Complexes R₂Sn(IV)L with Tridentate O,N,O΄-Donor Schiff Bases: Photophysical Properties and Biological Activity

Full Text

Комплексные соединения олова(II/IV) с редокс-активными лигандами привлекают исследователей ввиду большего числа валентных состояний, обусловленных способностью лигандов изменять состояние окисления. Подобного рода комплексы обладают широким набором редокс-форм, генерированных в электрохимических условиях или при действии химических реагентов [1–6], способны активно участвовать в окислительно-восстановительных превращениях [7], инициировать разрыв связи С–Hal, формировать связи С–С [8, 9], обеспечивать перенос заряда в гетеролигандных соединениях [10]. Для комплекса олова с о-амидофенолятными лигандами впервые обнаружено явление редокс-изомерии для металла главной группы [11]. В области синтеза новых биологически активных металлоорганических, координационных соединений олова наблюдается прогресс в получении веществ, содержащих привилегированные гетероциклические скаффолды, различные редокс-активные фрагменты и другие фармакофорные функциональные группы ввиду их высокой антипролиферативной, противоопухолевой активности [12–15].

Полидентатные основания Шиффа, содержащие редокс-активные фрагменты, также играют важную роль в координационной химии, поскольку могут образовывать стабильные хелаты с широким спектром металлов. Производные олова(IV) не являются исключением и интенсивно исследуются ввиду необычных фотофизических свойств [16], что находит применение при разработке на их основе материалов для оптоэлектронных устройств [17, 18], солнечных батарей [19, 20]. Комплексы олова с основаниями Шиффа, обладая люминесценцией, рассматриваются в качестве потенциальных агентов для биовизуализации [21–23].

Наряду со специфическими оптическими свойствами, комплексам олова(IV) с основаниями Шиффа свойственна антимикробная, антипролиферативная, противоопухолевая активность [24–26]. Разработке новых оловосодержащих терапевтических агентов препятствует их высокая токсичность. Одним из решений данной проблемы является рациональный дизайн лигандов, заключающийся во введении различных антиоксидантных, цитопротекторных групп, что способствует повышению селективности по отношению к здоровым клеткам и снижению побочных эффектов [27–29]. Варьирование углеводородных групп при атоме олова, гетероатомов (O,N,S), участвующих в формировании координационного узла, присутствие дополнительных редокс-активных фрагментов в структуре лиганда позволяет модулировать в широком диапазоне биологические свойства комплексов олова(IV).

Цель настоящей работы — синтез новых комплексов олова(IV) с O,N,O΄-донорными основаниями Шиффа, изучение их строения, проведение сравнительного анализа фотофизических свойств, антипрооксидантной активности, цитотоксичности с ранее полученными родственными комплексами для установления влияния заместителей при атоме олова или в лигандах на проявляемые свойства.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Коммерческие реактивы Ph₂SnCl₂ (Aldrich, 96%), nBu₂SnCl₂ (Aldrich, 98%), t-Bu₂SnCl₂ (Aldrich, 96%), 2,2΄-азобис-(2-амидинопропан) дегидрохлорид (AAПГ) (97%, Aldrich), 2,2΄-азино-бис(3-этилбензотизолин-6-сульфоновая кислота) (АБТС) (≥98%, TCI, Tokyo, Japan), тиобарбитуровая кислота (≥98%, Sigma-Aldrich), натриевая соль дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) из молок лососевых (Sigma), этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) (≥99%, SigmaAldrich), ксантин (3,7-дигидропурин-2,6-дион) (≥99%, Sigma-Aldrich), бычий сывороточный альбумин (≥96%, Sigma-Aldrich), ксантиноксидаза (сорт IV, Sigma-Aldrich), тетразолий синий (90%, Alfa Aesar), фосфатный буфер (pH 7.4, Sigma), 6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметилхроман-2-карбоновая кислота (Тролокс) (97%, Aldrich), трихлоруксусная кислота (≥99%, Sigma-Aldrich), сульфат хинина дигидрат (TRC inc.), модифицированная Дульбекко питательная среда (среда DMEM, “ПанЭко”, Россия), питательная среда (бульон) Мюллера–Хинтона (среда MHB, “ПанЭко”, Россия), L-глутамин (“ПанЭко”, Россия), эмбриональная телячья сыворотка (Hyclone, Австрия), ципрофлоксацин (AppliChem Biochemica Chemical Synthesis Services, для биохимии), пенициллин (“ПанЭко”, Россия), стрептомицин (“ПанЭко”, Россия), бромид 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолия (МТТ, “ПанЭко”, Россия) применялись без дополнительной очистки. Основания Шиффа (2,4-ди-трет-бутил-6-((((5-трет-бутил)-2-гидроксифенил)имино)метил)фенол (L¹H₂), 2,4-ди-трет-бутил-6-(((5-хлор-2-гидрокси-3-нитрофенил)имино)метил)фенол (L²H₂), 2,4-ди-хлор-6-((3,5-ди-трет-бутил-2-гидроксибензелиден)амино)-3-метилфенол (L³H₂), 2,4-ди-трет-бутил-6-((3,5-ди-трет-бутил-2-гидроксибензелиден)амино)фенол (L⁴H₂)) получали по ранее описанной методике [30, 31]. Использованные в работе растворители очищали и обезвоживали по стандартным методикам [32].

Спектры ЯМР ¹H, ¹³C регистрировали на спектрометре Bruker AVANCE HD400 с частотой 400 MГц (¹Н) и 100 MГц (¹³C), растворитель CDCl₃. ИК-спектры регистрировали на Фурье-ИК-спектрометре ФСМ 1201 в таблетках KBr. Масс-спектры высокого разрешения регистрировали на масс-спектрометре Bruker UHR-TOF Maxis™ (ESI). Спектры электронного поглощения регистрировали с помощью спектрофотометра СФ-104 (диапазон 300–600 нм) при комнатной температуре. Спектры флуоресценции записывали с помощью спектрофлуориметра СМ-2203. Для регистрации спектров флуоресценции при длине волны возбуждения λ_ex = 340 нм использовали растворы комплексов (с = 5 µмоль/л) в CHCl₃. Относительные квантовые выходы флуоресценции (φ) оценивали в сравнении с стандартом — 0.1 М раствором сульфата хинина в H₂SO₄ (φ = 0.577) [33]. Измерения флуоресценции целевых соединений проводили трехкратно.

Для исследования устойчивости комплексов (II, IV, IX, X) в водных растворах при различных значениях рН растворяли исходные соединения в ДМСО (0.001 моль/л). Аликвоту стартового раствора диметилсульфоксида (ДМСО) вносили в водный раствор с величиной рН, варьирующейся от 4 до 9, или использовали фосфатный буфер с рН 7.4. Конечная концентрация комплексов в растворе составляла 5 µмоль/л. Для поддержания определенного значения рН среды использовали 1 М растворы HCl или KOH. Измерения проводили в трех повторностях.

Оценку антирадикальной, антиоксидантной активности соединений в реакции с катион-радикалом АБТС^∙+ проводили по известной методике [34]. Фиксировали изменение интенсивности поглощения АБТС^∙+ (λ = 734 нм), генерированного при действии K₂S₂O₈, в присутствии различных концентраций комплексов олова (5–100 µмоль/л). Величину IC₅₀ рассчитывали как минимальную концентрацию соединений, необходимую для снижения содержания АБТС^∙+ на 50% от исходного показателя. Для исследуемых комплексов и Тролокса определяли графики зависимости поглощения от концентрации в АБТС-тесте. Значения антиоксидантной емкости (АБТС_TEAC) в эквивалентах Тролокса (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity, TEAC) измеряли, сравнивая угол наклона графиков, полученных для каждого соединения, с данными для Тролокса.

