Síntese de novos complexos de iões metálicos e avaliação do seu potencial como metalofármacos

Tese de mestrado em Química, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015Os dados atuais indicam que a incidência do cancro tende a aumentar a nível mundial, estimando-se que o número de casos de cancro e de mortes relacionadas, duplique até 2030 Aproximadamente 50% dos casos de cancro nestes países ocorrem em indivíduos com menos de 65 anos de idade. Apesar de os tratamentos serem debilitantes, são necessários no combate à doença, assim como a investigação neste campo, uma vez que alguns tipos de cancros não responderem ao tratamento. No âmbito desta tese de Metrado e tendo em vista a avaliação das suas potencialidades como agentes antitumorais, foram sintetizadas e caracterizadas moléculas orgânicas pertencentes à família das tiossemicarbazonas, uma delas pela primeira vez. Em concreto, sintetizaram-se a (E)-2-(4-(benziloxi)benzilideno)-N-fenil-hidrazina-1-carbotioamida e a (E)-2-(4-(hidroximetill)benzilideno)-N-fenil-hidrazina-1-carbotioamida. Estas moléculas foram usadas como co-ligandos na preparação de três novos complexos de Ruténio(II) família dos heteroquelatos com bipiridina (bpy) a partir do precursor cis-[Ru(bpy)2Cl2], e os ligandos tiossemicarbazona referidos. Todos os compostos (ligandos e complexos), foram caracterizados por espectroscopia de RMN (1H, 13C, 31P, DEPT, 13C, APT e técnicas bidimensionais), Análise Elementar (% C, H, N, S), Espectroscopia de Massa de Ionização por Electro Spray (ESI-MS), espectroscopia de UV-Vis e FTIR. Estudou-se ainda o comportamento redox dos compostos por Voltametria Cíclica de modo a avaliar a o efeito dos ligandos no potencial de oxidação/redução do centro metálico. Verificou-se que os complexos isolados eram do tipo [Ru(II)(bpy)2(HL)][X]2 com X=CF3SO3-,PF6- e HL = ligando tiossemicarbazona neutro coordenado ao ião metálico pelo enxofre na forma tiona e o azoto imínico. A estabilidade dos complexos e respetivos ligandos foi avaliada por espectroscopia UV-VIS em metanol e em metanol/DMEM (meio usado nos ensaios de viabilidade celular). Em metanol ambos os ligandos se mostraram estáveis ao longo de 24h, enquanto que a estabilidade dos complexos variou consoante o complexo, sendo o complexo 3 [Ru(bpy)2(HL2)][CF3SO3]2 o mais estável. Em metanol/DMEM o complexo 1 é mais suscetível de sofrer transformações em solução e é possível que se possa comportar como uma “pró-droga”, enquanto o complexo 2 é estável neste sistema. Os resultados para o complexo 3 indicam que é o mais estável deste grupo (com variações no seu espectro da ordem de 3% ao longo de 24 h). O potencial dos compostos como fármacos (tiossemicarbazona) ou metalofármacos (complexos) foi avaliado através da sua citotoxidade in vitro em linhas celulares A375 (melanoma humano) e MDAMB231 (adenocarcinoma da mama humano triplo negativo). Embora a tiossemicarbazona HL2 testada não apresentasse atividade nestas condições, todos os complexos de ruténio se revelaram ativos para ambos os tipos de células, com excelentes valores de IC50 (inferiores a 10 μM). Os resultados são particularmente interessantes para o complexo 3, [Ru(bpy)2(HL2)][CF3SO3]2, que incorpora a tiossemicarbazona HL2 que não é citotóxica por si e cuja coordenação lhe confere atividade. O complexo 1 [Ru(bpy)2(HL1)][CF3SO3]2 mostrou ser o mais citotóxico nas duas linhas celulares estudadas, com IC50(72h) = 4,4M para as células A375 e IC50(72h) = 1,3 M para as células MDAMB231,estas últimas resistentes à cisplatina e com elevado poder metastático. Estes resultados comprovam o potencial dos compostos preparados neste trabalho, em especial os complexos de ruténio com ligandos tiossemicarbazona, como potenciais metalofármacos com atividade anticancerígena. Este é mais um trabalho que comprova a potencialidade que complexos de ruténio com ligandos tiossemicarbazonas