Novel Pt and Ru complexes from the perspectives of theory and medicinal applications

Mgr. Martin Sojka, Ph.D.

Doctoral thesis

Anotácia:

Tato disertační práce popisuje strukturní a fyzikálně-chemické vlastnosti a biologickou aktivitu koordinačních sloučenin Pt a Ru s P-a N-donorovými ligandy. Komplexy byly připraveny a studovány běžnými analytickými metodami, zejména pomocí vícejaderné (1H, 13C, 31P, 195Pt) NMR spektroskopie a rentgenové difrakce. Experimentálně získaná data byla v řadě případů doplněna výpočetními metodami jako jsou DFT a QTAIM. Úvodní část práce zahrnuje témata z koordinační chemie Pt a Ru a jejich komplexů používaných jako protinádorová léčiva. Dále jsou diskutovány fosfanové ligandy a cyklometalační reakce. Hlavní část pak shrnuje výsledky práce, které byly publikovány nebo jsou připraveny k odeslání. První soubor prací se zabývá syntézou komplexů Pt(II) s fosfanovými ligandy. Vliv intramolekulární vodíkové vazby na strukturu komplexů byl zkoumán s využitím množství strukturních dat a výpočtů QTAIM. Kromě toho byl zkoumán a popsán vliv vodíkové vazby na reaktivitu a cyklometalaci příslušných komplexů. Druhý soubor prací je zaměřen na syntézu komplexů Ru(III) a Ru(II) jako potenciálních protinádorových látek. Byly připraveny a charakterizovány komplexy Ru(III) s pyridinovými ligandy, přičemž vzniklá řada byla použita pro systematické zkoumání vztahu mezi elektronovou strukturou a chemickými posuny NMR těchto paramagnetických systémů. Organokovové supramolekulární komplexy Ru(II) na bázi kukurbiturilu byly studovány jako látky s antimetastatickou aktivitou. Čtyři nové supramolekulární sloučeniny Ru(II) byly charakterizovány a potvrzeny jako účinné látky proti rakovinným buněčným liniím MCF-7 a MDA-MB-231.

Abstract:

The present work describes the synthesis and investigation of structural and physicochemical properties and biological activity of Pt and Ru coordination compounds with P- and N-donor ligands. The complexes were prepared and studied by analytical methods, mainly utilising multinuclear (1H, 13C, 31P, 195Pt) solution NMR spectroscopy and X-ray crystallography. The experimental findings were supported extensively by computational methods, for instance, by DFT and QTAIM calculations. The introductory part covers topics on the coordination chemistry of Pt and Ru and their complexes used as anticancer agents as well as general information on phosphine ligands and cyclometalation reactions. The central part summarises the published and submitted results and comments on them. The platinum part deals with the synthesis of Pt(II) complexes with various phosphine ligands. The impact of intramolecular hydrogen bonding on the structure of the complexes was investigated using a substantial amount of structural data and the results of the QTAIM calculations. Also, the influence of the hydrogen bonding on the reactivity and cyclometalation of the respective complexes was investigated and described. The second part is focused on the synthesis of Ru(III) and Ru(II) complexes as potential anticancer agents. Various Ru(III) complexes with pyridine ligands were prepared and characterised, and the resulting series was used for systematic investigation of the link between the electronic structure and the NMR chemical shifts in paramagnetic systems. Further, the organometallic Ru(II) complexes built on a cucurbituril-based supramolecular core were evaluated as antimetastatic agents. The four novel supramolecular Ru(II) compounds were characterised and confirmed as potent agents against MCF-7 and MDA-MB-231 cancerous cell lines.

Keywords

platina, ruthenium, krystalografie, rakovina, metaloléčiva, NMR, paramagnetismus, cyklometalace, platinum, crystallography, cancer, metallodrugs, paramagnetism, cyclometalation

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 8. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 6. 9. 2019
• Vedúci: doc. Mgr. Marek Nečas, Ph.D.
• Oponent: prof. RNDr. Jiří Kameníček, CSc., prof. RNDr. Petr Štěpnička, Ph.D., prof. Winfried Plass

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / odbor:
Chemistry / Inorganic Chemistry