Title:
Zuckerhaltige Metallkomplexe und deren Verwendung
Kind Code:
B4


Abstract:

Zuckerhaltige Metallkomplexe substituierter Polypyridine der allgemeinen Formel I (L1n)(L2m)(L3o)(L4p)(L5q)M+/,embedded imagebestehend aus Liganden L1 bis L5,
wobei zumindest einer dieser Liganden L1 bis L5 ein zuckerhaltiger Ligand ist und die anderen nicht zuckerhaltigen Liganden entweder gleich oder verschieden sein können, und wobei der zumindest eine zuckerhaltige Ligand aus einem Polypyridingrundgerüst (a) und wenigstens einem Zucker (b) besteht, welcher über eine Anbindung (X) mit dem Polypyridingrundgerüst verbunden ist, mit:
n, m, o, p, q (Anzahl des jeweiligen Liganden): 0, 1, 2, 3, 4, 5 sowie bestehend aus einem Metall M+/- beliebiger elektrischer Ladung, welches mit den substituierten Polypyridinen einen stabilen Komplex bildet, dadurch gekennzeichnet, dass Monosaccharide, Di-, Tri- und Oligosaccharide sowie deren Derivate, verzweigt oder unverzweigt, ribosehaltige Nucleoside, Sialylsäure oder zuckerhaltige Mycine an das Polypyridingrundgerüst (a) angebunden sind. embedded image




Inventors:
Gottschaldt, Michael, Dr. (07743, Jena, DE)
Rau, Sven, Dr. (07745, Jena, DE)
Clement, Joachim, Dr. (07749, Jena, DE)
Kroll, Torsten, Dr. (07743, Jena, DE)
Application Number:
DE102007032799A
Publication Date:
08/23/2018
Filing Date:
07/11/2007
Assignee:
Friedrich-Schiller-Universität Jena, 07743 (DE)
Domestic Patent References:
DE69934572T2N/A2007-04-26
DE19811582A1N/A1999-09-23



Foreign References:
EP07206142000-05-24
Other References:
SLIWA, Wanda ; GIREK, Tomasz: Metallocyclodextrins and related species. In: Heterocycles, Vol. 60, 2003, No. 9, S. 2147-2183. - ISSN 0385-5414
Claims:
Zuckerhaltige Metallkomplexe substituierter Polypyridine der allgemeinen Formel I (L1n)(L2m)(L3o)(L4p)(L5q)M+/,embedded imagebestehend aus Liganden L1 bis L5,
wobei zumindest einer dieser Liganden L1 bis L5 ein zuckerhaltiger Ligand ist und die anderen nicht zuckerhaltigen Liganden entweder gleich oder verschieden sein können, und wobei der zumindest eine zuckerhaltige Ligand aus einem Polypyridingrundgerüst (a) und wenigstens einem Zucker (b) besteht, welcher über eine Anbindung (X) mit dem Polypyridingrundgerüst verbunden ist, mit:
n, m, o, p, q (Anzahl des jeweiligen Liganden): 0, 1, 2, 3, 4, 5 sowie bestehend aus einem Metall M+/- beliebiger elektrischer Ladung, welches mit den substituierten Polypyridinen einen stabilen Komplex bildet, dadurch gekennzeichnet, dass Monosaccharide, Di-, Tri- und Oligosaccharide sowie deren Derivate, verzweigt oder unverzweigt, ribosehaltige Nucleoside, Sialylsäure oder zuckerhaltige Mycine an das Polypyridingrundgerüst (a) angebunden sind.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zuckerhaltige Ligand aus einer Bipyridyl-Struktur als Polypyridingrundgerüst (a) embedded imagebesteht, mit:
X-R1 bis X-R4: H und/oder mindestens einem X-R1 bis X-R4 ≠ H, wobei
R1 bis R4: beliebiger zuckerhaltiger Substituent und
X: Anbindung des Rests R1 ... R4 an das Polypyridingrundgerüst (a) des Liganden bedeuten.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zuckerhaltige Ligand aus einer Phenantrolin-Molekül-Struktur als Polypyridingrundgerüst (a) embedded imagebesteht, mit:
X-R1 bis X-R6: H und/oder mindestens einem X-R1 bis X-R6 ≠ H, wobei
R1 bis R6: beliebiger zuckerhaltiger Substituent und
X: Anbindung des Rests R1 ... R6 an das Polypyridingrundgerüst (a) des Liganden bedeuten.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zuckerhaltige Ligand aus einer mit Carbo- oder Heterocyclen in 5,6-Position anelierten Phenantrolinderivat-Struktur als Polypyridingrundgerüst (a) embedded imagebesteht, mit:
X-R1 bis X-R5: H und/oder mindestens einem X-R1 bis X-R5 ≠ H, wobei
R1 bis R5: beliebiger zuckerhaltiger Substituent und
X: Anbindung des Rests R1 ... R5 an das Polypyridingrundgerüst (a) des Liganden bedeuten.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Reste R1 bis R6 ein oder mehrere Monosaccharide oder deren Derivate, z. B. Glucose, Galactose, D-Ribose, Sialylsäure Fucose, Lactose, Fructose, Manosamin, Galactoseamin enthält.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Reste R1 bis R6 ein oder mehrere Disaccharide oder deren Derivate, z. B. Saccharose, enthält.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Reste R1 bis R6 ein oder mehrere Oligosaccharide oder deren Derivate, verzweigt oder unverzweigt, z. B. sulfatierte sLeX, GM1, heparansulfat- und heparinähnliche Oligosaccharide, enthält.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung - S - (Thioether)erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung - NR‘ - (Amin)erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung - O - (Ether)erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung - O - R - O -erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung -S-R-S-erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung - NR‘ - R - NR‘ -erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung - O - R - S -erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung -O - R - NR‘-erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung - S - R -NR‘ -erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über die Verbindung - CH = NR‘ -erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über einen zusätzlichen Einschub einer Acetylengruppe erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über einen zusätzlichen Einschub eines substituierten Benzolrings erfolgt.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über zusätzliche Spacer, beispielsweise ein oder mehrere aromatische oder aliphatische, auch ungesättigte, beliebig substituierte Kohlenwasserstoffe oder Polyether, erfolgt, wobei diese langkettig oder verzweigt zu dendrimeren Strukturen oder auch zu Polymeren verbunden sein können.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht zuckerhaltigen Liganden aus anionische Liganden, wie z. B. Halogenide, Carbonat, Carboxylate, Hydroxylate, oder aus anderen Verbindungen, wie z. B. Carbonyle, Amine, Wasser, Alkohole, Thiole, bzw. aus Kombinationen aus diesen bestehen.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht zuckerhaltigen Liganden aus Verbindungen, wie Dipyrido[3,2-a:2',3'-c]phenazin, 4,4'-dialkyl-2,2'-bipyridinen und 3,5,6,8-tetraalkinyl-1,10-phenanthrolinen, mit speziellen Funktionseigenschaften, wie Interkalation in DNA als Dipyridophenazine, Rndppz, Einstellung der Lipophilie der Komplexe, Einstellung der photophysikalischen Eigenschaften, z. B. Absorptionsmaximum und Lebenszeit der angeregten Zustände, bestehen.