Для оценки антирадикальной активности комплексов олова по отношению к О₂^∙– использовали ферментативную систему ксантин–ксантиооксидаза (НБТ-тест) [35]. Изменение оптической плотности при λ = 560 нм в присутствии комплексов (ДМСО) проводили на микропланшетном спектрофотометре Thermo Scientific Multiskan Sky в течение 800 с. Контрольный эксперимент проводили путем замены раствора образца таким же количеством ДМСО. Величину ингибирования I (%) рассчитывали по формуле: I (%) = [(1 – A_i/A₀) × 100%], где A_i — оптическая плотность при добавке целевых соединений после инкубирования в течение 800 с, A₀ — оптическая плотность контрольного раствора. Значения IC₅₀ определяли графически, используя зависимость значений процента ингибирования от концентрации соединения, которая варьировалась от 5 до 100 µмоль/л. Все эксперименты проводили трижды.

Гомогенаты печени крыс Wistar (1 : 10 масс./об.) готовили непосредственно перед использованием в фосфатно-буферной среде (рН 7.4) с использованием гомогенизатора. Интенсивность пероксидного окисления липидов (ПОЛ) гомогенатов печени оценивали по накоплению карбонильных продуктов, образующих окрашенный комплекс с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-АП) по ранее описанной методике [36]. Концентрация комплексов олова составляла 0.1 ммоль/л. Определение концентрации ТБК-АП проводили через 3, 24, 48 ч инкубации при 37°C. Окислительное повреждение молекул ДНК в присутствии радикального инициатора AAПГ (37°C) и исследуемых соединений (50 µмоль/л) проводили по ранее описанной методике [37].

Определение минимальной ингибирующей концентрации (МИК) проводили методом двукратных серийных разведений в соответствии с протоколами CLSI [38]. В исследовании использовали штаммы бактерий Staphylococcus aureus ATCC6538, Escherichia coli ATCC25922, Enterococcus faecium ATCC3576, полученные из Американской коллекции типовых культур (ATCC, США). В качестве питательной среды для бактерий использовали бульон Мюллера–Хинтона. Соединения вносили в лунки планшета в растворе в ДМСО. Исследуемые соединения растворяли в ДМСО и разбавляли бульоном Мюллера–Хинтона. Содержание ДМСО в исследуемом растворе не превышало 12% и не оказывало влияния на рост бактерий. Концентрация бактерий в лунках планшета составляла 5 × 10⁵ КОЕ/мл. Все эксперименты проводили в трех аналитических и двух биологических повторностях. Ципрофлоксацин и левофлоксацин использовали в качестве положительного контроля.

Определение цитотоксичности комплексов VI, VIII, IX, X, XII in vitro проводили на клеточных линиях рака легкого (A-549) и колоректального рака (HCT-116), полученных из Американской коллекции типовых культур (ATCC, Манассас, Вирджиния, США). Клетки культивировали в питательной среде DMEM с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 2 ммоль/л L-глутамина, 1% пенициллина и 1% стрептомицина при 37°C и 5% CO₂. Исследуемые комплексные соединения растворяли в ДМСО в исходной концентрации 10 ммоль/л с последующими серийными разведениями в культуральной среде. Конечная концентрация ДМСО была ниже 0.1% и не влияла на жизнеспособность клеток. Жизнеспособность клеток после воздействия изучаемых соединений определяли методом МТТ. Клетки (5 × 10³ в 190 мкл культуральной среды) высевали в 96-луночные планшеты на 24 ч и обрабатывали комплексами олова в концентрациях 0.10–150.00 µмоль/л в течение 72 ч. После обработки исследуемыми соединениями в каждую лунку на 1 ч добавляли по 10 мкл (5.00 мг/мл) реагента МТТ. После инкубации питательную среду удаляли, добавляли ДМСО (200 мкл) и измеряли оптическую плотность при λ = 540 нм. Значения IC₅₀ рассчитывали как концентрацию соединения, необходимую для снижения жизнеспособности клеток на 50% по сравнению с контрольным ростом клеток (100%). Каждый анализ выполняли в трех экземплярах в двух независимых экспериментах. В качестве отрицательного контроля в МТТ-тесте использовали ДМСО в концентрации 0.1%, в качестве позитивного контроля — доксорубицина гидрохлорид.

Синтез комплексов олова (L)SnR₂ (I–VI) выполняли обменной реакцией между R₂SnCl₂ (0.3 ммоль) и 1 экв. основания Шиффа (L¹H₂–L⁴H₂) в ацетонитриле в присутствии 2 экв. триэтиламина по ранее описанной методике [30].

Комплекс (L¹) SnⁿBu₂ (I). Выход комплекса I в виде ярко-оранжевых кристаллов 46% (0.085 г). ИК (KBr; ν, см^–1): 3061, 2033, 2995, 2958, 2921, 2871, 1611, 1589, 1557, 1544, 1528, 1500, 1488, 1457, 1430, 1385, 1362, 1330, 1294, 1279, 1253, 1230, 1197, 1168, 1129, 1087, 1023.

ЯМР ¹H (400 МГц; CDCl₃; δ, м. д.): 0.83 (т, ³J(H, H) = 7.3 Гц, 6H, CH₃ от nBu), 1.29 (кв, ³J(H, H) = 7.3 Гц, 4H, CH₂ от nBu), 1.33 (с, 9H, t-Bu), 1.35 (с, 9H, t-Bu), 1.41 (с, 9H, t-Bu), 1.41–1.47 (м, 4H, CH₂ от nBu), 1.61–1.70 (м, 4H, CH₂ от nBu), 6.80 (д, ³J(H, H) = 8.6 Гц, 1H, аром. C₆H₃), 7.06 (д, ⁴J(H, H) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.22 (дд, ³J(H, H)) = 8.6 Гц, ⁴J(H, H)) = 2.3 HГц, 1H, аром. C₆H₃), 7.31 (д, ⁴J(H, H)) = 2.3 Гц, 1H, аром. C₆H₃), 7.50 (д, ⁴J(H, H)) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 8.64 (с, ³J(H, Sn) = 50.6 Гц, 1H, CH = N).

ЯМР ¹³C (100 МГц, CDCl₃, δ, м. д.): 13.52, 21.87 (¹J(C, Sn) = 622, 595 Гц), 26.74 (²J(C, Sn) = = 90.6 Гц), 26.95 (³J(C, Sn) = 32.4 Гц), 29.38, 31.27, 31.66, 34.04, 34.28, 35.21, 111.01, 117.06, 117.58, 126.74, 128.93, 130.81, 131.73, 138.16, 138.99, 140.91, 157.00, 161.84, 167.37.

HR-MS: найдено m/z: 614.2998 [M+H]⁺. C₃₃H₅₂NO₂Sn. Вычислено m/z: 614.3021.

Комплекс (L²) Sn^tBu₂ (II). Выход комплекс II в виде темно-красного порошка 84% (0.160 г). ИК (KBr; ν, см^–1): 3086, 2964, 2849, 1611, 1588, 1555, 1532, 1517, 1464, 1418, 1406, 1388, 1363, 1349, 1256, 1228, 1200, 1167, 1134, 1028,1015.

ЯМР ¹H (400 МГц; CDCl₃; δ, м. д.): 0.83 (т, ³J(H, H) = 7.3 Гц, 6H, CH₃ от nBu), 1.[Co₂Li₂(Piv)₈]²⁻1.35 (м, 4H, CH₂ от nBu), 1.31 (с, 9H, t-Bu), 1.39 (с, 9H, t-Bu), 1.50–1.70 (м, 8H, CH₂ от nBu), 7.05 (д, ⁴J(H, H) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.45 (д, ⁴J(H, H) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.59 (д, ⁴J(H, H) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.87 (д, ⁴J(H, H) = = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 8.59 (с, с сателлитным расщеплением на ядрах олова ³J(H, Sn) = 43.7 Гц, 1H, CH=N).

ЯМР ¹³C (100 МГц, CDCl₃, δ, м. д.): 13.46, 22.59 (¹J(C, Sn) = 606, 577 Гц), 26.57 (²J(C, Sn) = = 90.6 Гц), 26.72 (³J(C, Sn) = 36 Гц), 29.32, 31.05, 34.08, 35.23, 116.90, 118.50, 119.50, 124.29, 129.49, 134.21, 136.91, 138.01, 139.41, 141.55, 154.28, 164.70, 168.98

HR-MS: найдено m/z: 659.1678 [M+Na]⁺. C₂₉H₄₁ClN₂NaO₄Sn. Вычислено m/z: 659.1668.

