Взаимодействие аниона [2-В₁₀Н₉О(СН₂)₄О]− с вторичными аминами

Цели. ¹⁰B-нейтронозахватная терапия является одним из наиболее перспективных методов лечения злокачественных опухолей. В качестве борсодержащих агентов нередко применяются соединения на основе кластерных анионов бора [B_nH_n]2− (n = 10, 12), как имеющие очень высокую удельную концентрацию атомов бора в расчете на одну частицу. Однако использование таких соединений связано с необходимостью разработки новых методов функционализации борных кластеров, связанных с получением борсодержащих производных с биологически активными функциональными группами. Одним из наиболее удобных методов модификации анионов [B_nH_n]2− (n = 10, 12) является взаимодействие их производных, содержащих циклические заместители оксониевого типа, с отрицательно заряженными или нейтральными нуклеофильными реагентами. Раскрытие заместителей данного типа приводит к образованию клозо-боратов с функциональными группами, отделенными от кластера алкоксильной спейсерной цепочкой. Целью настоящего исследования является разработка методов синтеза производных клозо-декаборатного аниона [B₁₀H₁₀]2− с пендантными азотсодержащими группами.
Методы. Общий контроль протекания реакций раскрытия циклических заместителей осуществлялся на основании данных ¹¹B спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Строение полученных производных, в том числе природу присоединенных функциональных групп определяли на основании данных ¹H, ¹³C ЯМР с тестом на присоединенные протоны (APT) и инфракрасной спектроскопии (ИК). Молекулярную массу синтезированных соединений подтверждали методом масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением (ИЭР-МС).
Результаты. Исследовано взаимодействие аниона [2-B₁₀H₉O(CH₂)₄O]− с вторичными аминами (диметиламин, дипропиламин, диаллиламин, дибутиламин, диизобутиламин, морфолин, ди-втор-бутиламин) в среде этанола. Показано, что в результате реакций происходит раскрытие циклического заместителя с присоединением нуклеофильного реагента. Синтезированы семь новых производных клозо-декаборатного аниона с пендантными азотсодержащими группами.
Выводы. Разработан новый метод получения клозо-декаборатов с аммониевыми группами, отделенными от борного кластера алкоксильной спейсерной группой. Показано, что применение аминов различного строения принципиально не влияет на ход протекающих реакций и позволяет эффективно регулировать состав и строение целевых производных. Полученные соединения могут быть вовлечены в дальнейшие реакции модификации за счет реакционноспособной пендантной группы, а также могут быть использованы в роли эффективных полидентатных лигандов. Клозо-декабораты с пендантными азотсодержащими группами и их производные представляют значительный интерес в синтезе соединений, перспективных для применения в 10B-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей.

1. Zhao X., Yang Z., Chen H., Wang Z., Zhou X., Zhang H. Progress in three-dimensional aromatic-like closo-dodecaborate. Coord. Chem. Rev. 2021;444:214042. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2021.214042

2. Sivaev I. B., Prikaznov A.V., Naoufal D. Fifty years of the closo-decaborate anion chemistry. Collect. Czechoslov. Chem. Commun. 2010;75(11):1149–1199. https://doi.org/10.1135/cccc2010054

3. Sivaev I.B., Bregadze V.I., Sjöberg S. Chemistry of closo-dodecaborate anion [B12H12]2-: a review. Collect. Czechoslov. Chem. Commun. 2002;67(6):679–727. https://doi.org/10.1135/cccc20020679

4. Pakhomov S., Kaszynski P., Young V.G. 10-Vertex closo-boranes as potential π linkers for electronic materials. Inorg. Chem. 2000;39(10):2243–2245. https://doi.org/10.1021/ic991350t

5. Paskevicius M., Hansen B.R., Jørgensen M., Richter B., Jensen T.R. Multifunctionality of silver closoboranes. Nat. Commun. 2017;8(1):15136. https://doi.org/10.1038/ncomms15136

6. Ringstrand B. Boron clusters as structural elements of novel liquid crystalline materials. Liquid Crystals Today. 2013;22(2):22–35. https://doi.org/10.1080/1358314X.2013.829932

7. Zharkov D.O., Yudkina A.V., Riesebeck T., Loshchenova P.S., Mostovich E.A., Dianov G.L. Boroncontaining nucleosides as tools for boron-neutron capture therapy. Am. J. Cancer Res. 2021;11(10):4668–4682.