Zuckerhaltige Metallkomplexe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Metalle (M+/-) je nach spezifischen Verwendungseigenschaften des Metallkomplexes insbesondere Ruthenium, Rhenium, Technetium, Rhodium, Iridium, Osmium, Eisen, Platin, Palladium, Zink, Nickel, Kupfer und Cobalt vorgesehen sind.

Verwendung der zuckerhaltigen Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23 als Fluoreszenzmarker in biologischen Systemen, beispielsweise zur Markierung und Detektion von bestimmten Zellen und Zellorganellen sowie Mikroorganismen und Viren.

Verwendung der zuckerhaltigen Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23 als Wirkstoff zur Behandlung von entarteten Zellen, z. B. Krebszellen, solide Tumore, hämatologische Tumoren, disseminierte Tumorzellen, zirkulierende Tumorzellen, rheumatoide Zellen, oder anderen krankheitsrelevanten Zellen, beispielsweise zirkulierende Epithelzellen, Endothelzellen, Spenderzellen, Immunzellen.

Verwendung der zuckerhaltigen Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23 als photoaktives Therapeutikum zur lichtaktivierten bzw. photodynamischen Behandlung von entarteten Zellen, z. B. Krebszellen, solide Tumore, hämatologische Tumoren, disseminierte Tumorzellen, zirkulierende Tumorzellen, rheumatoide Zellen, oder anderen krankheitsrelevanten Zellen, beispielsweise zirkulierende Epithelzellen, Endothelzellen, Spenderzellen, Immunzellen.

Verwendung der zuckerhaltigen Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23 als Diagnostikum zum Nachweis, zur Visualisierung und zur Therapiekontrolle von entarteten Zellen, z. B. Krebszellen, solide Tumore, hämatologische Tumoren, disseminierte Tumorzellen, zirkulierende Tumorzellen, rheumatoide Zellen, oder anderen krankheitsrelevanten Zellen, beispielsweise zirkulierende Epithelzellen, Endothelzellen, Spenderzellen, Immunzellen.

Verwendung der zuckerhaltigen Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23 als Radiotracer zum Nachweis, zur Visualisierung und zur Therapiekontrolle von entarteten Zellen, z. B. Krebszellen, solide Tumore, hämatologische Tumoren, disseminierte Tumorzellen, zirkulierende Tumorzellen, rheumatoide Zellen, oder anderen krankheitsrelevanten Zellen, beispielsweise zirkulierende Epithelzellen, Endothelzellen, Spenderzellen, Immunzellen.

Verwendung der zuckerhaltigen Metallkomplexe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23 als biologischer Wirkstoff, insbesondere als Fungizid, Antibiotikum oder Virostatikum, in biologischen in vivo, ex vivo und in vitro Systemen.

Description:

Die Erfindung betrifft neue zuckerhaltige Metallkomplexe substituierter Polypyridine, die ein oder mehrere zuckerhaltige Liganden aufweisen, beispielsweise zur Verwendung als Wirkstoffe und Therapeutika, zur Behandlung von Zellen, Geweben und Lebewesen sowie zur Bekämpfung und zur Visualisierung von viralen, bakteriellen und Tumor-Krankheiten.

Gemessen an der möglichen strukturellen Vielfalt wurden nur einige wenige Metallkomplexe, welche zuckersubstituierte Polypyridine enthalten, bereits beschrieben, obwohl bekannt ist, dass Saccharide wesentliche Aufgaben bei Erkennungsprozessen in biologischen Systemen übernehmen (M. Mammen, S.-K. Choi, G. M. Whitesides: Polyvalent interactions in biological systems, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 2754-2794).

Die Zuckerreste wurden bisher ausschließlich über Amid- bzw. O-glycosidische Bindungen mit den Polypyridinen verbunden, welche in biologischen Systemen leicht gespalten werden können. Fe-, Re-, Cu- und Co-Komplexe von Boronsäure-substituierten Bipyridinen und Cellubiose bzw. Glucose wurden synthetisiert und hinsichtlich ihrer Herstellung, Induktion von Chiralität und optischen Sensoreigenschaften untersucht (K. Nakashima, S. Shinkai: Sugar-assisted control of tris (2, 2-bipyridine)-metal complexes, Chem. Lett. 1994, 7, 1267-1270; G. Nuding, K. Nakashima, R. Iguchi, T. Ishi-i, S. Shinkai: Induction of Chirality into Metal Complexes by Boronic Acid-Sugar Interactions, Tetrahedron Lett. 1998, 39, 9473-9476; T. Mizuno, M. Takeuchi, I. Hamachi, K. Nakashima, S. Shinkai: A boronic acid-diol interaction is useful for chiroselective transcription of the sugar structure to the Δ-versus Λ-[CoIII(bpy)3]3+ ratio, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2: Phys. Org. Chem. 1998, 10, 2281-2288; V. W.-W. Yam, A. S.-F. Kai: Synthesis and optical sensing properties of a boronic acid appended rhenium(I) complex for sugar, Chem. Commun. 1998, 109-110).

