Barbitürik asit temelli yeni oksim hidrazon ligandların metal kompleksleri: Sentezi, karakterizasyonu ve biyolojik aktivitelerinin belirlenmesi
Metal complexes of new oxyme hydrazone ligands based on barbituric acid: Synthesis, characterization and determination of their biological activities
Yazar: SULTAN KINCAL
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN GÜP
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Barbitürik asit = Barbituric acid ; DNA = DNA ; Hidrazonlar = Hydrazones ; Metal kompleksleri = Metal complexes ; Pirimidinler = Pyrimidines ; Schiff bazları = Schiff bases ; Topoizomeraz = Topoisomerase

Özet:
Özellikle son yıllarda artan kanser vakalarının sayısı yeni kemoteropötik ilaçların sentezlenmesi gereksinimini doğurmuştur. Kemoterapide kullanılan ilaçları DNA replikasyonu ve hücre bölünmesini etkileyen ancak bazı kanserlerin tedavisinde oldukça başarılı olmasına rağmen ciddi yan etkileri bulunan ilaçlardır. DNA veya topoizomeraz enzimlerini etkileyen yeni bileşikler, tümör destekli hücresel mekanizmaları hedef alan en güncel anti-kanser ilaç tipleri olarak kabul edilmektedir. DNA metabolizmasına müdahale eden ve/veya topoizomerazlar gibi DNA topolojisini değiştiren enzimlerinin işlevini engelleyebilen yeni anti kanser ilaçlar üzerine yapılan çalışmaların sayısı gün geçtikçe artmaktadır.
Hidrazon-oksim türevleri başta gıda, ilaç sanayisi ve özellikle tıp alanında olmak üzere birçok endüstriyel alanda kullanılmaktadır. Birçok heterosiklik bileşik, yapılarındaki azot, kükürt ve oksijen element atomları sebebiyle farmakolojik açıdan önemli olan yeni yapıların sentezi için başlangıç bileşiği olarak kullanılmaktadır. Bunlar arasında primidin bileşikleri doğada, sentetik organik kimyada ve koordinasyon kimyasında önemli bir yer tutmaktadır. Pirimidin sınıfının bir üyesi olan barbitürik asit ve türevleri oldukça fazla çalışmaya konu olmuş bir bileşik sınıfıdır. Özellikle biyolojik aktivite sergilediklerinden dolayı anti-timör, anti-kanser, anti-osteoporpsiz gibi uygulamalarda da kullanılıyor olması bu alanda yapılan çalışmalara hız vermektedir. Bu amaçla bir veya daha fazla sayıda primidin halkası içeren yeni hidrazon-oksim bileşiklerinin sentezleri hâlihazırda yapılan çalışamalara çok büyük katkı sağlayacaktır.
Tez çalışmamızda hidrazon-oksim ligandları ve bu ligandların biyolojik öneme sahip Co(II) ve Ni(II) metal iyon tuzlarıyla koordinasyon bileşikleri sentezlenmiştir. Ligandların içerdiği oksim grupları ile bileşiklerin genel organik çözücülerdeki çözünürlüğü arttırılmıştır. Ayrıca DNA ve topoizomeraz IIα enzimi ile kuvvetli etkileşebilen bir seri yapay metallonükleazlar elde edilmiştir.