Комплекс (L¹) Sn^tBu₂ (III). Выход комплекса III в виде красного порошка 57% (0.105 г). ИК(KBr; ν, см^–1): 3067, 3051, 2958, 2878, 2583, 1610, 1588, 1557, 1530, 1497, 1487, 1467, 1458, 1427, 1406, 1380, 1362, 1315, 1297, 1280, 1252, 1232, 1198, 1169, 1138, 1128, 1027.

ЯМР ¹H (400 МГц; CDCl₃; δ, м. д.): 1.33 (с, 27H, t-Bu), 1.34 (с, 9H, tBu), 1.46 (с, 9H, t-Bu), 6.82 (д, ³J(H, H) = 8.5 Гц, 1H, аром. C₆H₃), 7.06 (д, ⁴J(H, H) = 2.6 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.20 (дд, ³J(H, H) = 8.6 Гц, ⁴J(H, H) = 2.3 Гц, 1H, аром. C₆H₃), 7.24 (д, ⁴J(H, H) = 2.3 Гц, 1H, аром. C₆H₃), 7.51 (д, ⁴J(H, H) = 2.6 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 8.67 (с, с сателлитным расщеплением на ядрах олова ³J(H, Sn) = 46.9 Гц, 1H, CH = N).

ЯМР ¹³C (100 МГц; CDCl₃; δ, м. д.): 29.81, 30.30, 31.26, 31.68, 34.00, 34.23, 35.40, 40.47 (J(C, Sn) = = 605, 582 Гц), 111.18, 117.20, 117.60, 126.56, 129.10, 131.54, 131.82, 137.97, 138.39, 140.61, 157.74, 161.80, 168.87.

HR-MS: найдено m/z: 614.2950 [M+H]⁺. C₃₃H₅₂NO₂Sn. Вычислено m/z: 614.2952.

Комплекс (L²) Sn^tBu₂ (IV). Выход комплекса IV в виде кирпично-красных кристаллов 82% (0.156 г). ИК (KBr; ν, см^–1): 3085, 2963, 2871, 2852, 1610, 1589, 1555, 1532, 1517, 1464, 1418, 1406, 1389, 1363, 1348, 1317, 1258, 1225, 1200, 1170, 1135, 1029, 1015.

ЯМР ¹H (400 МГц; CDCl₃; δ, м. д.): 1.31 (с, 9H, t-Bu), 1.34 (с, 18H, t-Bu), 1.44 (с, 9H, t-Bu), 7.04 (д, ⁴J(H, H) = 2.6 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.38 (д, ⁴J(H, H) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.61 (д, ⁴J(H, H) = 2.6 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.86 (д, ⁴J(H, H) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 8.62 (с, с сателлитным расщеплением на ядрах олова ³J(H, Sn) = 39.4 Гц, 1H, CH = N).

ЯМР ¹³C (100 МГц, CDCl₃, δ, м. д.): 29.72, 30.08, 31.05, 34.06, 35.42, 41.81, 117.39, 118.01, 119.32, 124.13, 129.66, 134.29, 137.56, 137.77, 139.31, 141.33, 154.64, 164.76, 170.26.

HR-MS: найдено m/z: 659.1650 [M+Na]⁺. C₂₉H₄₁ClN₂NaO₄Sn. Вычислено m/z: 659.1668.

Комплекс (L³) Sn^tBu₂ (V). Выход комплекса V в виде оранжевого порошка 74% (0.141 г). ИК (KBr; ν, см^–1): 3067, 2955, 2927, 2871, 1609, 1589, 1552, 1531, 1507, 1454, 1428, 1405, 1387, 1361, 1317, 1303, 1265, 1251, 1232, 1198, 1179, 1136, 1072, 1050.

ЯМР ¹H (400 МГц; CDCl₃; δ, м. д.): 1.31 (с, 9H, t-Bu), 1.34 (с, 18H, t-Bu), 1.45 (с, 9H, t-Bu), 2.45 (с, 3H, CH₃), 7.02 (д, ⁴J(H, H) = 2.6 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.21 (с, 1H, аром. C₆H₁), 7.55 (д, ⁴J(H, H) = 2.6 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 8.60 (с, с сателлитным расщеплением на ядрах олова J(H, Sn) = 43.2 Гц, 1H, CH=N).

ЯМР ¹³C (100 МГц; CDCl₃; δ, м. д.): 17.86, 29.79, 30.15, 31.15, 33.99, 35.39, 41.06 (¹J(C, Sn) = 573 Гц), 112.96, 117.36, 120.09, 123.84, 129.34, 131.08, 132.79, 134.13, 138.49, 140.89, 155.02, 162.78, 169.27.

HR-MS: найдено m/z: 640.1700 [M+H]⁺. C₃₀H₄₄Cl₂NO₂Sn. Вычислено m/z: 640.1759.

Комплекс (L³) SnPh₂ (VI). Выход комплекса V в виде оранжево-красного порошка 86% (0.175 г). ИК (KBr; ν, см^–1): 3051, 2958, 2909, 2868, 1608, 1595, 1554, 1531, 1506, 1450, 1430, 1388, 1361, 1302, 1272, 1251, 1230, 1198, 1180, 1135, 1073, 1025.

ЯМР ¹H (400 МГц, CDCl₃, δ, м. д.): 1.33 (с, 9H, t-Bu), 1.55 (с, 9H, t-Bu), 2.49 (с, 3H, CH₃), 7.08 (д, ⁴J(H, H) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.29 (с, 1H, аром. C₆H₁), 7.34–7.47 (м, 6H, Ph), 7.65 (д, ⁴J(H, H) = 2.5 Гц, 1H, аром. C₆H₂), 7.87–7.95 (м, с сателлитным расщеплением на ядрах олова J(H, Sn) = 80.8 Гц, 4H, Ph), 8.65 (с, с сателлитным расщеплением на ядрах олова J(H, Sn) = 59.2 Гц, 1H, CH=N).

ЯМР ¹³C (100 МГц, CDCl₃, δ, м. д.): 17.92, 29.91, 31.13, 34.06, 35.48, 113.03, 117.07, 121.41, 124.45, 128.71 (J(C, Sn) = 88 Гц), 129.82, 130.09, 130.34 (J(C, Sn) = 17 Гц), 133.48, 134.78, 136.39 (J(C, Sn) = = 56 Гц), 139.43, 139.53, 141.15, 153.70, 163.21, 167.98.

HR-MS: найдено m/z: 680.1099 [M+H]⁺. C₃₄H₃₆Cl₂NO₂Sn. Вычислено m/z: 680.1134.

Комплексы (L¹) SnPh₂ (VII), (L¹) SnEt₂ (VIII), (L²) SnPh₂ (IX), (L²) SnEt₂ (X), (L³) SnEt₂ (XI), (L⁴) SnPh₂ (XII), (L⁴) SnEt₂ (XIII) получали по ранее опубликованной методике [30].

РСА. Кристаллы I, пригодные для рентгеноструктурного анализа, получены медленным испарением его раствора в ацетонитриле при комнатной температуре. Набор экспериментальных данных проведен на дифрактометре Agilent SuperNova при использовании микрофокусного источника рентгеновского излучения с анодом из меди и координатным CCD-детектором Atlas S2.