Die Synthese von Ru- und Fe-Komplexen von Terpyridinen, welche direkt O-glycosidisch oder über Glycol- bzw. Tetrafluorbenzol-glycol-Spacer mit Glucose funktionalisiert waren, sowie Untersuchungen zu deren Sabilität gegenüber β-Glucosidase wurden beschrieben (E. C. Constable, B. Kariuki, A. Mahmood: New approaches to sugar-functionalised 2,2':6', 2"-terpyridines based upon tetrafluorophenoxy spacers; crystal and molecular structures of 4'-(tetrafluoro-4-hydroxyphenyl)-2,2':6', 2"-terpyridine and 4'-(4-methoxytetrafluorophenyl)-2,2':6', 2"-terpyridine, Polyhedron 2003, 22, 687-698; E. C. Constable, S. Mundwiler: Metal-ion control of molecular recognition-sugar-functionalised 2, 2': 6', 2"-terpyridines, Polyhedron 1999, 18, 2433-2444).

Weiterhin konnten Fe(II)-Komplexe von 5-Methyl-5'-(N-acetyl-galactose)- bzw. -(N-acetyl-glucose)-substituiertem 2,2'-Bipyridin synthetisiert, deren Struktur aufgeklärt und hinsichtlich ihrer kompetitiven Bindung an isoliertes B4 Lectin sowie ihres Effekts auf die Stereochemie bei der Bildung der Eisenkomplexe untersucht werden (S. Sakai, T. Sasaki: Multivalent Carbohydrate Ligands Assembled on a Metal Template, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 1587-1588; S. Sakai, Y. Shigemasa, T. Sasaki: A Self-Adjusting Carbohydrate Ligand for GalNAc Specific Lectins, Tetrahedron Lett. 1997, 38, 8145-8148; S. Sakai, Y. Shigemasa, T. Sasaki: Iron(II)-assisted assembly of trivalent GalNAc clusters and their interactions with GalNAc-specific lectins, Bull. Chem. Soc. Jap. 1999, 72, 1313-1319).

N-Acetyl-Galactose-enthaltende Bipyridin-Kupferkomplexe, gekoppelt über (-O-CH2-CH2-NH-CO-)-Spacer, und deren Lectin-Bindungseigenschaften konnten beschrieben werden (R. Roy, J.M. Kim: Cu (II)-Self-assembling bipyridyl-glycoclusters and dendrimers bearing the Tn-antigen cancer marker: sytheses and lecitin binding properties, Tetrahedron 2003, 59, 3881-3893).

Von 4,4'-(Triacetyl-Ribose-O-CH2-CH2-O)-substituiertem 2,2'-Bipyridin wurde gezeigt, dass es chirale Induktion bei der Bildung der entsprechenden Eisenkomplexe hervorruft (E. C. Constable, R. Frantz, C. E. Housecroft, J. Lacour, A. Mahmood: Chiral Induction in a Ribose-Decorated Metallostar through Intrinsic and Interionic Diastereomeric Interactions, Inorg. Chem. 2004, 43, 4817-4819).

Erhöhte Lumineszenz, bessere Erkennung von und Bindung an Lectine von Eisen- und Ruthenium-Bipyridin-Komplexen konnte durch die O-glycosidische Anbindung von Monosacchariden (Glucose, Galactose, Mannose) oder eines Disaccharides über langkettige Spacer durch Diamidfunktionen erreicht werden (S. Kojima, T. Hasegawa, T. Yonemura, K. Sasaki, K. Yamamoto, Y. Makimura, T. Takahashi, T. Suzuki, Y. Suzuki, K. Kobayashi: Ruthenium complexes carrying a disialo complex-type oligosaccharide: enzymatic synthesis and its application to a luminescent probe to detect influenca viruses, Chem. Commun. 2003, 11, 1250-1251; T. Hasegawa, T. Yonemura, K. Matsuura, K. Kobayashi: Artificial Metalloglycoclusters: Compact Saccharide Shell to Induce High Lectin Affinity as Well as Strong Luminescence, Bioconjugate Chem. 2003, 14, 728-737; T. Hasegawa, T. Yonemura, K. Matsuura, K. Kobayashi: Artificial Metalloglycoclusters: Compact Saccharide Shell to Induce High Lectin Affinity as Well as Strong Luminescence, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 3989-3992; T. Hasegawa, K. Matsuura, K. Kobayashi: Glucosylated Tris-bipyridine Ferrous Complexes: Construction of Hexavalent Saccharide Clusteres via Self-Assembly and Their Recognition by Lectin, Chem. Lett. 2000, 5, 466-467).

Darüberhinaus ist die Synthese von Galactose-enthaltenden 6,6'-funktionalisierten Bipyridinen über verschiedene Spacer sowie deren Komplexierung mit Zink- und Kupferionen gezeigt worden (S. Orlandi, R. Annunziata, M. Benaglia, F. Cozzi, L. Manzoni: Synthesis of some oligopyridine-galactose conjugates and their metal complexes: a simple entry to multivalent sugar ligands, Tetrahedron Lett. 2005, 61, 10048-10060).

Ein N-Acetyl-glucose substituierter Terpyridin-Europiumkomplex wurde verwendet, um die Wechselwirkung mit bestimmten Lymphozyten zu studieren (K. Blomberg, A.-C. Ulfstedt: Fluorescent europium chelates as target cell markers in the assessment of natural killer cell cytotoxicity, J. Immunol. Methods 1993, 160, 27-34).

