ОЭФФК (H3L) также были определены константы устойчивости комплексов марганца(II) в воде при 298 К и ионной силе 0.1 М KCl методом потенциометрического титрования, используя четыре алгоритма программы ChemEqui. В расчетах использовали известные константы протонирования logm кислоты H3L в воде при 298 К и ионной силе 0.1 М: 11.58, 17.94 и 21.14, соответственно, для равновесий L3- + mH+ = HmL(3–m)–, m = 1, 2 и 3. Ион Mn2+ с L3- образует в воде простой комплекс MnL-, который в щелочной среде с ростом pH до 11 практически полностью превращается в комплекс MnL(OH)2-. Максимум связывания около 7% иона Mn2+ в комплекс MnL- приходится на pH 9.3 при концентрациях реагентов Mn2+ и H3L около 2.1 и 2.3 мМ, соответственно. Кислота H3L значительно слабее связывает марганец(II) в комплекс MnL- (logKMnL = 4.20), чем медь(II) в комплекс CuL- (logKCuL = 8.91 [Иванова И.С., Цебрикова Г.С., Рогачева Ю.И. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 12. С. 1723.]) или цинк(II) в соответствующий комплекс (logKZnL = 6.63 [Иванова И.С., Цебрикова Г.С., Илюхин А.Б. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 8. С. 1066-1076.]). Китайскими коллегами для УТ, модифицированных ОЭФФК, были получены спектры флуоресценции и проведено сравнение степени тушения флуоресценции УТ при воздействии различных катионов металлов. Полученные углеродные точки оказались селективны по отношению к катионам меди (увеличение степени тушения флуоресценции в ряду: Mn2+ < Zn2+ < Cu2+), что, по-видимому, определяется координационными свойствами кислоты, а именно устойчивостью её комплексов с катионами различных металлов (увеличение констант устойчивости комплексов logKML в ряду: Mn2+ < Zn2+ < Cu2+). 8. Цитотоксичность полученного комплекса цинка с ОЭФФК была исследована в отношении клеток HeLa и Vero. Установлено, что он является малотоксичным соединением в концентрациях до 210 мкмоль/л, при этом его токсичность несколько выше, чем ОЭФФК. При концентрациях ≥250 мкмоль/л токсичность комплекса проявляется в больше степени по отношению к клеткам HeLa, чем к клеткам Vero, что, возможно, связано с его противоопухолевой активностью. 9. Представлены результаты МТТ-теста по определению цитотоксичности кислоты ОЭФФК и полученных от китайских коллег УТ, модифицированных ОЭФФК. Согласно результатам исследования, ОЭФФК и УТ не обладают выраженной цитотоксичностью в отношении клеток HeLa. Однако для кислоты доза IC50, при которой наблюдается 50%-ная гибель клеток, находится в пределах ~500 мкг/мл. Для УТ доза IC50 не определена в пределах изучаемых концентраций, что говорит о менее токсическом эффекте УТ на клетки, в отличие от ОЭФФК. Способность к клеточному накоплению УТ, модифицированных ОЭФФК, изучали с использованием метода лазерной конфокальной микроскопии. Показано, что соединение проникает в клетки HeLa и затем диффузно распределяются в цитоплазме и в перинуклеарном пространстве, включая образование везикул и микроконгломератов, без проникновения в ядро.