ИСТИНА

Онкологические заболевания являются одной из основных причин смертности в мире. В настоящее время ежегодно возникает около 14 млн. новых случаев заболеваний, при этом смертность составляет около 8 млн. человек в год. Поэтому поиск и разработка синтетических подходов к новым противораковым агентам, проявляющим более высокую селективность и более низкую общую токсичность (таргетным препаратам), не перестаёт оставаться одной из самых актуальных задач современной органической, медицинской и биохимии. Среди низкомолекулярных соединений спирооксиндолы являются одними из наиболее перспективных кандидатов для разработки противораковых препаратов направленного действия. При этом особое место среди соединений этого класса занимают спиропирролидиноксиндолы, для которых обнаружена способность селективно ингибировать взаимодействие белка-регулятора p53 и белка-онкогена MDM2, что в итоге приводит к быстрой регрессии раковых клеток в 53-зависимых типах раковых заболеваний. Природные спиропирролидиноксиндолы зачастую проявляют низкую токсичность и селективность по отношению к раковым клеткам, поэтому особую актуальность приобрела разработка как методов модификации известных природных молекул, так и оригинальных синтетических подходов к ранее неизвестным спирооксиндольным структурам. Структурное разнообразие и сложность молекул таких соединений не позволяет разработать универсальный метод их получения. Поэтому, несмотря на значительное количество уже известных стратегий синтеза спиропирролидиноксиндолов, создание новых подходов к этим соединениям остаётся актуальной задачей, решение которой позволит получать структурно различные и представляющие большой интерес с точки зрения физиологической активности соединения. В результате выполнения данного проекта будут разработаны новые методы синтеза спиропирролидиноксиндолов и их гомологов, а также предшественников этих соединений – спироциклопропаноксиндолов. Разнообразие предлагаемых методов позволит варьировать заместители в различных положениях спироциклических систем. Это откроет возможности для быстрого эффективного синтеза библиотек этих гетероциклических соединений с целью дальнейшего исследования их противораковой активности и выявления соединений-лидеров для разработки лекарственных препаратов.

Cancer is one of the principal causes of death in the world. Currently, ca. 14 million new cancer cases occur annually with 8.2 million fatal cases per year. Therefore, the search for synthetic approaches to new anticancer agents exhibiting higher selectivity along with lower general toxicity (target drugs) as well as development of these approaches continues to be one of the most challenging problem of modern organic, medicinal and biochemistry. Among small molecules, spirooxindoles are promising candidates for anticancer drug design. In this context, a crucial role is played by spiro-pyrrolidine oxindoles which were found to inhibit interaction between p53 and MDM2. This results in rapid regression of cancer cells in p53-dependant types of cancer. Natural spiro-pyrrolidine oxindoles often exhibit low cytotoxicity and selectivity towards cancer cells. Therefore, development of pathways for modification of known natural molecules as well as original synthetic approaches to earlier unknown spirooxindole structures is particularly challenging problem. Wide structural and functional diversity of these compounds in combination with their complexity do not allow for the development of a generalized method for their production. Therefore, despite the presence of a significant number of known strategies for the synthesis of spiro-pyrrolidine oxindoles, the development of novel approaches to these compounds is a relevant problem that, upon its solution, will allow for the production of broad structural diversity of extremely important bioactive compounds. In this project, new methods will be developed for the synthesis of spiro-pyrrolidine oxindoles and their homologues as well as spirocyclopropane oxindoles, the precursors of these compounds. Diversity of developed approaches will provide opportunities for variation of substituents in different positions of spirocyclic systems. This will open possibilities for simple and efficient creation of libraries of these heterocyclic compounds in order to study their anticancer activity for drug design.

1. Будут разработаны синтетические подходы к донорно-акцепторным циклопропанам, в которых оксиндольный фрагмент является электроноакцепторной группой, и синтезированы представительные серии спироциклопропаноксиндолов с различными функциональными группами в качестве активирующих электронодонорных заместителей. 2. Будет разработан метод нуклеофильного раскрытия спироциклопропаноксиндолов азид-ионом и синтезирована серия азидооксиндолов – предшественников спиропирролидиноксиндолов. 3. Будут разработаны методы трансформации синтезированных азидооксиндолов в спиропирролидиноксиндолы, основанные на реакциях Штаудингера, аза-Виттига, Манниха и др., и синтезирована серия целевых спиропирролидиноксиндолов для дальнейшего изучения их цитотоксичности. 4. Будут разработаны подходы к спироциклопропаноксиндолам, в которых оксиндол выступает в качестве электронодонорной активирующей группы, и синтезированы представительные серии этих соединений как предшественников спиропирролидиноксиндолов. 5. Будет разработан метод нуклеофильного раскрытия спироциклопропаноксиндолов, в которых оксиндол выступает в качестве электронодонорной активирующей группы, азид-ионом с целью синтеза 3-азидооксиндолов – нового типа органических азидов, перспективных для построения спиропирролидин-2,3’-оксиндолов. 6. Будут разработаны методы превращения 3-азидооксиндолов, содержащих ацильные группы, в спиропирролидоноксиндолы и спиропирролиноксиндолы на основе реакций Штаудингера / аза-Виттига и последующего восстановления продуктов в спиропирролидин-2,3’-оксиндолы. 7. Будет разработан метод синтеза спиропирролидин-2,3’-оксиндолов исходя из производных 3-азидооксиндолов на основе домино-последовательности трёх реакций: Штаудингера / аза-Виттига / Манниха. 8. Будет разработан вариант получения производных спиропирролидиноксиндолов и их гомологов исходя из 3-азидооксиндолов на основе последовательности СН-функционализация/реакция Штаудингера/реакция аза-Виттига. 9. Будут получены результаты молекулярного докинга и изучения цитотоксичности синтезированных соединений по отношению к различным клеточным линиям.