Weiterhin finden sich Beispiele für Polypyridyl-Metallkomplexe, an welche α- oder β-Cyclodextrine gebunden wurden. Einen entsprechenden Überblick zu Cyclodextrinmodifizierten Polypyridin-Metallkomplexen geben Sliwa & Girek (W. Sliwa, T. Girek: Metallocyclodexdrines and related species; Heterocycles 2003, 60, 2147-2183). Terpyridin-Rutheniumkomplexe fanden Anwendung zur Untersuchung von Wirt-Gast-Chemie als lumineszente Sonden und bei der Erforschung von photoinduzierten Prozessen, entsprechende Eisenkomplexe mit Erkennungsfunktion für zirkularen Dichroismus (J. M. Haider, M. Chavarot, S. Weidner, I. Sadler, R. M. Williams, L. De Cola, Z. Pikramenou: Metallocyclodextrins as Building Blocks in Noncovalent Assemblies of Photoactive Units for the Study of Photoinduced Intercomponent Processes, Inorg. Chem. 2001, 40, 3912-3921; M. Chavarot, Z. Pikramenou: An efficient synthesis of versatile terpyridine analogues for cyclometallated luminescent cyclodextrins, Tetrahedron Lett. 1999, 40, 6865-6868; S. Weidner, Z. Pikramenou: Photoactive ruthenium(II) cyclodextrins responsive to guest binding, Chem. Commun. 1998, 14, 1473-1474; J. M. Haider, Z. Pikramenou: Metal assembly of cyclodextrin recognition sites, Eur. J. Inorg. Chem. 2001, 1, 189-194. (2001), (1), 189-194).

Entsprechende Bipyridin-Ru-Derivate konnten synthetisiert werden und Studien zum Elektronen- und Energietransfer wurden veröffentlicht (R. Deschenaux, T. Ruch, P.-F. Deschenaux, A. Juris, R. Ziessel: Synthesis, characterization, and electrochemical and photophysical properties of rhenium(I) and ruthenium(II) complexes of 2,2'-bipyridine ligand functionalized β-cyclodextrins, Helv. Chim. Acta 1995, 78, 619-628; D. Armspach, D. Matt, A. Harriman: The first RuII bipyridyl-capped cyclodextrin: Evidence of electrontransfer through the cavity, Eur. J. Inorg. Chem. 2000, 6, 1147-1150; H. Takashima, Y.-Z. Hu, K. Sano, S. Shinkai, S. Oishi, I. Hamachi: Supramolecular construction of covalently and noncovalently-linked photoinduced electron transfer systems in myoglobin scaffold, Electrochemistry 2001, 69, 942-945; H. F. M. Nelissen, M. Kercher, L. De Cola, M. C. Feiters, R. J. M. Nolte: Photoinduced electron transfer between metal-coordinated cyclodextrin assemblies and viologens, Chem. Eur. J. 2002, 8, 5407-5414; J. A. Faiz, R. M. Williams, M. J. J. Pereira Silva, L. De Cola, Z. Pikramenou: A unidirectional energy transfer cascade process in a ruthenium junction self-assembled by alpha- and betacyclodextrins, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4520-4521).

Ir-, Re-, Rh-, Ag- und Pd-Komplexe cyclodextrinsubstituierter Bipyridine wurden als photo- und elektroaktive Rezeptoren und zum Einschluss von Übergangsmetallionen hergestellt und untersucht (N. Bruegger, R. Deschenaux, T. Ruch, R. Ziessel: A new class of photo- and electroactive receptors: synthesis of a 2,2'-bipyridyl ligand functionalized β-cyclodextrin and its iridium(III), rhodium(III), and rhenium(I) complexes, Tetrahedron Lett. 1992, 33, 3871-3874; R. Deschenaux, M. M. Harding, T. Ruch: Synthesis and a high field NMR study of a 2,2'-bipyridyl substituted β-cyclodextrin and its luminescent rhenium(I) metal complex, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2: Phys. Org. Chem. 1993, 7, 1251-1258; R. Deschenaux, A. Greppi, T. Ruch, H.-P. Kriemler, F. Raschdorf, R. Ziessel: Bipyridine-coupled permethylated β-cyclodextrin, Tetrahedron Lett. 1994, 35, 2165-2168; F. Venema, C. M. Baselier, E. van Dienst, B. H. M. Ruel, M. C. Feiters, J. F. J. Engbersen, D. N. Reinhoudt, R. J. M. Nolte: Synthesis and binding properties of novel cyclodextrin dimers, Tetrahedron Lett. 1994, 35, 1773-1776; D. Armspach, D. Matt, N. Kyritsakas: Anchoring a helical handle across a cavity: the first 2,2'-bipyridyl-capped α-cyclodextrin capable of encapsulating transition metals, Polyhedron 2001, 20, 663-668).

Als biomimetische Katalysatoren bzw. Modellsysteme für die Photosynthese wurden derartige Zn-, Cu-, Ni- bzw. gemischte Ru-Mn-Komplexe untersucht (R. Breslow, N. Nesnas: Burst kinetics and turnover in an esterase mimic, Tetrahedron Lett. 1999, 40, 3335-3338; N. Van Hoof, T. E. Keyes, A. McNally, N. R. Russell, R. J. Forster: Preparation of a novel β-CD-dimanganese complex with covalently bound photosensitizer, Chem. Commun. 2001, 13, 1156-1157).

Zusammenfassend kann zu den Metallocyclodextrinen bemerkt werden, dass sie aufgrund der interessanten Wirt-Gast-Chemie zwar vielfältig anwendbare Eigenschaften aufweisen (z.B. als Katalysatoren oder Sonden eingesetzt werden können), dass aber keine durch die Cyclodextrinreste vermittelte selektive Anbindung an biologische Rezeptoren oder an Zellen beschrieben sind.

Polypyridin-Ru-Komplexe von nicht-zuckerhaltigen Liganden sind bekannt dafür, dass sie mit isolierter DNA wechselwirken, indem sie in diese interkalieren. Dies kann z.B. der Fall sein für Dipyrido[3,2-a:2',3'-c]phenazin (A. E. Friedman, J.-C. Chambron, J.-P. Sauvage, N. J. Turro and J. K. Barton: A molecular light switch for DNA: Ru(bpy)2(dppz)2+, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4960), 4,4'-dialkyl-2,2'-bipyridinen (S. Rau, T. Büttner; C. Temme, M. Rüben, H. Görls, D. Walther, M. Duati, S. Fanni, J.G. Vos: A Bibenzimidazole-Containing Ruthenium(II) Complex Acting as a Cation-Driven Molecular Switch, Inorg. Chem. 2000, 39, 1621-1624) sowie 3,5,6,8-tetraalkinyl-1,10-phenanthrolinen (S. Rau, K. Lamm, H. Görls, J. Schöffel, D. Walther: Bi- and trinuclear oxalamidinate complexes of palladium as catalysts in the copper-free Sonogashira reaction and in the Negishi reaction, J. Organomet. Chem. 2004, 689, 3582-3592).