Сбор отражений, определение и уточнение параметров элементарной ячейки выполнены с использованием специализированного программного пакета CrysAlisPro 1.171.38.41 [39]. Сбор дифракционных данных кристаллов соединения IV проведен на монокристальном рентгеновском дифрактометре D8 Venture (ω-сканирование, MoK_α-излучение, λ = 0.71073 Å). При обработке экспериментальных данных введена полуэмпирическая поправка на поглощение по программе SADABS [40]. Структура расшифрована прямыми методами и уточнена полноматричным МНК по F² в анизотропном приближении для всех неводородных атомов. Атомы водорода помещены в рассчитанные положения и уточнены в модели “наездника” с U_iso(H) = 1.5U_eq(C) в метильных группах и U_iso(H) = 1.2U_eq(C) в остальных фрагментах. Расчеты выполнены с помощью программного комплекса SHELXL [41]. Кристаллографические данные и параметры уточнения структур I и IV приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Кристаллографические данные и детали уточнения структур I и IV

Комплекс	I	IV
Брутто-формула	C66H102N2O4Sn2	C29H41N2O4ClSn
М	1224.87	635.78
T, К	293(2)	220(2)
Источник	CuKα	MoKα
Длина волны, Å	1.54184	0.71073
Кристаллическая система	Моноклинная	Триклинная
Пр. группа	P21/n	P
а, Å	12.44580(10)	13.7848(6)
b, Å	9.61530(10)	13.9371(6)
c, Å	27.0296(3)	18.2814(7)
α, град	90	68.0398(14)
β, град	102.9510(10)	84.2036(14)
γ, град	90	71.8718(14)
V, Å3	3152.35(6)	3095.2(2)
Z	2	4
ρ(выч.) мг/м3	1.290	1.364
µ, мм–1	6.647	0.945
θ, град	3.654–76.478	1.902–28.000
Количество измеренных/независимых отражений	33544/6595	54203/14954
Количество независимых отражений с I > 2σ(I)	6384	11880
Rint	0.0395	0.0304
GOOF(F2)	1.058	1.025
R1, wR2 (I > 2σ(I))	0.0304, 0.0821	0.0290,0.0590
R1, wR2 (по всем параметрам)	0.0313, 0.0830	0.0434, 0.0640
Δρmax/Δρmin, e Å–3	1.538/–1.243	0.450/–0.448

 

Кристаллографические параметры депонированы в Кембриджском центре кристаллографических данных (CCDC № 2309864 (I), 2309422 (IV); deposit@ccdc.cam.ac.uk; http://www.ccdc.cam.ac.uk).

Квантово-химическое моделирование изолированных молекул соединений VIII–XIII проведено по программе Gaussian09 (D01) [42]. Геометрия каждой молекулы оптимизирована на уровне PBE0-D3/def2TZVP [43–45] при использовании стандартных критериев сходимости и с учетом неспецифической сольватации в рамках модели поляризационного континуума (диэлектрическая проницаемость хлороформа) [46]. Среднеквадратическое отклонение рассчитанных позиций неводородных атомов от таковых, полученных из рентгенодифракционных исследований, составило не более 0.1 Å. Согласно анализу нормальных колебаний, рассчитанных на том же уровне теории, все полученные структуры отвечают минимумам на поверхности потенциальной энергии. Возбужденные состояния моделировались в рамках времязависимой теории функционала плотности, причем на примере соединения VIII был проведен подбор базисного набора исходя из соотношения ресурсозатратности и совпадения с экспериментальными данными о полосах поглощения в УФ-спектрах. В дальнейшем для всех шести соединений спектральные данные рассчитывались с использованием базиса def2TZVP на трех уровнях теории (B3LYP, PBE0, CAM-B3LYP). Для уровня B3LYP/def2TZVP дополнительно проведены расчеты возбужденных состояний с учетом сольватационной модели поляризационного континуума (диэлектрическая проницаемость хлороформа).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате обменной реакции между основаниями Шиффа (L¹H₂–L⁴H₂) и R΄₂SnCl₂ в соотношении 1 : 1 в ацетонитриле в присутствии депротонирующего агента — триэтиламина — происходит образование комплексов олова вида LSnR΄₂ (I–VI) (схема 1). Соединения VII–XIII были получены ранее по аналогичной методике [30].

 

Схема 1.

 

Комплексы I–VI выделены в процессе фильтрации виде оранжево-красных кристаллических порошков с выходом до 86%. Состав и строение соединений I–VI установлены по данным спектроскопии ИК и ЯМР ¹H и ¹³C, масс-спектрометрии высокого разрешения. Молекулярное строение комплексов L¹SnⁿBu₂ (I) и L²Sn^tBu₂ (IV) в кристаллическом виде установлено с помощью РСА (рис. 1, 2). Некоторые длины связей и углы приведены в табл. 2.

 

Рис. 1. Молекулярное строение комплекса L²Sn^tBu₂ (IV) согласно данным РСА. Атомы водорода не показаны. Эллипсоиды 50% вероятности.

 

Комплекс L²Sn^tBu₂ (IV) является моноядерным производным пятикоординационного олова(IV) с O,N,O΄-тридентатным редокс-активным лигандом, и в целом строение данного комплекса в кристалле близко к строению ранее изученных комплексов олова(IV) вида (ONO)SnR₂, (ONS)SnR₂ [19, 47–53]. В противоположность этому комплекс L¹SnⁿBu₂ (I), который, согласно данным спектроскопии ЯМР в растворе, также является моноядерным, в кристаллическом виде представляет собой димер [L¹SnⁿBu₂]₂ (рис. 2). Подобное строение было показано для родственных комплексов олова, например Et₂Sn(t-Bu₂ONO–Cl₂–Me) [30], nBu₂Sn(Cl₂ONO–NO₂) [50].

 

Рис. 2. Молекулярное строение комплекса L¹SnⁿBu₂ (I) согласно данным РСА. Атомы водорода не показаны. Эллипсоиды 50% вероятности.

 

Таблица 2. Избранные длины связей (Å) и валентные углы (град) в комплексах I и IV

Связь	I*	IV
	d, Å
Sn(1)–O(1)	2.141(1)	2.132(2)
Sn(1)–O(2)	2.179(2)	2.101(2)
Sn(1)–N(1)	2.208(1)	2.192(2)
Sn(1)–C(22)	2.127(2)	2.170(2)
Sn(1) –C(26)		2.170(3)
Sn(1)–C(30)	2.124(2)
Угол	ω, град
O(1) Sn(1) O(2)	155.74(6)	155.68(7)
C(22) Sn(1) C(26)		129.6(1)
C(22) Sn(1) C(30)	147.27(8)
N(1) Sn(1) C(22)	104.69(6)	122.18(8)
N(1) Sn(1) C(26)		107.87(9)
N(1) Sn(1) C(30)	106.95(7)
* Sn(1) O(1΄), 2.678(2) Å; O(1) Sn(1) O(1΄), 65.90(5)°; O(2) Sn(1) O(1΄), 138.36(5)°

 

Геометрические характеристики редокс-активного лиганда в комплексах характерны для имино-бис-фенолятов. Связи C–O (1.302(3) и 1.317(3) Å в IV и 1.338(2) и 1.307(2) Å в I) лежат в диапазоне данных связей в различных фенолятах олова; шестичленные углеродные кольца ароматические (средн. длины связей С–С в фрагментах C₆O(2) C(7) и C₆O(1) N(1) равны 1.403 и 1.391 Å в IV; 1.407 и 1.396 Å в I), а связь C=N является двойной (1.312(3) и 1.302(2) Å соответственно). В родственных комплексам t-Bu₂Sn(MeO–ONO–NO₂) расстояния C–O составляют 1.310 и 1.305 Å, ср. C–C 1.401 и 1.394 Å, и C=N 1.310 Å; в t-Bu₂Sn(ONO-NO₂) расстояния C–O составляют 1.307 и 1.315 Å, ср. C–C 1.393 и 1.390 Å, и C=N 1.307 Å [54]. В аналогичных комплексах дифенилолова(IV) длины связей C–O варьируются в области 1.31–1.34 Å в иминофенолятном фрагменте C₆O(1) N(1) и 1.30–1.32 Å — в фенолятном фрагменте C₆O(2) С(7); связь C=N — в области 1.29–1.32 Å [30]. Как уже было сказано, комплекс I является димером в кристаллическом виде. В данном случае координационная сфера атома олова Sn(1) в комплексе I дополняется до координационного числа 6 за счет донорно-акцепторного взаимодействия с атомом кислорода O(1) редокс-активного лиганда (расстояние Sn(1) –O(1΄) составляет 2.678(2) Å).

 

Рис. 3. Электронные спектры поглощения комплексов: I (1), II (2), IV (3), V (4) в CHCl₃ при 293 К (с = 3.0 × 10^–5 моль/л).

