ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОСПИДИЯ ХЛОРИДА С ВОДОЙ В МЕТАНОЛЕ – РЕЗУЛЬТАТЫ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ И ЯМР-ИССЛЕДОВАНИЙ
Аннотация
Азотсодержащие гетероциклы, включающие огромное количество органических веществ, широко используются в качестве красителей и катализаторов, эффективных противомикробных, противовоспалительных и противоопухолевых средств, а также фотосенсибилизаторов для антимикробной и противоопухолевой фотодинамической терапии. В данной работе мы исследуем поведение хорошо известного препарата «Проспидия хлорида» (PC) в смесях метанола (MeOH) и воды. Рассматриваемый водорастворимый цитостатик применяется для лечения многих злокачественных новообразований, предраковых состояний и аутоиммунных заболеваний. Противоопухолевая активность РС осуществляется за счет двух различных механизмов, один из которых связан с блокированием ионных каналов в клеточной мембране, приводящим к апоптозу клетки опухоли, тогда как другой включает алкилирующий эффект связывания боковых цепей препарата с одной или двумя молекулами дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Второй механизм подразумевает высокую реакционную способность ковалентно связанных атомов хлора в реакциях нуклеофильного замещения и, как следствие, возможность образования гидроксилзамещенных продуктов в водных растворах РС. В этой связи важно проанализировать поведение РС в среде растворителей – благоприятствующего (Н2О) и неблагоприятствующего (МеОН) гидролизу, а также в их смесях. Полученные нами результаты показывают, что препарат более экзотермично сольватируется в воде, чем в спирте, а парное взаимодействие PC-вода в MeOH также характеризуется высокой экзотермичностью. Однако наблюдаемое сродство между растворенным веществом и водой не вызывает гидролиза препарата в смешанном растворителе, по крайней мере, при низком содержании воды. Исследования методом 1H ЯМР не подтверждают образование гидроксил-замещенных продуктов и демонстрируют высокую стабильность PC в жидкой фазе как при стандартной, так и при повышенной (338 К) температуре.
Для цитирования:
Кустов А.В., Смирнова Н.Л., Березин Д.Б., Кладиев А.А., Александрийский В.В., Кладиев А.А. Взаимодействие проспидия хлорида с водой в метаноле – результаты калориметрических и ЯМР-исследований. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 6. С. 44-51. DOI: 10.6060/ivkkt.20266906.7009.
Литература
Znoyko S.A., Maizlish V.E., Koifman O.I. Bifunctional-substituted phthalocyanines. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 1. P. 6–35 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246701.6859.
Amin A., Qadir T., Sharma P.K., Jeelani I., Abe H. A review on the medicinal and industrial applications of N-containing heterocycles. Open Med. Chem. J. 2022. V. 16. N 1. P. e187410452209010. DOI: 10.2174/18741045-v16-e2209010.
Erina A.A., Borodulin V.B., Dereven’kov I.A., Makarov S.V., Ischenko A.A. Destruction of vitamin B12 during in-teraction with active oxygen species. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 7. P. 6–18 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246707.7043.
Xiong H., Zhang H., Qin Y., Ye J., Zeng F., Xie P., Shi Ch., Luo Ch., Xu W., Yu Ch., Zhou Z., Chen X. Coassembly Nanomedicine Mediated by Intermolecular Interactions Between Methotrexate and Baricitinib for Improved Rheumatoid Arthritis Treatment. ACS Nano. 2024. V. 18. N 11. P. 8337–8349. DOI: 10.1021/acsnano.3c12692.
Garibyan A.A., Terekhova I.V. Complex formation with modified cyclodextrins for improving biopharmaceutical properties of baricitinib, a novel immunomodulatory drug. J. Mol. Liq. 2024. V. 406. P. 125016. DOI: 10.1016/j.molliq.2024.125016.
Smirnova N.L., Kustov A.V., Notfullin A.A., Yagofarov M.I., Batov D.V., Semenov K.N. Enthalpy and heat ca-pacity of hydration of the cytostatic Dioxadet. Mendeleev Commun. 2024. V. 34. N 5. P. 680–681. DOI: 10.1007/s10973-024-13085-9.
Shukhto O.V., Khudyaeva I.S., Belykh D.V., Berezin D.B. Aggregation of hydrophobic chlorins with fragments of antimicrobial drugs in aqueous solutions of ethanol and Tween 80. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 11. P. 86–96 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216411.6500.
Kustov A.V., Kukushkina N.V., Lyalyakina E.V., Solomonova N.N., Gagua A.K., Koifman O.I., Berezin D.B. Monocationic chlorin as a photosensitizer for efficient photoinactivation of Gram-negative antibiotic resistant mi-croorganisms. Doklady RAN. Khim. Nauki Mater. 2023. V. 508. P. 59-63 (in Russian). DOI: 10.31857/S2686953523700164.