8. Goszczyński T.M., Fink K., Boratyński J. Icosahedral boron clusters as modifying entities for biomolecules. Expert Opin. Biol. Ther. 2018;18(sup1):205–213. https://doi.org/10.1080/14712598.2018.1473369

9. Ali F., Hosmane N.S., Zhu Y. Boron chemistry for medical applications. Molecules. 2020;25(4):828. https://doi.org/10.3390/molecules25040828

10. Bregadze V.I., Sivaev I.B., Glazun S.A. Polyhedral boron compounds as potential diagnostic and therapeutic antitumor agents. Anti-Cancer Agents Med. Chem. (Formerly Current Medicinal Chemistry-Anti-Cancer Agents). 2006;6(2):75–109. http://doi.org/10.2174/187152006776119180

11. Barth R.F., Mi P., Yang W. Boron delivery agents for neutron capture therapy of cancer. Cancer Commun. 2018;38(1):1–15. https://doi.org/10.1186/s40880-018-0299-7

12. Jørgensen M., Hansen B.R., Lee Y.S., Cho Y.W., Jensen T.R. Crystal Structures and Energy Storage Properties of Ammine Sodium Decahydro-closo-decaboranes (Na2B10H10·nNH3, n = 1, 2). J. Phys. Chem. C. 2019;123(33):20160–20166. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b06084

13. Suzuki M. Boron neutron capture therapy (BNCT): a unique role in radiotherapy with a view to entering the accelerator-based BNCT era. Int. J. Clin. Oncol. 2020;25(1):43–50. https://doi.org/10.1007/s10147-019-01480-4

14. Moss R.L. Critical review, with an optimistic outlook, on Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Appl. Radiat. Isot. 2014;88:2–11. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2013.11.109

15. Matveev E.Y., Kubasov A.S., Razgonyaeva G.A., Polyakova I.N., Zhizhin K.Y., Kuznetsov N.T. Reactions of the [B10H10]2− anion with nucleophiles in the presence of halides of group IIIA and IVB elements. Russ. J. Inorg. Chem. 2015;60(7):776–785. https://doi.org/10.1134/S0036023615070104

16. Zhizhin K.Y., Zhdanov A.P., Kuznetsov N.T. Derivatives of closo-decaborate anion [B10H10]2− with exo-polyhedral substituents. Russ. J. Inorg. Chem. 2010;55(14):2089–2127. https://doi.org/10.1134/S0036023610140019

17. Stogniy M.Y., Erokhina S.A., Sivaev I.B., Bregadze V.I. Nitrilium derivatives of polyhedral boron compounds (boranes, carboranes, metallocarboranes): Synthesis and reactivity. Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. 2019;194(10):983–988. https://doi.org/10.1080/10426507.2019.1631312

18. Klyukin I.N., Zhdanov A.P., Matveev E.Y., Razgonyaeva G.A., Grigoriev M.S., Zhizhin K.Y., Kuznetsov N.T. Synthesis and reactivity of closo-decaborate anion derivatives with multiple carbon–oxygen bonds. Inorg. Chem. Commun. 2014;50:28–30. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2014.10.008

19. Klyukin I.N., Kubasov A.S., Limarev I. P., et al. The new approach to formation of exo boron–oxygen bonds from the decahydro-closo-decaborate(2-) anion. Polyhedron. 2015;101:215–222. https://doi.org/10.1016/j.poly.2015.09.025