 

Изучены спектральные свойства синтезированных комплексов в УФ-видимом диапазоне спектра (300–600 нм) в хлороформе (табл. 3). Электронные спектры поглощения комплексов I–VI (рис. 3) незначительно отличаются от ранее полученных для соединений VII–XIII (табл. 3). Комплексам I, III, V, VI свойственны две полосы поглощения и плечо при 385–396 нм. Одна из полос поглощения связана с внутримолекулярным переносом заряда в лиганде (π–π* и n–π*), а более интенсивная (473–493 нм) — с переносом заряда “металл–лиганд” [30]. Для соединений II и IV наличие хромофорной нитрогруппы обусловливает дополнительный внутрилигандный n–π*-перенос заряда при 420 или 422 нм [21].

 

Таблица 3. Фотофизические свойства комплексов I–XIII в CHCl₃ при 293 К

Соединение	λabsmax, нм (ε × 103, М–1 cм–1)	ΔE, эВ	λex, нм	λem, нм	Δν, cм–1	φ
L1SnnBu2 (I)	318 (6.85), 385 пл (4.04), 477 (13.46)	2.60	340	616	4731	0.375
L2SnnBu2 (II)	312(8.48), 396 пл (6.17), 420 (8.06), 491 (17.93)	2.52	340	562 580	2573 3125	0.197
L1SntBu2 (III)	310 (12.51), 396 пл (6.81), 480 (21.96)	2.58	340	612	4494	0.341
L2SntBu2 (IV)	310 (9.16), 396 пл (5.10), 422 (7,56), 494 (16.88)	2.51	340	562 580	2449 3001	0.232
L3SntBu2 (V)	319 (14.47), 393 пл (9.09), 485 (27.60)	2.56	340	594	3783	0.351
L3SnPh2 (VI)	320 (12.50), 394 (6.90), 473 (15.08)	2.62	340	582	3959	0.462
L1SnPh2 (VII*)	324 (8.26), 390 пл (5.42), 473 (14.80)	2.62	340	610	4748	0.334
L1SnEt2 (VIII*)	316 (7.51) 390 пл (5.51), 476 (15.61)	2.60	340	598	4286	0.357
L2SnPh2 (IX*)	317 (8.52), 392 пл (5.56), 418 (8.82), 483 (17.24)	2.57	340	560 582	2846 3521	0.252
L2SnEt2 (X*)	313 (7,95), 393 пл (5.66), 420 (7.93), 493 (17.58)	2.52	340	600	3334	0.180
L3SnEt2 (XI*)	328 (6.98), 394 пл (5.34), 482 (17.57)	2.57	340	584	3623	0.415
L4SnPh2 (XII*	321 (18.80) 393 пл (5.81), 477 (16.51)	2.60	340	638	5291	0.129
L4SnEt2 (XIII*)	328 (6.99), 394 пл (5.29), 481 (15.51)	2.57	340	638	5117	0.182

* Данные по электронным спектрам поглощения представлены из источника [30].

 

Наибольший эффект на положение максимума в области 463–493 нм оказывают заместители в основаниях Шиффа. Введение электроноакцепторных заместителей в L², в отличие от комплексов с лигандами L¹, L⁴ с донорными трет-бутильные группами, способствует батохромному сдвигу наиболее интенсивной полосы на 10–17 нм. Подобное поведение можно объяснить участием редокс-активной нитрогруппы в перераспределении электронной плотности в сопряженной системе лиганда. Заместители при атоме олова(IV) практически не влияют на положение максимума, только для комплексов с фенильными группами отмечается незначительный гипсохромный эффект. Замена н-бутильных на трет-бутильные заместители в случае соединений III и V приводит к возникновению значительного гиперхромного эффекта для полосы поглощения при 473–482 нм.

Изучение люминесцентной активности комплексов I–XIII (табл. 3) показало, что при λ_ex = 340 нм наблюдаются одна или две эмиссионные полосы в диапазоне от 560 до 638 нм (рис. 4).

 

Рис. 4. Спектры флуоресценции комплексов: VI (1), I (2), V (3), IV (4) в CHCl₃ при 293 К (с = 5.0 × 10^–6 моль/л).

 

Относительный квантовый выход в ряду комплексов с основанием Шиффа L¹ планомерно снижается при переходе от этил- к н-бутил-, трет-бутил- и фенилзамещенным производным олова (IV) (табл. 3). Для комплексов с лигандом L² фиксируется обратная зависимость. Величина квантового выхода для соединений с одинаковыми алкильными группами при атоме олова находится в зависимости от природы групп в основаниях Шиффа (рис. 5).

 

Рис. 5. Спектры флуоресценции комплексов XI (1), VIII (2), X (3), XIII (4) в CHCl₃ при 293 К (с = 5.0 × 10^–6 моль/л).

 

Соединения можно расположить в следующей последовательности: φ(R₂SnL³) < φ(R₂SnL¹) < < φ(R₂SnL²) < φ(R₂SnL⁴). Замена одного из атомов хлора на нитрогруппу в L², так же как и введение дополнительного трет-бутильного заместителя в L⁴, приводит к снижению относительного квантового выхода. Максимальные значения Cтоксова сдвига регистрировались для комплексов с лигандом L⁴, содержащим донорные трет-бутильные группы, однако для данной серии соединений характерны невысокие значения квантового выхода. Эмиссионные полосы для комплексов с L⁴ наблюдаются при 610–638 нм, тогда как для большинства веществ значение λ_em фиксировалось в узком диапазоне 580–600 нм. Для соединений с лигандом L² отмечается два пика в эмиссионных спектрах.

Для оценки возможности применения веществ в фотоэлектрических устройствах часто применяют такой параметр, как энергетическая щель (∆Е), представляющая собой разность энергий граничных орбиталей. Данный параметр определяет эффективность, с которой солнечное излучение может поглощаться [19], а также цвет излучаемого света в оптоэлектронных устройствах [55]. Величину ∆E можно определить теоретически с привлечением квантово-химических расчетов или измерить экспериментально с помощью УФ-видимой спектроскопии. Показатели ∆E для комплексов I–XIII, рассчитанные на основании спектральных данных, наблюдаются в диапазоне от 2.51 до 2.62 эВ и имеют близкие значения с полученными ранее на основании электрохимических экспериментов для комплексов VII–XIII [30]. Минимальные показатели ∆E (2.51–2.52 эВ) характерны для комплексов с алкильными группами, связанными с атомом олова и основанием Шиффа L².

Проведенные квантово-химические расчеты для соединений VIII–XIII показали достаточную согласованность с экспериментальными данными (табл. 4). Рассчитанные в рамках времязависимой теории функционала плотности длины волн, отвечающие энергии возбуждения S₀→S_n (λ^abs_calc), лежат в узких диапазонах 465–477, 393–410 и 326–391 нм (для n = 1, 2 и 3 соответственно), что хорошо соотносится с экспериментальными значениями λ^abs_exp и величинами ∆E_exp, оцененными на их основе (табл. 3). Важно, что рассчитанное значение энергетической щели между ВЗМО и НСМО (∆E_MO) оказывается существенно больше указанных величин (средн. 3.11 эВ) и не коррелирует ни с одной из них.

 

Таблица 4. Некоторые результаты квантово-химических расчетов на уровне B3LYP/def2TZVP для соединений VIII–XIII

Соединение	S0 ΔEMO	S0→S1 λabscalc/λabsexp	S0→S1 ΔEcalc/ΔEexp	S0→S2 λabscalc/λabsexp	S0→S3 λabscalc/λabsexp
VIII	3.09	468/476	2.65 / 2.60	39 390	326/316
IX	3.18	465/483	2.66/2.57	407/418	387/392
X	3.11	475/493	2.61/2.52	410/420	391/393
XI	3.07	466/482	2.66/2.57	399/394	334/328
XII	3.12	468/477	2.65/2.60	394/393	336/321
XIII	3.09	477/471	2.60/2.57	396/394	337/328

 

Необходимо отметить, что среди методов B3LYP, PBE0 и CAM-B3LYP наилучшее согласие E_exc с экспериментом достигается для функционала B3LYP, тогда как два других метода, равно как и учет сольватационных эффектов в модели поляризационного континуума (IEFPCM, относительная диэлектрическая проницаемость хлороформа) в существенно большей степени занижают величину λ^abs_calc для перехода S₀→S₁. При этом незначительным оказывается влияние базисного набора: для соединения VIII изменения ∆E_calc при вариации базисного набора (def2SVP, def2SVPP, def2TZVP, def2QZVP, aug-cc-pVTZ:28mdf, aug-cc-pVQZ:28mdf) оказываются меньше 10 нм.