Kustov A.V., Morshnev Ph.K., Smirnova N.L., Kustova T.V., Zorina T.E., Zorin V.P., Gagua A.K., Fomin N.S., Lyapin D.S., Fomichev M.D., Berezin D.B., Abramova O.B. Natural chlorin e6 derivative containing a cationic dimethyl piperazinyl moiety for efficient photodynamic therapy of cancer. OMEGA. 2026. V. 11. N 4. P. 5271–5280. DOI: 10.1021/acsomega.5c07979
Morshnev Ph.K., Drondel E.A., Kustov A.V., Khlydeev I.I., Abramova O.B., Yaroslavtceva-Isaeva E.B., Lyalyakina E.V., Koifman M.O., Berezin D.B. The interaction of chlorin photosensitizers for photodynamic therapy with blood transport proteins. J. Mol. Liq. 2023. V. 390. P. 123116. DOI: 10.1016/j.molliq.2023.123116.
Kustov A.V., Privalov O.A., Lanin I.Yu., Strel’nikov A.I., Zhaburina M.V., Gagua A.K. Photodynamic therapy of chronic cystitis with methylene blue Methylene Blue. Quid est Veritas? 2025. V. 30. N 3. 64–70. DOI 10.52246/1606-8157_2025_30_3_64.
Grohn P., Heinonen E., Appelqvist P., Hajba A., Holopainen E., Paavolainen M., Palva T. Prospidine chemo-therapy in recurrent head and neck carcinoma: a phase II study. Cancer Treat. Rep. 1984. V. 68. N 6. P. 915–917.
Rojo J.M., Ojeda G., Portoles M.P., Portoles A. Inhibi-tion of T and B lymphoblastic response by mithramycin, dacarbazine, prospidium chloride and peptichemio. Chem-otherapy. 1983. V. 29. N 5. P. 345–351. DOI: 10.1159/000238218.
Soldatski I.L., Onufrieva E.K., Steklov A.M., Schepin N.V. Tracheal, bronchial, and pulmonary papillomatosis in children. Laryngoscope. 2005. V. 115. N 10. P. 1848–1854. DOI: 10.1097/01.mlg.0000173155.57491.2a.
Shabunina T.I., Selivanov S.P., Udud E.V., Kladiev A.A., Barysheva E.V., Kovalik T.A., Isaeva S.N. Comparative analysis of the therapeutic efficacy of prospidine and cisplatin in neoadjuvant intravesical chemotherapy for non-muscle invasive bladder cancer. Oncourology. 2011. V. 4. P. 32-36 (in Russian). DOI: 10.17650/1726-9776-2011-7-4-32-36.
De Miguel E. M., Yanes C., Maestre A. Mixing enthalpies of alkylureas with electrolytes in water at 298.15 K. J. Chem. Eng. Data. 2001. V. 46. P. 423-427. DOI: 10.1021/je000326n.
Nowicka B., Piekarski H. Calorimetric studies of interaction between simple peptides and electrolytes in water at 298.15 K. J. Mol. Liq. 2002. V. 95. P. 323-328. DOI: 10.1016/S0167-7322(01)00297-5.
Cheek Ph.J., Lilley T.H. The enthalpies of interaction of some amides with urea in water at 25 °C. J. Chem. Soc. Faraday Trans. I. 1988. V. 84. N 6. P. 1927–1940. DOI: 10.1039/F19888401927.
Kustov A.V., Antonova O.A., Smirnova N.L., Kladiev A.A., Kladiev A.A., Kudayarova T.V., Gruzdev M.S., Berezin D.B. The energetics of solvation and ion-ion interactions in prospidium chloride aqueous solutions. J. Mol. Liq. 2018. V. 263. P. 49–52. DOI: 10.1016/j.molliq.2018.04.118.
Kustov A.V., Kudayarova T.V., Antonova O.A., Smir-nova N.L., Kladiev A.A., Kladiev A.A. Solvation and ion–ion interactions in aqueous and non-aqueous solutions of cationic cytostatic agent prospidium chloride. Mendele-ev Commun. 2019. V. 29. N 4. P. 441–443. DOI: 10.1016/j.mencom.2019.07.029.
Kustov A.V., Smirnova N.L., Berezin M.B. Standard enthalpies and heat capacities of ethyl acetate and deu-teroporphyrin dimethylester solution in N,N-dimethylformamide at 298–318 K. Thermochim. Acta. 2011. V. 521. P. 224–226. DOI: 10.1016/j.tca.2011.02.020.
