Студии за синтеза и мутагеност на структурата на заменети ароматични амини

Студии за синтеза и структура-мутагеност на супституирани ароматични амини и итро соединенија нови стратегии за намалување на мутагеноста O 2 R R H 2 Markus Klein

ароматични

Студии за синтеза и структурна мутагеност на заменети ароматични амини и итро соединенија Нови стратегии за намалување на мутагеноста Дисертација за добивање на докторски степен по природни науки (д-р ре. Нат.) До Одделот за хемија на Универзитетот во Марбург во Филипс претставена од Маркус Клајн од Гронау Марбург/Лан 2

Делови од оваа работа се веќе објавени: M. Klein, G. Boche (1999) Региоспецифична синтеза на заменети нитрофлуорени и аминофлуорени со реакција на спојување egishi како клучен чекор, Синтеза 7, 1246-125. M. Klein, U. Voigtmann, T. Haack, L. Erdinger, G. Boche (2) Од мутагени во немутагени нитроарени: Ефект на гломазни алкилни супституенти врз мутагената активност на 4-нитробифенил во Salmonella thyphimurium. Дел I. Заменици поделба на нитро групата и во 2'-позиција, мут. Рез. 467, 55-68. M. Klein, L. Erdinger, G. Boche (2) Од мутагени во немутагени нитроарени: Ефект на гломазни алкилни супституенти врз мутагената активност на нитроароматиката кај Salmonella thyphimurium. Дел II. Супституенти далеку од нитро групата, мут. Рез. 467, 69-82. Прифатена како дисертација од Одделот за хемија на Универзитетот Филипс во Марбург на: 26.6.2 Прв рецензент: Втор рецензент: Проф. Др. Г. Боше Проф. Др. T. Carell Ден на усно испитување: 5.7.2

Големи се делата Господови; кој го истражува, ужива. Псалм 111, 2

Содржина I.2 Синтези и експерименти 27 I.2.1 Опрема, хемикалии, методи. 27 I.2.2 4-итробифенили и 4-аминофифенили со алкил и CF 3 супституенти. 21 I.2.3 4-итробифенили и 4-аминобифенили со хидрокси/алкокси супституенти. 22 I.2.4 4-итробифенили и 4-аминофифенили со диалкиламино супституенти. 233 I.2.5 Други 4-итробифенили и 4-аминофифенили. 238 I.2.6 2-итрофлуорен и 2-аминофлуорен. 241 I.2.7 Хетероароматски соединенија. 25 I.2.8 4-итростилбен. 257 I.3 Студии за мутагеност 26 J Библиографија. 261 III

Список на скратеници Сл. Оглас AIB Arom ATP AcCo A dba CYP d DC DCC DCM DME DMF dppe dppf dppp EE EtOH h IF HMPTA HMDS MO BS PAH PAPS PE PPA Py QSAR THF TAV TBABr 3 TPPTS TFP UDP Слика Адамантиб азиботи - аробатив азобит аботатил азобит - аробантиум азобити ацетил коензим А dibenzylidene ацетон цитохром P дена тенкослојна хроматографија дициклохексилкарбодиимид дихлорометан диметоксиетан диметилформамид 1,2-бис (дифенилфосфино) етан 1,1'-бис (дифенилфосфино) фероцен 1,3-бис (дифенилфосфино) фероцен 1,3-бис (дифенилфосфино киселина methylsacetamethoxyno (дифенилфосфино киселина етил ацетат) -hexametranolacetametroxyno (diphenylphosphinoic киселина етил ацетат) (дифенилфосфино киселина етил ацетат) (дифенилфосфино киселина етил ацетат) (дифенилфосфино киселина етил ацетат) (дифенилфосфино киселина етил ацетат) Полицикличен ароматичен 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосулфат нафтен етер (4-6 C) полифосфорна киселина пиридин Квантитативна врска активност на активност тетрахидрофуран Типично упатство за работа Тетрабутиламониум трибромид тризодиум-3,3 ', 3' '- фосфасулисонифонилзин фосилфосилфонилзиен бензин (3,6')