DE19811582A1 offenbart Metallkomplexe, die an biologische Substanzen gekoppelt sind und im Substituenten hydrophile Gruppen enthalten. Für die erfindungsgemäße Anwendung zur Verstärkung von Elektroluminiszenz-Signalen müssen diese hydrophilen Gruppen dort im pH-Wert-Bereich von 6 bis 8 überwiegend in ionischer Form vorliegen. Dies ist für Hydroxylgruppen von Mono- bzw. Oligosacchariden nicht gegeben. Daher sind auch keine spezifischen Interaktionen der beschriebenen Elektoluminiszenz-Sonden mit Saccharid-elevanten Zielmolekülen (etwa z.B. Lectinen oder spezifischen Zellen) beschrieben. Die beschriebenen Arten der Anbindung der biologischen Moleküle übder die geladenen Linker an die Metallkomplexe basieren zudem auf Verfahren der Peptid-Kopplungschemie und führen zu Konjugaten mit mindestens einer enthaltenen Amidbindung. In realer biologischer Umgebung (sowohl in vitro als auch in vitro) kann dies zur Instabilität der offenbarten Konjugate führen.

Photoaktive Therapeutika werden durch Licht in ihrer Wirkung auf Zellen so beeinflusst, dass sie programmierten Zelltod (Apoptose), eine Zerstörung der Zelle (Nekrose) oder die Hemmung der Zellteilung bewirken (Roeder B. Photosensibilisatoren in der Photodynamischen Therapie, Kapitel in: H.P. Berlien, H. Müller, ed. Angewandte Lasermedizin; München-Landsberg: ecomed Verlag, 6. erg.Aufl., 1993). Zu diesem Zweck müssen die photoaktiven Therapeutika mit Licht wechselwirken können. Eine Vielzahl von Verbindungen ist bekannt, die diese Eigenschaften besitzen so z. B. verschiedene Porphyrine (P. Babilas, S. Karrer, A. Sidoroff, M. Landthaler, R.-M. Szeimies: Photodynamic therapy in dermatology - an update, Photodermatol Photo 2005, 21, 142-149), Phtalocyanine (S.-M. Chiu, L.-Y. Xue, K. Azizuddin, N. L. Oleinick: Photodynamic therapy-induced death of HCT 116 cells: Apoptosis with or without Bax expression, Apoptosis 2005, 10, 1357-1368) und mehrkernige Metallkomplexe (P.D. Thacker: Smart bombs: the next generation of PDT, Drug Discovery Today, 2003, vol 5, no 8, p 190). Allen diesen photoaktiven Therapeutika ist gemein, dass sie Lichtenergie aufnehmen und dadurch in einen elektronisch angeregten Zustand versetzt werden. Dieser angeregte Zustand kann entweder direkt mit Zellkomponenten so wechselwirken, dass deren Funktion stark eingeschränkt wird (Brunner, J.; Barton, J. K: Site-specific DNA photocleavage by rhodium intercalators analyzed by MALDI-TOF mass spectrometry, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6772-6773) oder er sensibilisiert die Bildung von Singulett Sauerstoff. Singulett Sauerstoff ist sehr reaktiv und führt zu irreversiblen Schädigungen von Zellorganellen und damit zum Zelltod (W.-H. Chan, J.-S. Yu, S.-D. Yang: Apoptotic signalling cascade in photosensitized human epidermal carcinoma A431 cells: involvement of singlet oxygen, c-jun N-terminal kinase, caspase-3 and p21-activated kinase 2, Biochem. J. 2000, 351, 221-232). Die letztgenannte Möglichkeit ist die molekulare Basis der photodynamischen Therapie.

Ein großes Problem bereitet bei den herkömmlichen DNA-Interkalatoren und photoaktiven Therapeutika ihre mangelnde Selektivität für die zu beeinflussenden Zellen, welches zu schweren Nebenwirkungen, wie extrem erhöhter Lichtempfindlichkeit und durch Sonnenlicht ausgelöste schwere Verbrennungen der Haut, führen kann. Weitere Nachteile bestehen in der Instabilität der meisten photoaktiven Therapeutika gegenüber Singulett Sauerstoff oder ihrer nur sehr schlechten Ausbeute an photochemisch hergestelltem Singulett Sauerstoff.

In allen bisher beschriebenen Fällen erfolgte die Anbindung der Zuckerbausteine über Amidbindungen oder O-glycosidisch, obwohl bekannt ist, dass diese Arten von Bindungen in vivo leicht durch entsprechende Enzyme gespalten werden können (J. P. Horwitz, J. Chua, R. J. Curby, A. J. Tomson, M. A. Da Rooge, B. E. Fisher, J. Mauricio, I. Klundt: Substrates for cytochemical demonstration of enzyme activity. I. Substituted 3-indolyl β-D-glycopyranosides, J. Med. Chem. 1964, 7, 574-575; J. A. R. Mead, J. N. Smith, R. T. Williams: Studies in detoxication. 67. The biosynthesis of the glucuronides of umbelliferone and 4-methylumbelliferone and their use in fluorimetric determination of beta-glucuronidase, Biochem. J. 1955, 61, 569-74). Zudem ist über die Verwendung von Metallkomplexen zuckersubstituierter Polypyridinliganden z. B. als Therapeutika gegen Krebs, photoaktive Reagenzien gegen Bakterien oder selektive lichtemmitierende Sonden in biologischen Systemen bisher nichts bekannt geworden.

