Sintesi e caratterizzazione di complessi di Zn(II) della curcumina con derivati 2,2’ bipiridinic

Le 2,2’-bipiridine, composti aromatici appartenenti alla famiglia delle ammine terziarie eterocicliche, sono molecole molto versatili alla base di una importante area della chimica sopramolecolare e quindi molto usate nel campo sia dei materiali che in quello biologico. 163

N N N

N

2,2'-bipiridina

forma cisoide forma transoide

Tali molecole sono anche presente in composti naturali come le cerulomicine o le collismicine, dotate di attività antibiotiche e citotossiche. 164 N N H N OMe collismicina SMe HO N N H O OMe cerulomicina

I leganti bipiridinici hanno la capacità di coordinare numerosi metalli mediante gli azoti eterociclici e le loro proprietà possono variare in base al tipo di centro metallico ed ai sostituenti laterali eventualmente presenti. Le bipiridine, infatti, coordinano metalli di transizione quali platino(II), palladio(II), oro(III), rutenio(II) e zinco(II) ed introducendo sostituenti alifatici nelle posizioni 3,3’ oppure 4,4’ possono migliorare la solubilità in acqua e le eventuali attività biologiche dei complessi. Recentemente

163 _{G.R. Newkome , A.K. Patri, E. Holder, U.S. Schubert. Eur. J. Org. Chem 2004, 335.} 164 _{F. Trècourt, B. Gervais, O. Mongin, C. Le Gal, F. Mongin, G. Quèguiner, J. Org.}

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sono stati sintetizzati diversi complessi bipiridinici contenenti metalli di transizione, che hanno dimostrato di avere interessanti proprietà antineoplastiche dovute alla loro spiccata attività di metallo-intercalatori. Affinchè un intercalante possa trovare posto tra due basi del DNA è necessario che la doppia elica perda la sua conformazione standard. I metallo-intercalanti sono complessi metallici con al massimo un legante che funge da intercalante. Questi leganti, detti ancillari, sono orientati parallelemente rispetto alle coppie di basi, sporgono al di fuori del centro metallico e possono prontamente impilarsi nell’area π del DNA-duplex. 23 Un noto esempio di legante intercalante è rappresentato dal seguente complesso ottaedrico di rutenio:

Entra, dunque, nella doppia elica attraverso il major groove, infatti nel processo intercalativo il legante agisce come una nuova coppia di basi, anche se nesssuna base è però espulsa dal DNA-duplex. Questo metallo- intercalante è stato studiato in modo da essere saturo da un punto di vista della coordinazione e inerte alla sostituzione così che non ci sia coordinazione diretta con le basi del DNA. Inoltre, di questi metallo- intercalatori sono state studiate le caratteristiche fotochimiche e fotofisiche in quanto particolarmante utili sia per investigare la loro intercalazione che per capire ulteriori vari aspetti della chimica degli acidi nucleici.

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Partendo da queste premesse, per la sintesi di complessi eterolettici di Zn(II), come leganti azotati sono stati scelti ed utilizzati leganti

bipiridinici ed in particolare sono stati presi in considerazione la 4,4’-dinonil-2,2’-bipiridina (L5

), la 4,4’-idrossimetil-2,2’-bipiridina (L6), la 4,4’-bromometil-2,2’-bipiridina (L7) e la 4,4’-

trietilammoniobromurometil-2,2’bipiridina (L8), mentre come legante O-O chelante è stata usata sempre la curcumina.

III.3.1 Sintesi e caratterizzazione dei leganti 2,2’ bipiridinici

Escludendo il legante commerciale 4,4’-dinonil-2,2’-bipiridina, per gli

altri leganti diversamente funzionalizzati in posizione para rispetto all’ azoto è stata effettuata la sintesi. In particolare i sostituenti utilizzati

sono:

X = CH2OH ; X = CH2Br; X = CH2N +

(Et)3Br -

La sintesi dei leganti N,N chelanti bipiridinici prevede numerosi step che vengono qui di seguito riassunti mediante un semplice schema di sintesi:

N N H₃C N N N N N N N N BrH₂C N N -_Br(H 3CH2C)3+N L6 L7 L8 II III CH₃ COOH HOOC C₂H₅OOC COOC2H5 CH₂OH HOH₂C CH₂Br N+_(CH 2CH3)3Br-

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III.3.1.1 Sintesi e caratterizzazione del legante bipiridinico L6

Il legante L6 è stato preparato in tre step, seguendo il metodo riportato in letteratura. 165

Il primo step di questa sintesi è una reazione di ossidazione che permette di trasformare la 4,4’-dimetil-2,2’-bipiridina nel corrispondente acido 4,4’-dicarbossilico-2,2’-bipiridina (II), tramite l’utilizzo di un agente ossidante, quale il bicromato di potassio, in acido solforico. Per allontanare eventuali prodotti secondari di reazione, il composto ottenuto è stato purificato mediante riflusso in acido nitrico.