Анализ заселенностей молекулярных орбиталей Кона–Шема (изоповерхности некоторых из них приведены на рис. 6) показывает, что переходы S₀→S₁ в соединениях VIII–XIII всегда отвечают переносу заряда между ВЗМО и НСМО. Последние локализованы в основном на лиганде и формально отвечают π_св- и π^*-орбиталям. Важно, что локализация обеих граничных орбиталей в окрестности атома металла практически одинакова и незначительна.

 

Рис. 6. Изоповерхности некоторых молекулярных орбиталей Кона–Шема (значение |0.02| а. е.), рассчитанных на уровне B3LYP/def2TZVP для соединения X.

 

Более высокоэнергетический переход S₀→S₂ во всех случаях отвечает переносу заряда с ВЗМО-1, также локализованной в большей степени на лиганде, на НСМО. Наконец, переход S₀→S₃ достигается либо за счет переноса заряда с ВЗМО-2 (локализована в большей степени на лиганде) на НСМО, либо за счет переноса с ВЗМО-1 на НСМО+1 (локализована исключительно на лиганде). Необходимо отметить, что наблюдаемое распределение одночастичных возбуждений не зависит от используемого метода расчета.

Присутствие рН чувствительной нитрогруппы в основании Шиффа L², способной к протонированию, обусловливает интерес к возникающим изменениям в видимой области спектра для соединений II, IV, IX и X. Кроме того, с использованием абсорбционной спектроскопии можно оценить устойчивость данных комплексов в водных растворах при физиологических условиях рН. В кислой среде (рН 4) для комплексов IV, IX и X наблюдается смещение наиболее интенсивного максимума поглощения в видимой области при 470–490 нм (рН 7) в длинноволновую область до 520 (IX), 505 (X) и 480 нм (IV), что указывает на возможность протекания реакции протонирования нитрогруппы (рис. 7). Комплекс II в данных условиях оказался нестабилен.

 

Рис. 7. Электронные спектры поглощения комплексов олова(IV): IV (1); IX (2); X (3) (25^оС, 3 ч, с = 5 × 10^–6 М) при рН 4.

 

Комплексы IV и IX оказались устойчивы в диапазоне значений рН 4–7 (рис. 8). В щелочной среде (рН 8) наблюдалось снижение интенсивности максимума поглощения при 480–485 нм. Для комплекса X фиксируется обратная картина: при рН менее 6 происходит снижение интенсивности максимума поглощения при 505 нм.

Была рассмотрена динамика изменения спектров комплексов при рН 7.0 и рН 7.4 в фосфатном буфере во времени. На устойчивость во времени комплексов IV, IX и X при рН 7.0 (рис. 9) значительное влияние оказывает природа заместителей при атоме олова: интенсивность максимума поглощения при 470–490 нм снижается в течение 72 ч на 20 (IV), 14 (IX) и 54% (X) соответственно.

В фосфатном буферном растворе с рН 7.4 комплексы IV, IX и X оказались менее устойчивы. По истечении 48 ч для указанных соединений наблюдалась общая тенденция к снижению интенсивности максимума при 470–500 нм на 66–68%.

Ранее проведенные исследования электрохимических свойств комплексов олова(IV) с основаниями Шиффа [30] показали, что они могут участвовать в реакциях переноса электрона при доступных значениях редокс-потенциалов, образуя относительно устойчивые окисленные или восстановленные формы. Подобное поведение предполагает, что комплексы могут вступать во взаимодействие с радикальными частицами путем химического взаимодействия или участвуя в редокс-реакциях. В работе изучена антирадикальная активность I–XIII в реакциях с АБТС^∙+ и супероксид анион-радикалом, генерированным НБТ-тестом (табл. 5). В качестве стандарта использовали известное соединений — Тролокс — водорастворимый аналог витамина Е.

 

Рис. 8. Электронные спектры поглощения комплекса IX при различных значениях рН среды (25^оС, 3 ч, с = 5 × 10^–6 М). 

 

Наибольшую нейтрализующую активность при взаимодействии с катион-радикалом АБТС проявляют комплексы I, III, VIII, XIII, содержащие трет-бутильные группы в основании Шиффа (L¹, L⁴) и алкильные заместители при атоме олова. Антирадикальная активность данных (AБTC_TEAC) соединений сопоставима с Тролоксом, а в случае комплекса XIII превосходит его. Большинство дифенилпроизводных олова характеризуются высокими показателями IC₅₀, которые превышают 100 µмоль/л, что указывает на их слабые антирадикальные свойства. Отметим, что только для комплекса VI значение IC₅₀ достигает 59.3 µмоль/л. Особенностью комплексов V, VI и XIII с дихлорзамещенным основанием Шиффа является отсутствие зависимости показателя антирадикальной активности от строения углеводородной группы при атоме олова. В противоположность соединениям I, III, VII, X комплексу XII свойственен высокий показатель IC₅₀ так же, как и для дифенилпроизводного XI. Замена этильных групп на бутильные в комплексах II и IV приводит практически к двукратному снижению величины IC₅₀ и, соответственно, росту антирадикальной активности. Замещение донорных трет-бутильных заместителей на атом хлора или электроноакцепторную нитрогруппу в основании Шиффа (L²) для этилсодержащих комплексов олова на порядок уменьшает значение IC₅₀. Схожий эффект оказывает присутствие двух атомов хлора в L³, способствуя значительному снижению антирадикальной активности. Сравнительный анализ результатов, полученных ранее для комплексов олова с тридентатными ONS-донорными основаниями Шиффа [56], показал, что для комплексов VI, VII, XI, XII изменение O,N,O΄-координационного узла на O,N,S способствует повы шению их нейтрализующей способности по отношению к АБТС^∙+. В то же время наиболее активные диэтилпроизводные олова с тридентатными O,N,O΄-лигандами характеризуются более низкими величинами IC₅₀, чем комплекс Et₂SnL^ONSCF3.

 

Таблица 5. Значения показателей IC₅₀, ABTC_TEAC для комплексов I–XIII в реакции с катион-радикалом AБТС^∙+, супероксид анион-радикалом, генерированным системой ксантин–ксантиноксидаза

Соединение	IC50 (ABTС∙+), µM	ABTCTEAC	IC50 (O2∙–), µM
L1SnnBu2 (I)	14.5 ± 1.2	0.99 ± 0.11	7.75 ± 0.15
L2SnnBu2 (II)	44.5 ± 1.3	0.46 ± 0.03
L1SntBu2 (III)	16.4 ± 1.1	1.00 ± 0.05	31.43 ± 0.57
L2SntBu2 (IV)	47.2 ± 0.3	0.45 ± 0.01	>100
L3SntBu2(V)	56.5 ± 0.1	0.32 ± 0.01	44.40 ± 1.62
L3SnPh2(VI)	59.3 ± 1.7	0.36 ± 0.01	27.69 ± 0.71
L1SnPh2 (VII)	>100	0.05 ± 0.01	35.52 ± 1.12
L1SnEt2 (VIII)	13.8 ± 0.9	0.92 ± 0.10	26.14 ± 0.54
L2SnPh2 (IX)	>100	0.20 ± 0.03	29.66 ± 0.37
L2SnEt2 (X)	96.4 ± 3.6	0.24 ± 0.07	19.16 ± 0.21
L3SnEt2 (XI)	49.6 ± 2.0	0.40 ± 0.02	>100
L4SnPh2 XII	>100	0.11 ± 0.01	>100
L4SnEt2 (XIII)	8.4 ± 0.7	1.12 ± 0.08	15.78 ± 0.10
Ph2SnLONS*	28.8 ± 0.9	0.62 ± 0.09	7.80 ± 0.23
Ph2SnLONSCF3*	25.0 ± 1.3	0.79 ± 0.11	5.16 ± 0.08
Et2SnLONSCF3*	35.4 ± 1.8	0.57 ± 0.04	24.02 ± 0.10
Тролокс	16.0 ± 1.0	1.00 ± 0.03	62.7 ± 0.60

* Данные представлены из источника [54].