На основе нуклеофильного раскрытия донорно-акцепторных циклопропанов азид-ионом был разработан новый метод синтеза полифункционализированных алкилазидов. Показано, что разработанный метод эффективен для широкого спектра донорно-акцепторных циклопропанов, содержащих арильные, гетарильные, алкенильные заместители в качестве донора и сложноэфирные, карбонильные, нитрильные, нитро-группы в качестве акцептора. Разработаны новые стратегии трансформации полифункционализированных алкилазидов в разнообразные N-гетероциклические соединения. На основе этих стратегий, сочетающих в себе реакции Штаудингера, аза-Виттига, Михаэля, гамма-лактамизации, нуклеофильного алифатического и ароматического замещения, предложены простые и эффективные методы синтеза производных пиррола, пиридина, триазоло- и тетразолопиридина и азепина, более сложных поликонденсированных гетероциклических систем. Методы использованы для получения известных физиологически активных соединений – алкалоида (S)-никотина и предшественника гиполипидемического лекарственного препарата аторвастатина.

1. Разработаны способы синтеза спирооксиндолциклопропанов, содержащих оксиндольный фрагмент в качестве электроноакцепторной группы. Наработана представительная серия таких циклопропанов, являющихся исходными соединениями в данном проекте. 2. Разработан метод нуклеофильного раскрытия спирооксиндолциклопропанов, содержащих пара-метоксибензильную (РМВ) защитную группу в оксиндольном фрагменте, азид-ионом. На основе данного метода синтезирована серия оксиндолзамещённых этилазидов – предшественников спиро[оксиндол-3,3-пирролидинов] и их гомологов. 3. Разработан метод синтеза спирооксиндолпирролидонов, основанный на реакции нуклеофильного раскрытия спирооксиндолциклопропанов цианат-ионом. Данная реакция сопровождается спонтанной циклизацией промежуточно образующегося анионного интермедиата в целевой пирролидон. Получена серия различно замещенных спиропирролидоноксиндолов. С помощью квантово-химических расчетов методом теории функционала плотности установлено, что заместитель в оксиндольном фрагменте циклопропана влияет на величину барьера SN2-подобного раскрытия цианат-ионом. Соответствующие изменения в величинах барьеров качественно согласуются с изменением относительной реакционной способности (выражаемой во времени, необходимом для полной конверсии) замещенных циклопропанов. 4. Предложен эффективный однореакторный процесс, включающий реакцию Штаудингера и каскад из аза-реакции Виттига и реакции Манниха с участием оксиндолзамещённых этилазидов и ароматических альдегидов, для синтеза N-PMB-защищённых спиро[оксиндол-3,3-пирролидинов]. Синтезирована серия этих соединений. 5. Разработан метод синтеза функционализированных азепанов, основанный на последовательности: реакция Штаудингера, каскад из реакции Михаэля и аза-реакции Виттига и восстановление имина. Показано, что метод позволяет эффективно трансформировать азидоэтилмалонаты и азидоэтилоксиндолы в азепаномалонаты и спиро[оксиндол-4,3-азепаны] при действии трифенилфосфина и акролеина. Синтезирована серия производных азепана. 6. Синтезированы серии NH-незамещённых спиро[оксиндол-3,3-пирролидинов] и спиро[оксиндол-4,3-азепанов] исходя из N-PMB-замещённых предшественников путём снятия РМВ-защиты в суперкислой среде. 7. Получены результаты моделирования молекулярного докинга синтезированных спиропирролидин- и спиропирролидоноксиндолов в сайт связывания белка MDM2. На основании полученных результатов можно заключить, что молекулы этих соединений имеют структурное соответствие ключевым точкам в активном сайте, обеспечивающим связывание с MDM2. 8. Получены результаты изучения цитотоксичности синтезированных соединений. Для ряда соединений обнаружена микромолярная активность по отношению к клеточным линиям HEK293T, MCF7, A549. 9. Получены результаты экспериментов in vitro по исследованию активации белка p53 с использованием клеточной линии А549. По результатам экспериментов было выявлено соединение-лидер, активирующая способность которого сравнима с активирующим действием реперного соединения нутлина-3a.