20. Nelyubin A.V., Klyukin I.N., Novikov A.S., et al. Nucleophilic addition of amino acid esters to nitrilium derivatives of closo-decaborate anion. Mendeleev Commun. 2021;31(2):201–203. https://doi.org/10.1016/J.MENCOM.2021.03.018

21. Nelyubin A.V., Selivanov N.A., Bykov A.Y., et al. Primary Amine Nucleophilic Addition to Nitrilium Closo-Dodecaborate [B12H11NCCH3]−: A Simple and Effective Route to the New BNCT Drug Design. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(24):13391. https://doi.org/10.3390/ijms222413391

22. Kubasov A.S., Turishev E.S., Polyakova I.N., Matveev E.Y., Zhizhin K.Y., Kuznetsov N.T. The method for synthesis of 2-sulfanyl closo-decaborate anion and its S-alkyl and S-acyl derivatives. J. Organomet. Chem. 2017;828:106–115. https://doi.org/10.1016/j.jorganchem.2016.11.035

23. Kubasov A.S., Matveev E.Y., Turyshev E.S., Polyakova I.N., Nichugovskiy A.I., Zhizhin K.Y., Kuznetsov N.T. Synthesis and stability studies of derivatives of the 2-sulfanyl-closo-decaborate anion [2-B10H9SH]2−. Inorganica Chim. Acta. 2018;477:277–283. https://doi.org/10.1016/j.ica.2018.03.013

24. Semioshkin A. A., Sivaev I. B., Bregadze V. I. Cyclic oxonium derivatives of polyhedral boron hydrides and their synthetic applications. Dalton Trans. 2008;(8):977–992. https://doi.org/10.1039/B715363E

25. Orlova A.V., Kondakov N.N., Kimel B.G., Kononov L.O., Kononova E.G., Sivaev I.B., Bregadze V.I. Synthesis of novel derivatives of closo‐dodecaborate anion with azido group at the terminal position of the spacer. Appl. Organomet. Chem. 2007;21(2):98–100. https://doi.org/10.1002/aoc.1151

26. Matveev E.Yu., Akimov S.S., Kubasov A.S., Nichugovskiy A.I., Nartov A.S., Retivov V.M., Zhizhin K.Yu., Kuznetsov N.T. Reaction of the [B10H9O2C4H8]– anion with C-nucleophiles. Rus. J. Inorg. Chem. 2017;62(6):808–813 https://doi.org/10.1134/S0036023617060146

27. Matveev E.Y., Limarev I.P., Nichugovskii A.I., Bykov A.Y., Zhizhin K.Y., Kuznetsov N.T. Derivatives of closo-decaborate anion with polyamines. Rus. J. Inorg. Chem. 2019;64(8):977–983. https://doi.org/10.1134/S0036023619080084

28. Bregadze V.I., Sivaev I.B., Dubey R.D., Semioshkin A., Shmal’ko A.V., Kosenko I.D., Hosmane N.S. Boron‐Containing Lipids and Liposomes: New Conjugates of Cholesterol with Polyhedral Boron Hydrides. Chem. Eur. J. 2020;26(61),13832–13841. https://doi.org/10.1002/chem.201905083

29. Grin M.A., Semioshkin A.A., Titeev R.A., et al. Synthesis of a cycloimide bacteriochlorin p conjugate with the closo-dodecaborate anion. Mendeleev Commun. 2007;17(1):14–15. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2007.01.005

30. Matveev E.Y., Akimov S.S., Kubasov A.S., Retivov V.M., Zhizhin K.Y., Kuznetsov N.T. The method for obtaining a derivative closo-decaborate anion with pendante DTPA-group. Fine Chem. Technol.2019;14(1):59–65. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2019-14-1-59-65

31. Zhizhin K.Yu., Mustyatsa V.N., Malinina E.A., et al. Interaction of closo-decaborate anion B10H10 2– with cyclic ethers. Russ. J. Inorg. Chem. 2004;49(2):180–189.

32. Becker H., Domshke G., Fanghanel E. Organikum. Organisch-chemisches Grundpraktikum. Berlin: VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften; 1990. 751 p.