 

Применение НБТ-теста позволяет оценить антирадикальную активность комплексов по отношению к супероксид анион-радикалу, генерированному системой ксантин/ксантиноксидаза. Образование в ходе ферментативной реакции окрашенного формазана (560 нм) свидетельствует о присутствии в реакционной среде супероксид анион-радикала. Вещества, ингибирующие формирование формазана, рассматриваются в качестве перехватчиков О₂^–∙. Исходя из полученных данных, большинство комплексов олова обладают нейтрализующей активностью (табл. 5), которая превышает данные, полученные для Тролокса. Для соединений с фенильными заместителями значение IC₅₀ варьируется в диапазоне от 27.69 до 35.52 µмоль/л и мало зависит от природы заместителей в основании Шиффа. Замена фенильных групп на этильные при атоме олова для комплексов с лигандами L¹, L² приводит к снижению показателя IC₅₀, что указывает на их бо^/ льшую ингибирующую активность. В то же время при переходе от н-бутил- к трет-бутилзамещенным производным олова наблюдается обратный эффект — антирадикальная активность понижается. Отметим, что для комплексов с этильными группами при атоме олова (VIII, X и XIII) получены достаточно низкие показатели IC₅₀. Для ряда соединений (II, IV, XI, XII) характерно отсутствие ингибирующего действия или слабая нейтрализующая активность по отношению к О₂^–∙. Минимальное значение IC₅₀ было получено для комплекса I. Наличие электронодонорных алкильных групп при атоме олова благоприятствует проявлению более выраженной антирадикальной активности по отношению к супероксид анион-радикалу. Для ряда комплексов (I, VIII, X, XIII) результаты по нейтрализующей активности сопоставимы с ранее изученными комплексами олова с ONS-донорными основаниями Шиффа [56].

Рис. 9. Изменение электронных спектров поглощения комплекса IX во времени при рН 7.0 (25^оС, 3 ч, с = 5 × 10^–6 М).

 

Ранее было обнаружено, что оловоорганические соединения оказывают выраженное промотирующее действие на процесс ПОЛ in vitro и выступают в качестве индукторов развития окислительного стресса [57]. Для нивелирования отрицательного эффекта органических производных олова часто применяют их совместное введение вместе с различными антиоксидантами [58]. Наличие антиоксидантных групп в структуре хелатирующих лигандов позволяет модулировать биологическую активность, в том числе антипрооксидантные свойства координационных соединений олова. Недавно нами было показано, что комплексы олова(IV) с тридентатными O,N,S-донорными основаниями Шиффа характеризуются антиоксидантным эффектом в реакции ПОЛ [56]. Интересно было оценить влияние замены O,N,S- на O,N,O΄-координационный узел, а также варьирование углеводородных групп при атоме олова на антипрооксидантную активность комплексов I, III, V–XIII в ходе длительно протекающего (3, 24, 48 ч) пероксидного окисления липидов гомогената печени крыс (Wistar) in vitro. Концентрацию ТБК-АП, являющуюся маркером интенсивности протекания ПОЛ, определяли по изменению величины показателя поглощения растворов при 535 нм (рис. 10).

 

Рис. 10. Изменение концентрации ТБК-АП в гомогенатах печени крыс Wistar in vitro в присутствии I, III, V–XIII в процессе инкубации (3, 24, 48 ч) (концентрация соединений 100 µмоль; без добавок — контроль; представлены средние значения со стандартными отклонениями).

 

В присутствии большинства исследуемых соединений наблюдалось снижение показателя ТБК-АП, что указывает на их антиоксидантное действие. Добавки соединений V и XI, содержащих атомы хлора в основании Шиффа, увеличивали концентрацию продуктов пероксидации липидов через 24 ч, а для комплекса XI данный эффект фиксировался и на первоначальном этапе (3 ч). Для V увеличение времени инкубации (48 ч) способствует инверсии его свойств на слабые антиоксидантные, в то же время концентрации ТБК-АП для XI сопоставимы с результатами контрольного эксперимента.

Соединениям I, III, VI, XIII свойственно выраженное ингибирующее действие в течение всего времени проведения эксперимента. Особенностью комплексов I, III и XIII является наличие объемных трет-бутильных групп в лигандах, благоприятствующих стабилизации окисленных форм комплексов. В присутствии VIII, IX, XII первоначальное (3 ч) содержание ТБК-АП сопоставимо с контрольным экспериментом в пределах ошибки измерения, тогда как для соединения X фиксируется слабое промотирующее действие.

С увеличением продолжительности инкубации для данной группы соединений регистрируется антиоксидантное действие. Для комплексов IX, X величина показателя ТБК-АП варьируется в узком диапазоне значений и практически не зависит от времени. Подобное поведение указывает на возникновение индукционного периода в процессе ПОЛ, когда концентрация ТБК-АП остается на постоянном уровне. Наибольшую антиоксидантную активность проявляют соединения с трет-бутильными группами в лиганде (I и XIII), а также сочетающие атомы хлора в основании Шиффа и фенильные заместители при атоме олова (VI). Замена фенильных групп на трет-бутильные (V) или этильные (XI) в комплексах, содержащих лиганд L³, приводит к интенсификации процесса ПОЛ.

Ввиду проявления для некоторых соединений прооксидантного эффекта на процесс ПОЛ было изучено их влияние на реакцию окислительного повреждения молекул ДНК, инициированного ROO-радикалами in vitro. В присутствии AAПГ при 37°C происходит повреждение дезоксирибозных фрагментов молекул ДНК, что способствует нарушению целостности цепочки ДНК. Образующиеся в ходе реакции карбонильные соединения формируют окрашенные продукты ТБК-АП (λ_max = 535 нм) с тиобарбитуровой кислотой. Сравнительные данные по активности комплексов олова(IV) представлены на рис. 11.

 

Рис. 11. Изменение поглощения ТБК-АП, образующихся в результате окислительного повреждения молекул ДНК (2.0 мг мл^–1) при введении промотора AAПГ (40 ммоль л^–1), в присутствии I–XIII (50 µмоль), а также Тролокса (контроль — без добавок соединений).

 

Результаты, полученные для комплекса V в реакции с ДНК, хорошо согласуются с данными по влиянию на процесс ПОЛ: в обоих случаях наблюдается выраженное прооксидантное действие. В присутствии V показатель поглощения увеличивается на 27% по сравнению с контрольным экспериментом. Для соединений VI и XI с аналогичным основанием Шиффа, наоборот, происходит незначительное снижение содержания ТБК-АП на 8 и 9% соответственно. Промотирование окислительного повреждения молекул ДНК (11%) фиксируется для IV, содержащего трет-бутильные заместители при атоме олова, так же как и для V. Природа заместителей в лигандах и их количество влияет на образование ТБК-АП. Соединения с основанием Шиффа L¹ в большинстве случаев оказались слабыми ингибиторами ПОЛ, снижая содержание ТБК-АП на 2–10%. В то же время для комплексов с L² отмечается незначительное прооксидантное действие. В комплексах XII, XIII увеличение числа трет-бутильных групп в основании Шиффа также ведет к фиксации промотирующего эффекта.