Вовед A.3 Цели и структура на оваа работа Меѓу многуте мутагени и канцерогени супстанции, ароматичните амини и итроароматиката се од огромно значење. Бројни претставници на овие класи на супстанции се произведуваат и спроведуваат во големи размери во индустријата, но тие исто така се формираат за време на процесите на согорување (дизел, пушење итн.) Или кога месото се загрева и затоа се распространети во околината. Високиот канцероген потенцијал на ваквите соединенија најверојатно е делумно одговорен за постојаното зголемување на карциномот кај индустриски развиените нации. Поради нивниот механизам на дејствување, тие се генотоксични и мора да бидат метаболички активирани (види Поглавје Б), особено со амино и итроароматика, постои голема корелација помеѓу канцерогеноста и мутагеноста. Индустриската употреба на овие супстанции претставува потенцијален висок ризик за здравјето на луѓето и затоа се повеќе се ограничува со закон. Ракот на мочниот меур, предизвикан од ароматични амини, е признато професионално заболување кое се зафаќа во последните 2 години

8 работници починаа. 14 Затоа, индустријата е повикана да развие побезбедни замени. Ова е токму точката во која започнува сегашната работа. На кој начин мора да се модифицираат ароматичните амини и итроароматиката за да се намали нивниот мутаген потенцијал, а со тоа и нивните канцерогени својства или дури и целосно да се изгаснат? Користејќи модели супстанции добиени од познати канцерогени, како што се 4-итробифенил 1, 4-аминофифенил 2, 2-итрофлуорен 3, 2-аминофлуорен 4 и 4-итростилбен 5, ние истражуваме како структурните промени резултираат од модификација на функционалната група, но пред се преку воведување на различни супституенти (на пр. алкил, CF3, алкокси или диалкиламино групи) врз мутагеноста на основните тела. Сл. 2: Како структурните модификации влијаат на мутагеноста? O 2 O 2 O 2 1 3 5 H 2 H 2 2 4 8

Ароматични амини и итро соединенија се формираат на пр. бидејќи одредени базни секвенци таму се јавуваат почесто - посилен канцероген потенцијал од оние што реагираат поретко. Во случај на ариламини како што се 2-аминофлуорен или 4-аминофифенил, на пример, формирањето на тумори на црниот дроб може да биде во корелација со трансверзиите на Г Т во првата основа на кодон 61 кај прото-онкоген i. 56 Дури и по формирањето на додатокот, структурата продолжува да игра важна улога. 4-аминобифенил и 2-аминофлуорен реагираат за да формираат споредливи додатоци во црниот дроб на глувчето, но додатоците на ДА на 2-аминофлуорен (на пр. - (деоксигуанозин-8-ил) -2-аминофлуорен 5) предизвикале двојно повеќе тумори од соодветните додатоци на 4-аминофифенил (на пр. - (деоксигуанозин-8-ил) -4-аминофифенил 41). 57 Тестовите за мутагеност на голем број амини и итроароматика кај Salmonella typhimurium TA1538 откриле слични ефекти (види Поглавје В). При споредување на индукцијата на мутации од формираните додатоци на деоксигуанозин, откриени се значителни разлики во однос на ефикасноста: -Ацетилбензидин> 1-итропирен

Тестот за мутагеност на Ејмс се користи за да се утврди специфичноста на мутацијата. 7 Од ова може да се заклучи кои бази се нападнати од крајниот канцероген и кој тип на мутации на супституциона база се предизвикани од мутагените. Ваквите истраги се прават многу полесно отколку класичните методи за анализа на додатоци. Во споредба со стандардните тест соеви TA98 и TA1 и некои од нивните варијанти (TA98R, TA98/1.8DP 6), новите специјални соеви досега биле користени само во релативно малку студии и споредбите се тешко можни. Преглед на неодамнешните достигнувања во развојот на нови видови Ајмови е даден од Josephозефи. 71 Во оваа работа се користеа стандардните тест соеви TA1 и TA98 со и без метаболичко активирање. Некои супстанции беа испитани и со TA98R. В.3 Имплементација Со цел да се обезбеди највисока можна репродуктивност на резултатите од тестот, Ејмс разви стандардизирана процедура за работа, која накратко е наведена подолу. Бактериските соеви кои бараат хистидин (негови) се одгледуваат неколку часа во хранлив раствор до одредена клеточна густина (