Daraus ergibt sich:

  1. 1. Polypyridinliganden eignen sich sehr gut, verschiedenste Metallionen zu komplexieren und verleihen den gebildeten Komplexen spezielle Eigenschaften, wie z. B. katalytische Aktivität oder Lumineszenz.
  2. 2. Für die Verwendung in biologischen Systemen weisen bisher bekannte Polypyridin-Metall-Komplexe keine oder nur ungenügende Selektivität auf.
  3. 3. Neben ihrer Aufgabe als Energielieferanten und -speicher spielen Zucker eine herausragende Rolle bei vielen selektiven biologischen Prozessen, wie z. B. der Zell-Zell-Erkennung.
  4. 4. Es sind bisher keine zuckersubstituierten Polypyridinliganden bekannt, von welchen eine ausreichende Stabilität in vivo erwartet werden kann.
  5. 5. Keiner der wenigen bisher beschriebenen zuckerhaltigen Polypyridin-Metallkomplexe konnte hinsichtlich seiner selektiven Bindung, Aufnahme und Wirkungsweise gegenüber lebenden Zellen oder Organismen untersucht werden.

Es gelang bisher nicht, spezielle substituierte Metall-Komplexe herzustellen, welche diese vorgenannten Nachteile nicht aufweisen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, neue stabile zuckersubstituierte Metallkomplexe herzustellen, welche eine anwendungsspezifische Selektivität der Wechselwirkung dieser Substanzen mit bestimmten Zellen, Geweben oder Organismen ermöglichen.

Insbesondere sollen durch möglichst einfache und aufwandgeringe Strukturänderungen der zuckersubstituierten Metallkomplexe unterschiedlichste Anwendungsmöglichkeiten erzielt werden können.

Beispielsweise sollen photodynamisch aktive Metallkomplexe in die Lage versetzt werden, selektiv nur durch bestimmte Zellen aufgenommen oder gebunden zu werden und dadurch eine zielgerichtete Wirkung (targeted therapy) zu ermöglichen. Die von der Wirkung beeinflussbaren zuckersubstituierten Metallkomplexe sollen als neue therapeutische Wirkstoffe zur Behandlung von viralen und bakteriellen Krankheiten sowie speziell von Tumorerkrankungen zuverlässig, selektiv, schnell und ortsaufgelöst sowie möglichst ohne störende Nebenwirkungen eingesetzt werden können.

Überraschend wurde gefunden, dass Metall-Komplexe substituierter Polypyridine der allgemeinen Formel I (L1n)(L2m)(L3o)(L4p)(L5q)M+/,embedded imagewobei zumindest einer dieser Liganden L1 bis L5 ein zuckerhaltiger Ligand ist und die anderen nicht zuckerhaltigen Liganden entweder gleich oder verschieden sein können, wobei der zumindest eine zuckerhaltige Ligand aus einem Polypyridingrundgerüst (a) und wenigstens einem Zucker (b) besteht, welcher über eine Anbindung (X) mit dem Polypyridingrundgerüst (a) verbunden ist, sowie bestehend aus einem Metall M+/- beliebiger elektrischer Ladung, welches mit den substituierten Polypyridinen einen stabilen Komplex bildet, dadurch gekennzeichnet, dass Monosaccharide, Di-, Tri- und Oligosaccharide sowie deren Derivate, verzweigt oder unverzweigt, ribosehaltige Nucleoside, Sialylsäure oder zuckerhaltige Mycine an das Polypyridingrundgerüst (a) angebunden sind.

Diese Metall-Komplexe sind in der Lage, in Abhängigkeit vom verwendeten Zuckerrest mit unterschiedlicher Selektivität an unterschiedliche Zellen zu binden und dort aufgenommen werden.

Die Indices n, m, o, p, q der Liganden L1 bis L5 kennzeichnen dabei die Anzahl des jeweiligen Liganden und nehmen entsprechend natürliche Werte zwischen „0“ (Ligand nicht vorhanden) und „5“ (Ligand fünfmal vorhanden) ein.

In 1 ist der Aufbau der zuckersubstituierten Liganden anhand ausgewählter Beispiele für das Polypyridingrundgerüst (a), für die Zuckerderivate (b) und für die Anbindung (X) der Zuckerderivate (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) dargestellt, ohne den Schutzumfang der Erfindung auf diese ausgewählten Beispiele zu beschränken.

Als Polypyridingrundgerüste (a) sind in 1 Bipyridyl-Moleküle (Typ 1) und Phenantrolin-Moleküle (Typ 2) aber auch mit Carbo- oder Heterocyclen in 5,6-Position anelierte Phenantrolinderivate (Typ 3) dargestellt, welche an einer oder mehreren Stellen auf unterschiedliche Weise mit zuckerhaltigen Resten substituiert sein können.

Die bezeichneten Zucker (b) stellen in einem oder in mehreren der Reste R1-R6 gebundene Saccharide dar. Mit der Erfindung werden folgende Zucker und deren Derivate sowie deren Kombination beansprucht, welche sich auf an sich bekannte Weise an das Polypyridingrundgerüst (a) der bzw. der Liganden vom Metallkomplex anbinden lassen: Monosaccharide (z. B. Aldo- und Keto-Formen der Heptosen, Hexosen, Pentosen, Tetrosen und Triosen) sowie deren Derivate (z. B. Carbonsäureester, Alkylether, Sulfate, Sulfonsäureester, Phosphate, Phosphorsäureester, Carboxyalkylderivate, Acetale, Ketale, Nitrate, Halogenide) in allen möglichen Kombinationen und stereochemischer Anordnung sein. Weiterhin können Di-, Tri- und Oligosaccharide sowie deren Derivate, verzweigt oder unverzweigt, über die Anbindung (X) an das Polypyridingrundgerüst (a) gebunden sein. Gleiches gilt beispielsweise für ribosehaltige Nucleoside. Auch können biologisch relevante Saccharidderivate, wie z. B. Sialylsäure und zuckerhaltige Mycine, enthalten sein.