N N H₃C + K2CrO7 N N i)H2SO4 ii)t,HNO3 3 5 6 II 3' 5' 6' CH3 COOH HOOC Schema III.14

In questo modo si ottiene un solido di colore bianco con una resa del 92%.

Per garantire l’avvenuta reazione il composto è stato caratterizzato tramite spettroscopie IR, 1H-NMR ed analisi elementare.

Un’accurata analisi dello spettro IR del prodotto conferma la formazione del composto desiderato grazie alla presenza del tipico segnale dello stretching ossidrilico a circa 3100 cm-1 e quello del gruppo carbonilico a circa 1730 cm-1, mentre non si osserva la presenza degli stretching del gruppo metilico che, invece, caratterizzano lo spettro del precursore.

165 _{G. Will, G. Boschloo, S. Nagaraja, D. Fitzmaurice, J. Phys. Chem. B, 1999, 103,}

144

Nello spettro 1H-NMR si nota l’assenza del segnale relativo al gruppo metilico mentre è presente un singoletto a 13.77 ppm attribuibile ai due protoni dei gruppi carbossilici.

Un’ulteriore prova dell’avvenuta reazione viene fornita dai dati ottenuti mediante analisi elementare, la quale conferma la stechiometria proposta per il composto desiderato.

Nel secondo stadio il composto II è stato convertito mediante una reazione di esterificazione di Fischer nel corrispondente composto estereo (III), ad 80 °C in presenza di acido solforico, in etanolo. Il prodotto III è un solido di colore bianco ottenuto con resa del 91%.

N N II H2SO4 EtOH,80 °C, 24h _N N III 3 5 6 3' 5' 6' HOOC COOH C2H5OOC COOC2H5 Schema III.15

Anche in questo caso il composto è stato caratterizzato mediante spettroscopie IR, 1H-NMR ed analisi elementare.

Lo spettro IR non mostra il caratteristico segnale dello stretching ossidrilico del precursore, mentre sono presenti gli stretching alifatici nella regione tra 2990-2850 cm-1. Inoltre si nota lo spostamento, rispetto al composto II, dello stretching (C=O) da 1732 a 1726 cm-1.

Nello spettro 1H-NMR, oltre ai segnali dei protoni aromatici, si nota la presenza di un tripletto dovuto ai gruppi metilici e di un quadrupletto dovuto ai gruppi metilenici che confermano la formazione dell’estere. L’analisi elementare conferma la stechiometria proposta per il composto desiderato.

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Il prodotto III cosi ottenuto è stato dunque trasformato, nel terzo stadio di reazione, nel corrispondente dialcol, mediante una reazione di riduzione con NaBH4, in presenza di etanolo, ottenendo il legante L6, un solido

bianco, con resa del 95%. Il legante L6 è solubile negli alcoli, in acetone, in DMSO ed in acqua.

Schema III.16

La formazione del composto desiderato viene garantita dai dati forniti da caratterizzazioni IR, 1H-NMR, UV-vis ed analisi elementare.

Dallo spettro IR si nota l’assenza degli stretching carbonilici e la presenza di quelli ossidrilici a 3400 cm-1 che indicano l’avvenuta reazione.

Nello spettro 1H-NMR in DMSO-d6 si nota lo spostamento dei segnali

caratteristici dei protoni aromatici a campi più alti, in particolare i protoni

H6,6’ e H3,3’ si spostano di circa 0.6 ppm, mentre H5,5’ di circa 0.3 ppm,

rispetto al composto precursore III. Inoltre la presenza del gruppo ossidrilico a 5.53 ppm conferma l’avvenuta reazione.

I dati forniti dall’analisi elementare confermano la stechiometria proposta per il composto desiderato.

La caratterizzazione fotofisica mediante spettroscopia UV-vis del legante

L6 è stata effettuata preparando una soluzione in DMSO del legante ad