Односи структура-мутагеност Сл. 17: Влијание на позицијата на функционалната група врз мутагеноста H 2 H 2 2 65 TA98 + S9: 79 1.5 Rev/nmol 6) Хидрофобноста може да навлезе слабо во wallsидовите на бактериите. 39

Односите меѓу структурата и мутагеноста се хемиски синтетизирани хидроксиламини 79 и 81, како 77 и 39, се потентни мутагени. Очигледно, следните чекори - т.е. естерификација на групата ОХ и реакција со ДА - се далеку помалку подложни на стерични фактори. Сл. 21: Причини за неактивност на 1-афтиламин и 2-аминобифенил H 2 HOH H 2 P 45 HOH 6 77 78 79 мутаген мутаген не мутаген мутаген H 2 HOH H 2 HOH P 45 2 39 8 81 мутаген мутаген не мутаген мутаген А Друга структурна карактеристика што е квалитативно поврзана со мутагениот потенцијал и најдобро може да се толкува како стеричен феномен е степенот на ароматичност на супстанцијата и придружната рамничност. По Хирајама, 2-итропиренот 82 е значително поактивен во ТА98 отколку во ТА1 и со тоа делува првенствено како мутаген за промена на рамката. 95 Сл. 22: Влијание на планарноста врз мутагеноста (TA98) ii 82 83 TA98-S9: 2569 Rev/nmol 37,7 Rev/nmol Со чекор по чекор хидрогенизација на страничните двојни врски на 2-итро-4,5-дихидропирен и понатаму на 2- итро-4,5,9,1-тетрахидропирен 83 оди во рамнина и истовремено исто така i Тука се јавува само оксидација на прстен. ii Геометријата на конструкциите беше оптимизирана со Chem3D користејќи го методот АМ1. 41

Односи структура и мутагеност Табела 7: Преглед на супстанциите на моделот Тест серии ame Кратенка Структура R 3 1-I 4-итробифенил 4 4Bp 1 2 R -O 2 4-аминобифенил 4ABp 2 1 '-H 2 4-итрозобифенил 4OBp 89 1 4' 2 '3' -O 4-хидроксиламинобифенил 4HOHBp 9 -HOH, -диметил-4-аминобифенил, -DiMe-4ABp 91 -Me 2 -терт-бутил-4-аминофифенил -tbu-4abp 92 -HtBu -Acetyl-4-аминобифен Ac-4ABp 93 -HOAc 3 2-I 4-итробифенил 4 4Bp 1 2 O 2-H 4'-метил-4-нитробифенил 4'Me-4Bp 94 1 '-Me 4'-етил-4-нитробифенил 4'Et -4Bp 95 R 4 '1 2' 3 '-Et 4'-изо-пропил-4-нитробифенил 4'iPr-4Bp 96 -ipr 4'-терц-бутил-4-нитробифенил 4'tBu-4Bp 97 -tbu 4 '-n-Бутил-4-нитробифенил 4'nBu-4Bp 98 -nbu 3 2-II 3'-метил-4-нитробифенил 3-Me-4Bp 4 99 O 2 -H/-Me R 3', 5'- Диметил-4-нитробифенил 3 ', 5'DiMe-4Bp 1 1' -Me 3 ', 5'-ди-терц-бутил-4-нитробифенил 3', 5'DitBu-4Bp 11 2 1 4 '2' 3 ' R-tbu 4 2-III 4'-Адамантил-4-нитробифенил O 4'Ad-4Bp 12 2 -Ad 4-итротерфенилен 4 '4Tp 13 -Ph 2-фенил-5-нитропиридин 2Ph5P 2 14 -H 4'-терц -Бутил-2 -фенил-5-нитропиридин 4'tBu-2Ph5P 15 R 4 '5 O 2 R -tbu 3 2-итро-5-фенилпиридин 4 5Ph2P 16 O 2 -H 4'-терц-бутил-2-нитро-5-фенилпиридин 4'tBu-5Ph2P 17 5 1 'R 4' 2 '3' 2-VI 2-итрофлуорен 2F 3 7 2 -H 2 -tbu 7-метил-2-нитрофлуорен 7Me-2F 18 -Me 7-терц-бутил- 2-нитрофлуорен 7tBu-2F 19 -tbu 7-адамантил-2-нитрофлуорен 7Ad-2F 11 -Ad RO 2 5