Ранее в ряде работ было обнаружено, что комплексы олова с ди- и тридентатными основаниями Шиффа проявляют выраженную антибактериальную активность по отношению к грамположительным и отрицательным штаммам бактерий [56–61]. Для целевых комплексов также ожидалось возникновение подобного эффекта. Антибактериальная активность комплексов олова(IV) была изучена по отношению к бактериальным штаммам Staphylococcus aureus ANCC 6538, E. Faecium ATCC 3576. Соединения I–III и XII не оказывали ингибирующего действия на рост микроорганизмов. В случае комплексов IV и VII–X наблюдалось очень слабое бактериостатическое действие по отношению к штамму S. aureus (МИК = 156.3 ± 1.9 мкг/мл). В случае штамма E. Faecium фиксировали аналогичные значения МИК для комплексов V, VII, VIII, X, XI. Более выраженную ингибирующую активность к штамму S. aureus (МИК = 78.1 ± 1.1 мкг/мл) проявили комплексы VI, XI с основанием Шиффа L³. Наряду с соединением IV, комплекс VI оказался также активен по отношению к E. Faecium (МИК = 78.1 ± 1.7 мкг/мл). Однако полученные показатели МИК значительно уступают ципрофлоксацину (0.125 мкг/мл). Наличие в основаниях Шиффа донорных трет-бутильных групп в сочетании с атомами хлора или нитрогруппой приводит к значительному снижению антибактериальной активности комплексов олова по сравнению с ранее изученными соединениями, содержащими незамещенные лиганды [59, 61].

В последние годы внимание к металлоорганическим производным олова(IV) и их координационным соединениям связано с возможностью их применения в качестве потенциальных антипролиферативных и противораковых агентов, являющихся альтернативой препаратам платины [62–64]. Вследствие этого нами была изучена антипролиферативная активность in vitro некоторых комплексов VI, IX–XII по отношению к раковым линиям клеток A-549 (аденокарцинома альвеолярного базального эпителия человека), HCT-116 (рак толстой кишки человека) с использованием МТТ-теста (табл. 6). Полученные результаты указывают на значительное повышение показателя IC₅₀ по сравнению с ранее изученными родственными комплексами олова(IV), содержащими незамещенные O,N,O΄-тридентатные основания Шиффа [65, 66].

 

Таблица 6. Показатель цитотоксичности IC₅₀ (µмоль/л) исследуемых комплексов на различных линиях раковых клеток

Соединение	IC50, µмоль/л
	А-549	HCT-116
L3SnPh2 (VI)	86.6 ± 3.3	39.9 ± 0.9
L2SnPh2 (IX)	78.1 ± 1.3	54.8 ± 0.1
L2SnEt2 (X)	64.3 ± 4.1	12.3 ± 0.9
L3SnEt2 (XI)	40.8 ± 3.2	20.5 ± 0.7
L4SnPh2 (XII)	141.6 ± 2.1	65.9 ± 1.2
Ph2SnLONS*	167.9 ± 9.3	54.6 ± 8.9
Цисплатин*	9.0 ± 0.9	11.2 ± 1.9

*Данные представлены из источника [54].

 

Общая тенденция к снижению цитотоксичности исследуемых комплексов олова связана с наличием электронодонорных трет-бутильных групп в лигандах. В ряду изученных соединений выделяется комплекс XII, для которого получены завышенные значения IC₅₀ по сравнению с остальными соединениями. В то же время для комплексов X и XI с атомами хлора и нитрогруппой в основаниях Шиффа отмечаются минимальные величины IC₅₀ по отношению к рассмотренным клеточным линиям. На линии клеток HCT-116 для комплекса X показатели цитотоксичности сопоставимы с данными для цисплатина. Замена этильных групп при атоме олова на фенильные в случае VI и IX ведет к повышению параметра IC₅₀. В целом комплексы с O,N,O΄-тридентатными лигандами VI и IX оказались более токсичны, чем ранее изученные производные дифенилолова(IV) с O,N,S-лигандами.

Таким образом, получены новые комплексы олова(IV) c O,N,O΄-донорными основаниями Шиффа. По данным рентгеноструктурного анализа, соединение I в кристаллическом виде имеет димерное строение. Координационная сфера атома олова дополняется до координационного числа 6 за счет донорно-акцепторного взаимодействия с атомом кислорода редокс-активного лиганда. Комплекс L²Sn^tBu₂ является моноядерным производным пятикоординационного олова(IV) с O,N,O΄-тридентатным редокс-активным лигандом, находящимся в дианионной форме. Проведенное сравнительное исследование фотофизических свойств синтезированных соединений с ранее полученными VII–XIII показало, что всем комплексам свойственна флуоресценция при λ_ex = 340 нм в диапазоне от 580 до 638 нм. На положение максимума эмиссии, величину относительного квантового выхода влияют и углеводородные группы при атоме олова и природа заместителей в основаниях Шиффа. Максимальные значения относительного квантового выхода отмечаются для комплексов с основанием Шиффа L³, содержащим атомы хлора и электронодонорные трет-бутильные группы в ароматических кольцах. Рассчитанные на основании спектральных данных показатели энергетической щели для комплексов I–XIII наблюдаются в диапазоне 2.51–2.62 эВ. Проведенные квантово-химические расчеты для соединений VIII–XIII находятся в согласии со спектральными данными. Анализ заселенностей молекулярных орбиталей Кона–Шема для соединений VIII–XIII показал, что переходы S₀→S₁ отвечают переносу заряда между лигандными ВЗМО и НСМО. Локализация обеих граничных орбиталей в окрестности атома металла незначительна.

В реакции с АБТС^∙+ более выраженной антирадикальной активностью обладают I, III, VIII, XIII, содержащие трет-бутильные группы в основании Шиффа и алкильные заместители при атоме олова. В НБТ-тесте большинство комплексов олова характеризуeтся нейтрализующей активностью по отношению к супероксид анион-радикалу, которая превышает данные для Тролокса. В процессе пероксидного окисления липидов гомогената печени крыс (Wistar), а также промотированного окислительного повреждения молекул ДНК соединения олова(IV) проявляют двойственную антипрооксидантную активность. Природа заместителей в лигандах, углеводородные группы при атоме олова оказывают существенное влияние на поведение комплексов в процессах пероксидного окисления липидов при деструкции молекул ДНК.

Для комплексов IV–XI фиксировалось слабое бактериостатическое действие по отношению к штаммам Staphylococcus aureus ANCC 6538, E. Faecium ATCC 3576, тогда как соединения I–III и XIII оказались неактивны. Изучение антипролиферативной активности комплексов VI, IX–XII на клеточных линиях А-549, HCT-116 позволило определить величину IC₅₀, которая варьировалась от 12.26 до 141.60 µмоль/л. Координация тридентатных оснований Шиффа L²H–L⁴H, содержащих различные по природе заместители, с металлоорганическим фрагментом способствует снижению его токсичности и позволяет рассматривать такие лиганды в качестве эффективных модуляторов биологических свойств координационных соединений. Возможность проявления люминесцентной активности у комплексов подобного рода при умеренных показателях цитотоксичности открывает перспективы для их использования в биовизуализации.

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

БЛАГОДАРНОСТИ

Квантово-химические расчеты и рентгеноструктурные исследования выполнены на оборудовании ЦКП ФМИ ИОНХ РАН в рамках государственного задания ИОНХ РАН в области фундаментальных научных исследований.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-13-00118).

About the authors

D. A. Burmistrova

Astrakhan State Technical University

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Astrakhan

N. P. Pomortseva

Astrakhan State Technical University

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Astrakhan

K. D. Pashaeva

Astrakhan State Technical University

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Astrakhan

M. P. Polovinkina

Astrakhan State Technical University

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Astrakhan

N. R. Al’myasheva

Gause Institute of New Antibiotics, Russian Academy of Medical Sciences

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

F. M. Dolgushin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

E. D. Tselukovskaya

National Research University Higher School of Economics

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

I. V. Anan’ev

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

O. P. Demidov

North Caucasian Federal University

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Stavropol

A. I. Poddel’skii

Institute of Inorganic Chemistry, University of Tubingen

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Germany, Tubingen

N. T. Berberova

Astrakhan State Technical University

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Astrakhan

I. L. Eremenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

I. V. Smolyaninov

Astrakhan State Technical University

Author for correspondence.
Email: ivsmolyaninov@gmail.com
Russian Federation, Astrakhan

References

Supplementary files