têm, para serem metalofármacos com atividade anticancerígena.Actual data indicates that the number of cancer cases tends to grow, worldwide, estimating that the number of cancer cases and cancer related deaths can duplicate until 2013. If this trend continues, cancer incidency will ascend to 81% on developed countries. Approximately 50% of cancer cases in developed countries are diagnosed on individuals under 65 years old, in part, due to debutrion, sedentarism and alcohol abuse. Even with today’s effective and potent available treatments, the severity of their side effects are very debilitating to the patient, with a negative impact in his quality of lifeand , worth then that,, some some cancers do not respond to the treatments. Within the scope of this master thesis, which main goal was to develop new anti-cancer anti-tumural agents, two organic molecules, belonging to the thiosemicarbazone family, (E)-2-(4-(benziloxi)benzilideno)-N-fenil-hidrazina-1-carbotioamida (HL1) and (E)-2-(4-(hidroximetill)benzilideno)-N-fenil-hidrazina-1-carbotioamida (HL2) were synthetized and characterized, being one of them reported for the first time (HL2). These molecules were used as co-ligands in the preparation of three new ruthenium (II) complexes, of the family of bipyridine heterokelates, using cis-(bpy)2RuCl2 on a first stage, and the previously mentioned thiosemicarbazone ligands. All compounds (ligands and complexes) were characterized by several techniques, such as NMR (1H, 13C, 31P, DEPT-135, 13CAPT and dimensional techniques), Elemental Analysis (% C, H, N, S), Electro Spray Ionization Mass Spectroscopy (ESI-MS), UV-Vis spectroscopy and FTIR. Additionally the study of the redox behaviour of these complexes was performed by Cyclic Voltammetry was used to evaluate the ligands’ role on the metallic center redox potential. From the above studies, we verified that the new complexes belonged to the [Ru(II)(bpy)2(HL)][X]2 type, with X=CF3SO3-,PF6- and HL = thiosemicarbazone ligand coordinated to the metallic ion through its sulphur (in the thione form) and its iminic nitrogen. The complexes and respective ligands stability were evaluated using UV-Vis spectroscopy in methanol and in methanol/DMEM (the cell medium used on the cytotoxicity tests). In methanol both ligands revealed themselves stables through 24h, while for the complexes, the stability varied between them, being complex 3 [Ru(bpy)2(HL2)][CF3SO3]2 the most stable one. In methanol/DMEM, complex 1 is the most susceptible to suffer in solution transformations, and it is envisaged that it may act as a “pro-drug”, while complex 2 is stable in this system. Complex 3 results show that it is the most stable in this group, with variations on its UV-vis spectra about 3% through 24h. The compounds’ potential to act as drugs (thiosemicarbazones) or metalo-drugs (complexes) was evaluated through their in vitro cytotoxicity against A375 (human melanoma) and MDAMB231(breast human adenocarcinoma) cells. Despite the fact that thiosemicarbazone HL2 didn’t show activity in these conditions, all ruthenium complexes revealed active for both cell types, with very good IC50 values (bellow 10 μM). The results were particularly interesting for complex 3, [Ru(bpy)2(HL2)][CF3SO3]2, that incorporates HL2, not cytotoxic by itself, which may be a consequence of the synergetic effect of all the moieties presents in the complex. Complex 1, [Ru(bpy)2(HL1)][CF3SO3]2, was the most cytotoxic on both studied cell lines, with IC50(72h) = 4,4M for A375 cells and IC50(72h) = 1,3 M for MDAMB231 cells, the last ones resistance to cisplatin.. The all syntheses carried out which proved inconclusive or did not lead to the desired product, are a good start to be successful in the future. This is another work that demonstrates the potential use of ruthenium complexes with thiosemicarbazone ligands as anticancer agents