Синтеза на супстанциите на моделот Табела 9: Резултати од вкрстените споеви со CF 3-заменети 4-итробифенили F Метод на влез Производ 3 C O 2 Принос b 1 Suzuki a 4'CF 3-4Bp 126

Хидроксиламино> амино> итро од. Диметилацијата на амино-функцијата само малку ја намалува мутагеноста во споредба со слободниот амин, бидејќи метилните групи лесно се разделуваат со оксидација. Терт-бутилација или ацетилација на амино групата доведува до помалку мутагени соединенија (92, 93), но овој ефект не е доволен за целосно сузбивање на мутагеноста. 14-ти

Резултати и дискусија за студиите за мутагеност Ф.2.1.2 Поголеми алкилни супституенти Дали ваквите намалувања на мутагеноста може да се пренесат и на други системи со орто-алкилни групи и со тоа општата структура-мутагеност да биде детално разгледана во нашата работна група. Шмит ги има 1-алкил-2-аминонафталените (1-алкил-2А) 6, 38-311, 1-алкил-2-аминофлуорените (1-алкил-AF) 4, 312-315 и 3-алкил-4-аминофифенилите ( 3Alkyl-4ABp) 2, 316-319 синтетизирани и извршени тестови на Ames. 26 Соодветните испитувања на 3,5-диалкил-4-аминобифенили 32-322 (3,5DiAlkyl-4ABp) доаѓаат од Гленде 151 (Табела 26). За компаративна анализа, мутагениот потенцијал кај ревертантите/(1 nmol) повторно беше пресметан врз основа на вашите податоци со регресивна анализа според методот опишан во C.5. Прикажани се само податоци што се добиени во присуство на S9-Mix, бидејќи повеќето амини биле неактивни без S9-Mix, како што се очекуваше. Сл. 82: Орто-алкилирани 2-аминонафталени, 2-аминофлуорени и 4-аминофифенили Et ipr nbu tbu H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 6 38 39 31 311 Et ipr nbu tbu H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 4 312 313 314 315 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 Et ipr nbu tbu 2 316 317 318 319 Me H 2 Et H 2 ipr H 2 Me Et ipr 32 321 322 18

Резултати и дискусија за студиите за мутагеност Табела 27: Преглед на мутагеноста на орто-алкилираните 4-итробифенили соединение F.2.1.3 Ревертанти/(1 nmol) TA98-S9 TA98 + S9 TA1-S9 TA1 + S9 4Bp 1 8.53-1.31- 3Me-4Bp 323 4.64-24.3-3Et-4Bp 324.51-13.71-3iPr-4Bp 325.43-4.12-3tBu-4Bp 326 69). Таквите итро аранжмани се познати од кристалните структури на орто-алкилирани итро соединенија. 112

1% Ако структурата на основното тело има толку јасно влијание врз односот на конформациите на DA, може да се претпостави дека супституенти кои го менуваат обликот на молекулата, исто така, имаат слично влијание. Особено со додатоци со големи 134

Резултати и дискусија на студиите за мутагеност кога репликацијата доведува до помалку или можеби дури и без мутации, соединенијата како што се 4ABp 2 и 4'tBu-4ABp 116 треба да бидат значително помалку мутагени од рамните молекули како што се 2AF 4. Стерично-засилувачките супституенти (терц-бутил, адамантил) исто така може да ја нарушат динамичката трансформација на конформациите со зголемување на енергијата на активирање за овој процес преку неповолни стерични интеракции. 141