Die Anbindung des Zuckers (b) über X (vgl. 1) an das Polypyridingrundgerüst (a) erfolgt durch glycosidische Bindung als C-, N- oder S-Glycoside sowie über andere an der Zuckerverbindung enthaltene Hydroxyl-, Amino-, Carboxyl- oder Thiolgruppen. Die Zuckerreste können direkt (X = O, S, NH oder CH2) an das Polypyridingrundgerüst (a) gebunden sein. Möglich ist auch eine Anbindung (X) des Zuckers (b) an das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckerhaltigen Liganden über einen zusätzlichen Einschub, beispielsweise über eine Acetylengruppe oder einen substituierten Benzolring. Auch kann die Anbindung (X) über zusätzliche an sich bekannte Spacer erfolgen. Diese können aus ein oder mehreren aromatischen oder aliphatischen, auch ungesättigten, beliebig substituierten Kohlenwasserstoffen oder Polyethern bestehen. Weiterhin können diese langkettig oder verzweigt zu dendrimeren Strukturen oder zu Polymeren verbunden sein.

Alle nicht zuckerhaltigen Liganden können beliebig, d. h. entweder gleich oder verschieden, sein. Dies können anionische Liganden, wie z. B. Halogenide, Carbonat, Carboxylate, Hydroxylate, oder weitere, wie z. B. Carbonyle, Amine, Wasser, Alkohole, Thiole und Kombinationen daraus, sein. Weiterhin können diese nicht zuckerhaltigen Liganden auch spezifische Funktionen besitzen, wie beispielsweise Interkalation in DNA als Dipyridophenazine, Rndppz, Einstellung der photophysikalischen Eigenschaften, wie z. B. Absorptionsmaximum und Lebenszeit der angeregten Zustände.

Die komplexierten Metalle werden über das Polypyridingrundgerüst (a) des zuckersubstituierten Liganden gebunden und verleihen dem Komplex spezifischen Eigenschaften, welche ebenfalls die Verwendung mitbestimmen. Komplexierte Metalle können alle sein, auch in verschiedenen Oxidationsstufen, welche mit Polypyridinen eine Verbindung eingehen, wie z. B. Ruthenium, Rhenium, Technetium, Iridium, Osmium, Eisen, Platin, Palladium, Zink, Nickel oder Kupfer.

Vorteilhaft ist, dass die Verknüpfung der Zuckerbausteine mit den Polypyridingrundgerüsten zur Herstellung der jeweiligen zuckersubstituierten Liganden sowie die Umsetzung mit metallhaltigen Reagenzien zu den entsprechenden aktiven MetallKomplexen mittels an sich bekannter Reagenzien und Reaktionsmechanismen durchgeführt werden kann. Auf diese Weise kann die Synthese quasi modular gestaltet werden, so dass sehr universell handhabbare sowie je nach bestimmungsgemäßem Einsatz und Verwendungszweck eine Vielfalt von unterschiedlich substituierten Verbindungen hergestellt werden kann, die eine sehr hohe Biokompatibilität zeigen. Durch gezielte Einflussnahme auf Löslichkeit und Wechselwirkung mit Lösungsbestandteilen, wie Anionen und Kationen, können Absorptionseigenschaften und Eigenschaften des angeregten Zustands, wie z. B. Lebenszeit desselben, so verändert und angepasst werden. Auf diese Weise ist entsprechend dem vorgesehenen Verwendungszweck eine gezielte Beeinflussung und Optimierung der biologischen bzw. medizinischen Wirkung möglich.

Es wurde auch festgestellt, dass die nach der allgemeinen Formel I erhaltenen unterschiedlichsten Substanzen über eine ausreichende chemische Stabilität, Absorbanz und Beständigkeit des angeregten Zustandes verfügen, die durch das Metallzentrum definiert wird.

Der oder die jeweiligen zuckerhaltigen Liganden der in der allgemeinen Formel I angegebenen Liganden L1n, L2m, L3o, L4p, L5q ermöglichen in der beschriebenen „modularen“ oder auch „bausteinartigen“ Weise mit ihrer Anzahl und Art der Zucker-Polypyridin-Bindungen überraschend eine Beeinflussung sowohl der Art der Wirkung als auch deren Ausmaß und des lokalen zellspezifischen Ortes der beabsichtigten speziellen Wechselwirkung des vorgeschlagenen zuckerhaltigen Metallkomplexes mit molekularen Komponenten der Zelle, wie beispielsweise DNA oder komplexen Gebilden, wie z. B. Multiproteinrezeptoren der Zelloberfläche. Dies kann z. B. die Bindung an einen Rezeptor oder die endozytotische Aufnahme des Metallkomplexes zur Folge haben. Weiterhin kann durch den oder die zuckersubstituierten Liganden gezielt Einfluss auf das Löslichkeitsverhalten, die Biokompatibilität und die Toxizität der resultierenden Liganden und Metallkomplexe genommen werden.

Bestrahlung mit Licht bestimmter Wellenlängen kann zur Wachstumshemmung oder Apoptose bzw. Nekrose der entsprechenden Zelle führen. Hierbei läuft einer der oben aufgeführten Schritte bei bestimmten Zellen bevorzugt im Verhältnis zu anderen Zellen ab, so dass eine selektive Erhöhung der Wachstumshemmungs-, Apoptose- bzw. Nekrose-Rate dieser Zellen erfolgt.

Aus diesen durch den oder die zuckersubstituierten Liganden bestimmbaren Eigenschaften und Wirkungen des erfindungsgemäßen Metallkomplexes der allgemeinen Formel I ergeben sich auch die in den Unteransprüchen spezifizierten Verwendungsmöglichkeiten, insbesondere als Fluoreszenzmarker in biologischen Systemen, als Wirkstoff zur Behandlung von entarteten oder anderen krankheitsrelevanten Zellen, als photoaktives Therapeutikum zur lichtaktivierten bzw. photodynamischen Behandlung solcher Zellen, als Diagnostikum oder Radiotracer zum Nachweis, zur Visualisierung und zur Therapiekontrolle von anormalen Zellen und als Fungizid, Antibiotikum oder Virostatikum in biologischen in vivo, ex vivo und in vitro Systemen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei der Schutzumfang der Erfindung nicht auf diese beschränkt ist.

