Badania spektroskopowe, strukturalna i aktywność przeciwdrobnoustrojowa nowych soli kwasu lasalowego z aminami

Wydział Chemii

Celem pracy była synteza, ustalenie struktury oraz właściwości biologicznych nowych soli kwasu lasalowego z aminami, a także określenie konkurencji amin i kationów metali w kompleksowaniu przez kwas lasalowy. Otrzymano siedem nowych soli kwasu lasalowego (LAS) z aminami (AM) o różnej strukturze: z alliloaminą (LAS-AM1), z 1,1,3,3-tetrametyloguanidyną (LAS-AM2), z aniliną (LAS-AM3), z N-butyloaminą (LAS-AM4), z benzyloaminą (LAS-AM5), z amoniakiem (LAS-AM6) oraz z propargiloaminą (LAS-AM7), wszystkie w stanie krystalicznym i w roztworze. Na podstawie badań ESI-MS wykazano, że kwas lasalowy tworzy kompleksy z aminami w stosunku stechiometrycznym 1:1. Analiza widm 1H, 13C NMR, FT-IR, ESI-MS oraz badania krystalograficzne dostarczyły dowodu, że kwas lasalowy w kompleksach z aminami występuje w formie zdeprotonowanej a sprotonowana cząsteczka aminy jest kompleksowana w pseudo-cyklicznej strukturze anionu kwasu lasalowego. Ustalono, że struktura ta jest stabilizowana za pomocą wewnątrzcząsteczkowych wiązań wodorowych pomiędzy grupą karboksylanową, a grupami hydroksylowymi O(3)H, O(4)H i O(8)H. Wykazano, że kompleksowanie sprotonowanej cząsteczki aminy przez kwas lasalowy następuje przy zaangażowaniu atomów tlenu O(4), O(6) i O(8) tego kwasu. Po skompleksowaniu aminy stwierdzono wzmocnienie wewnątrzcząsteczkowego wiązania wodorowego O(3) – H ...O(1) O(3)HO(1) w kwasie lasalowym i osłabienie wiązań wodorowych tworzonych przez grupy hydroksylowych O(4)H i O(8)H. Stwierdzono ponadto, że wiązania wodorowe tworzone pomiędzy anionem kwasu lasalowego a protonowaną cząsteczką aminy należą do grupy wiązań słabych. Udowodniono, że struktura pięciu badanych kompleksów (LAS-AM1, LAS-AM2, LAS-AM4, LAS-AM5 i LAS-AM7) jest zachowana zarówno w stanie stałym jak i w roztworach chloroformowych. W przypadku kompleksu kwasu lasalowego z aniliną (LAS-AM3) zmiany strukturalne obserwowano po przejściu ze stanu stałego do roztworu, co związane było z dysocjacją kompleksu. Z kolei dla kompleksu kwasu lasalowego z amoniakiem (LAS-AM6) zaobserwowano zmianę koordynacji jonu amoniowego po przejściu do roztworu. Dane spektroskopowe dostarczyły dowodu, że kationy metali jednowartościowych (Li+,Na+ i K+) mogą być kompleksowane przez kwas lasalowy również w obecności amin, przy czym oba rodzaje kompleksów istnieją w równowadze. Kwas lasalowy i jego kompleksy z aminami zostały poddane badaniom aktywności przeciwdrobnoustrojowej w stosunku do szczepów ziarniaków Gram-dodatnich, pałeczek Gram-ujemnych oraz drożdżaków. Stwierdzono znaczącą aktywność tych związków przeciwko bakteriom Gram-dodatnim, przy czym najbardziej aktywny był kompleks kwasu lasalowego z aniliną (LAS-AM3). Ważnym rezultatem było wykazanie, że kwas lasalowy i jego kompleks z alliloaminą (LAS-AM1) wykazują także aktywność przeciwko antybiotykoopornym szczepom gronkowca złocistego (Staphylococcus ureus MRSA). Ponadto kwas lasalowy i dwa jego kompleksy: z aniliną (LAS-AM3) i N-butyloaminą (LAS-AM4) zostały po raz pierwszy poddane badaniom aktywności cytotoksycznej, wykazując wyższą aktywność niż cis-platyna – standardowo stosowany lek przeciwnowotworowy. Zatem kwas lasalowy może być traktowany jako potencjalny kandydat w dalszych poszukiwaniach nowych cytostatyków.

The main objective of this dissertation was to determine the structure and biological activity of new salts of lasalocid acid with amines and also to evaluate the competition between amines and metal cations for complexation by lasalocid acid. Seven new complexes of lasalocid acid with amines were obtained in the crystal state and in solution. Mass spectrometry studies revealed that lasalocid acid forms complexes with amines of 1:1 stoichiometry. Spectroscopic and X-ray studies showed that in complexes with amines lasalocid acid is deprotonated and protonated amine molecule is complexed in the hydrophilic pocket formed by lasalocid acid anion. Analysis of spectroscopic data have shown that after complexation of amine molecule, intramolecular hydrogen bond formed by O(3)H hydroxyl group gets stronger, and two other intramolecular bonds, formed by O(4)H and O(8)H hydroxyl groups get weaker. Intermolecular hydrogen bonds formed between lasalocid acid anion and protonated amine molecule were generally weak. X-ray and spectroscopic studies showed that in 5 cases the structure of lasalocid acid complexes were comparable in solid state and in solution. In two cases the structures of lasalocid acid complexes observed in solid state were different in solution due to the partial dissociation connected with formation of lasalocid acid and free amine molecule and due to changes in coordination of amine molecule. Spectroscopic analysis also showed that lasalocid acid was able to complex amine molecule even in the presence of monovalent cations (Li+, Na+, K+) and an equilibrium between the two types of lasalocid acid complexes with amine and with cation was observed. Antimicrobial activity of lasalocid acid and its four complexes was tested. Biological studies showed that lasalocid acid and its complexes were active against Gram-positive bacteria. The activity of lasalocid acid complex with phenylamine was higher than that of pure lasalocid acid and the activities of complexes with allylamine and N-buthylamine were comparable with that of uncomplexed acid. Lasalocid acid and its complex with allylamine (LAS-AM1) was additionally tested against clinically isolated Staphylococcus and showed good activity towards some strains of methicillin-susceptible S. aureus (MSSA), methicillin-resistant S. aureus (MRSA). Lasalocid acid and its two complexes with phenylamine and N-butylamine were tested for cytotoxic activity and showed activity against human lung, breast and colon cancer cell lines. The cytostatic activity of lasalocid acid and its complexes was greater than that of cisplatin, indicating that lasalocid and its complexes could be promising candidates for new anticancer drugs.