Kustov A.V., Smirnova N.L., Berezin D.B., Berezin M.B. Thermodynamics of solution of proto- and me-zoporphyrins in N,N-dimethylformamide. J. Chem. Ther-modyn. 2015. V. 89. Р. 123–126. DOI: 10.1016/j.jct.2015.05.016.
Kustov A.V., Antonova O.A., Smirnova N.L. Thermodynamics of solution of L-tryptophan in water. J. Therm. Anal. Calorim. 2017. V. 129. N 1. P. 461–465. DOI: 10.1007/s10973-017-6172-0.
Berezin D.B., Makarov V.V., Alexandriyskiy V.V., Krestyaninov M.A., Kustova T.V., Razgovorov P.B., Kustov A.V. Interaction of tricationic chlorine sensitizer for photodynamic therapy with passive delivery vehicles according to NMR spectroscopy data. J. Appl. Spectrosc. 2023. V. 90. N 3. P. 526–534.
Chen T., Hefter G., Buchner R., Senanayake G. Molar volumes and heat capacities of electrolytes and ions in non-aqueous solvents: 1. Formamide. J. Solut. Chem. 1998. V. 27. N 12. P. 1067–1095. DOI: 10.1023/A:1022605900134.
Korolev V.P., Antonova O.A., Smirnova N.L., Kustov A.V. Thermal properties of tetraalkylammonium bromides in several solvents. J. Therm. Anal. Calorim. 2010. V. 103. P. 401–407. DOI: 10.1007/s10973-009-0639-6.
Kustov A.V. The aromatic amino acid behavior in aque-ous amide solutions. The temperature dependence of the L-phenylalanine-urea interaction. J. Thermal. Anal. Сalorim. 2007. V. 89. N 3. P. 841–846. DOI: 10.1007/s10973-007-8464-2.
Kustov A.V., Smirnova N.L., Batov D.V. Amino acid behavior in aqueous denaturant solutions: temperature de-pendence of the L-histidine-amide interaction. J. Phys. Chem. B. 2010. V. 114. N 31. P. 10171–10175. DOI: 10.1021/jp105489b.
Abraham M.H., Hill T., Ling H.C., Schulz R.A., Watt R.A. Singleion Gibbs energies, enthalpies and entropies of transfer from water to aqueous methanol based on the (Ph4P+, Ph4As+) = Ph4B– assumption. J. Chem. Soc. Fara-day Trans. 1. 1984. V. 80. N 2. P. 489–505. DOI: 10.1039/F19848000489.
Manin N.G., Kustov A.V., Vandyshev V.N., Korolev V.P. Thermochemistry of electrolyte solution in aqueous-organic solvents: the enthalpy characteristics of ions and hydrophobic effects. In: Chemistry of solutions and technology of liquid materials. The achievements and perspectives. Coll. scien. papers. ISC RAS. 2006. P. 152-169.
Taniewska-Osinska S., Barczynska J. Enthalpy of solution of calcium chloride in aqueous mixtures of methanol, ethanol and propan-1-ol at 298.15 K. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1. 1984. V. 80. N 6. P. 1409-1414. DOI: 10.1039/F19848001409.
Taniewska-Osinska S., Bartel L., Barczynska J., Mokrzan J. Enthalpies of transfer of MgCl2 from water to water-methanol mixtures at 298.15 K. Thermochim. Acta. 1992. V. 196. N 2. P. 345-348. DOI: 10.1016/0040-6031(92)80097-G.
Barczynska J., Bartel L., Mokrzan J., Taniewska-Osinska S. Standard enthalpies of solution of zinc dichlo-ride and of cadmium dichloride in (methanol+ water) at the temperature 298.15 K. J. Chem. Thermodyn. 1992. V. 24. N 3. P. 297–300. DOI: 10.1016/S0021-9614(05)80070-9.
Kruglyakova A.A., Krestyaninov M.A., Nikitin M.E., Egorov G.I. Hydrogen bonding in glycerol and dimethyl-sulfoxide complexes. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2025. V. 68. N 10. P. 46–57 (in Russian).
Kushnir R.A., Usacheva T.R., Kuranova N.N., Batov D.V., Le-Deygen I.M., Thi Lan P. Enthalpy characteristics of hydroxypropyl-β-cyclodextrin solvation and its molecular complexation with rutin and quercetin in water-ethanol solvents. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2026. V. 69. N 2. P. 41–49.
Chow V., Wolf E., Lento C., Wilson D.J. Developments in rapid hydrogen–deuterium exchange methods. Essays Biochem. 2023. V. 67. N 2. P. 165–174. DOI: 10.1042/EBC20220174.
Polshakov V.I., Dvoryantseva G.G., Sheinker Yu.N., Safonova T.S., Chernov V.A. Study of transformations of the antitumor drug prospidin in aqueous media. Khim.-Farm. Zhurn. 1984. P. 912–919 (in Russian).