Hem ligand hem de kompleks bileşiklerin yapıları IR, UV-vis., 1H-NMR, 13C-NMR, elemental analiz, kütle analizi, magnetik süssebilite ve X-Ray teknikleri ile karakterize edilmiştir. Yapıları aydınlatılan yapay nükleazların UV-vis. titrasyon ile DNA-bağlanma, agaroz jel elektroforez ile de DNA-kesme aktiviteleri incelenmiş, DNA bağlanma modu ve kesme mekanizmaları belirlenmiştir. DNA kesmesine konsantrasyon ve inkübasyon süresi etkileri de incelenmiş, kesme için optimum şartlar belirlenmiştir. Sentezlenen yapay metallonükleazların DNA ile bağlanma etkileşiminin kısmi interkalasyon ve elektrostatik etkileşimin bir arada olduğu nonkovalent etkileşim olduğu belirlenmiştir. Yapay metallonüklezların hem oksidadif hem de hidrolitik olarak DNA' yı kestiği ve aktiviteye H2O2 ve hidroksil radikallerinin etki ettiği gözlemlenmiştir. En iyi kesme ve bağlanma etkileşimini 5-asetil-1,3-dimetil barbitürik asit (P2) türevi içeren bileşiklerinin gösterdiği ve kesmede Co(II), bağlanmada ise Ni(II) komplekslerinin daha duyarlı olduğu görülmüştür. En iyi bağlanma ve kesme aktivitesi sıralamasının –OCH3, -Cl, -CH3 ve –benzen şeklinde olduğu bulunmuştur. Komplekslerin 5 µM konsantrasyonda topoizomeraz IIα enziminin aktivitesini tamamen inhibe ettiği ve katalitik inhibitör olarak davrandığı belirlenmiştir. [Co(L5)2] kompleksi Lncap prostat kanser hücre hattında kontrol cisplatinden 24 ve 48 saattlik inkübasyon sürelerinde, daha fazla sitotoksiktir.

Abstract:
Especially in recent years, the increasing number of cancer cases has necessitated the synthesis of new chemotherapeutic drugs. The drugs used in chemotherapy are drugs that affect DNA replication and cell division, but have serious side effects, although they are quite successful in the treatment of some cancers. Novel compounds that affect DNA or topoisomerase enzymes are recognized as the most current types of anti-cancer drugs targeting tumor-promoting cellular mechanisms. The number of studies on new anticancer drugs that can interfere with DNA metabolism and/or inhibit the function of enzymes that change DNA topology such as topoisomerases is increasing day by day.
Hydrazone-oxime derivatives are used in many industrial areas, especially in the food, pharmaceutical industry and especially in the field of medicine. Many heterocyclic compounds are used as starting compounds for the synthesis of pharmacologically important new structures due to the nitrogen, sulfur and oxygen element atoms in their structures. Among them, pyrimidine compounds have an important place in nature, synthetic organic chemistry and coordination chemistry. Barbituric acid and its derivatives, a member of the pyrimidine class, are a class of compounds that have been the subject of much study. The fact that they are used in applications such as anti-timor, anti-cancer, anti-osteoporpless, especially because they exhibit biological activity, accelerates the studies in this field. For this purpose, the synthesis of new hydrazone-oxime compounds containing one or more pyrimidine rings will contribute greatly to the current work.
The structures of both ligand and complex compounds were characterized by IR, UV-vis., 1H-NMR, 13C-NMR, elemental analysis, mass analysis, magnetic susceptibility and X-Ray techniques. UV-vis of artificial nucleases whose structures were elucidated. DNA binding by titration and DNA cutting activities by agarose gel electrophoresis were investigated, DNA binding mode and cutting mechanisms were determined. The effects of concentration and incubation time on DNA cleavage were also examined, and optimum conditions for cleavage were determined. It has been determined that the binding interaction of synthesized artificial metallonucleases with DNA is a noncovalent interaction where partial intercalation and electrostatic interaction are combined. It has been observed that artificial metallonucleses cut DNA both oxidatively and hydrolytically, and H2O2 and hydroxyl radicals affect the activity. It was observed that compounds containing 5-acetyl-1,3-dimethyl barbituric acid (P2) derivative showed the best cleavage and binding interaction, and Co(II) complexes were more sensitive in cleavage and Ni(II) complexes in binding. It was found that the best ordering of binding and cleavage activity was –OCH3, -Cl, -CH3 and –benzene. It was determined that the complexes completely inhibited the activity of topoisomerase IIα enzyme at 5 µM concentration and acted as a catalytic inhibitor. The [Co(L5)2] complex is more cytotoxic than control cisplatin in the Lncap prostate cancer cell line at incubation times of 24 and 48 hours.