Es zeigen:

  • 1: Aufbau der zuckersubstituierten Liganden
  • 2: Beispiele für die Synthese zuckerhaltiger Polypyridinliganden mit biologisch stabilen Thioglycosid-Bindungen
  • 3: Synthese von zuckersubstituierten Rutheniumkomplexen
  • 4: Synthese von zuckersubstituierten Rheniumkomplexen
  • 5: Aufnahme von zuckersubstituierte Rutheniumkomplexe in Zellen und Fluoreszenzmarkierung von Zellen
  • 6: Hemmung der Proliferation von MCF7 durch zuckersubstituierte Rutheniumkomplexe in unbestrahltem Zustand
  • 7: Hemmung der Proliferation von MCF7 durch zuckersubstituierte Rutheniumkomplexe - Effekt der Bestrahlung
  • 8: Hemmung der Proliferation durch zuckersubstituierte Rutheniumkomplexe - Vergleich von MCF7 und HBMEC

Synthesebeispiele für zuckerhaltige Metallkomplexe:

In den Ausführungsbeispielen 1 bis 6 werden Synthesefälle für zuckerhaltige Polypyridinliganden, hier mit ausgewählten biologisch stabilen Thioglycosid-Bindungen anhand von acetylgeschützten Liganden (L1_1 bis L1_3 in 1) sowie von ungeschützten Liganden (L1_1' bis L1_3' in 1) dargestellt.

Ausführungsbeispiel 1:Synthese von 4,4'-Bis[(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridinen (acetylgeschützter Ligand L1_1 in Fig. 2, R = Ac)

Zu einer Lösung von 902 mg (2.637 mmol) von 4,4'-Dibromo-2,2'-bipyridin in DMF werden 2.114 g (5.801 mmol) von 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-β-D-glucopyranosyl-thiol und 2 g Na2CO3 gegeben. Die Suspension wird bei Raumtemperatur für zwei Tage gerührt. Nach Entfernung des Lösungsmittels wird der Rückstand mit Essigester und Wasser extrahiert, die organische Phase über Natriumsulfat getrocknet und eingeengt. Nach säulenchromatographischer Reinigung des Rohprodukts (Essigester/Hexan 3:2, Rf0.56) erhält man 800 mg (86 %) des gewünschten Produktes als weißen Feststoff.

1H NMR (400 MHz, CDCl3): 8.61 (d, 2H, H-6", J6",5" 4.9 Hz), 7.30 (dd, 2H, H-5"), 8.39 (s, 2H, H-3"), 4.37 (d, 2H, H-1, J1,2 9.8 Hz), 5.16 (t, 2H, H-2, J2,3 9.0 Hz), 5.10 (t, 2H, H-3, J3,4 9.5 Hz), 5.09 (t, 2H, H-4, J4,5 9.5 Hz), 3.69 (ddd, 2H, H-5, J5,6 4.2 Hz, J5,6' 2.9 Hz), 4.19-4.27 (m, 4H, H-6, H-6'), 4.04 and 3.85 (2d, 4H, CH2, JH,H 13.4 Hz), 2.10, 2.04, 2.02, 1.99 (4s, 24H, CH3-acetyl).

13C NMR (CDCl3): 170.4, 169.8, 169.1 (CO-acetyl), 155.8 (C2"), 149.3 (C6"), 147.0 (C4"), 124.0 (C5"), 121.3 (C3"), 81.8 (C1), 75.8 (C2); 73.6 (C3); 69.7 (C4), 68.1 (C5), 61.9 (C6), 32.8 (S-CH2-), 20.7 (CH3-acetyl).

ESI-MS: m/z (%): 931.26 (100) [M+Na]+, 1839.53 (5) [2M+Na]+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C40H48N2O18S2: C 52.86, H 5.32, N 3.08 gefunden: C 52.76, H 5.33, N 3.01

Ausführungsbeispiel 2:Synthese von 4,4'-Bis[(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridinen (acetylgeschützter Ligand L1_2 in Fig. 2, R = Ac)

Die Synthese erfolgt entsprechend Ausführungsbeispiel 1 unter Verwendung von 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl-thiol.

1H NMR (250 MHz, CDCl3): 8.59 (d, 2H, H-6", J6",5" 4.9 Hz), 7.29 (dd, 2H, H-5"), 8.39 (d, 2H, H-3"), 4.36 (d, 2H, H-1, J1,2 9.9 Hz), 5.29 (t, 2H, H-2, J2,3 10.0 Hz), 4.98 (dd, 2H, H-3, J3,4 3.4 Hz), 5.41 (dd, 2H, H-4, J4,5 0.9 Hz), 3.92 (dd, 2H, H-5, 75,66.6 Hz), 4.13 (d, 4H, H-6), 4.04 and 3.85 (2d, 4H, CH2, JH,H 13.5 Hz), 2.15, 2.04, 2.03, 1.95 (4s, 24H, CH3-acetyl). 13C NMR (CDCl3): 170.3, 170.2, 169.9, 169.6 (CO-acetyl), 156.1 (C2"), 149.4 (C6"), 147.5 (C4"), 124.1 (C5"), 121.5 (C3"), 82.5 (C1), 74.6 (C2); 71.7 (C3); 67.3 (C4), 67.0 (C5), 61.4 (C6), 32.8 (S-CH2-), 21.0, 20.7, 20.6, 20.5 (CH3-acetyl). ESI-MS: m/z (%): 931.23 (100) [M+Na]+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C40H48N2O18S2: C 52.86, H 5.32, N 3.08, S 7.06 gefunden: C 52.80, H 5.27, N 3.05, S 6.88

Ausführungsbeispiel 3:Synthese von 4,4'-bis[(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-mannopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridinen (acetylgeschützter Ligand L1_3 in Fig. 2, R = Ac)

Die Synthese erfolgt unter Verwendung von 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-β-D-mannopyranosylthioacetat durch insitu Abspaltung der Thioacetatgruppe mit einem Molequivalent Diethylamin bei 0°C in DMF und anschließender Umsetzung analog zu 1.

1H NMR (400 MHz, CDCl3): 8.63 (d, 2H, H-6", J6",5" 4.9 Hz), 7.30 (dd, 2H, H-5"), 8.37 (d, 2H, H-3"), 5.11 (d, 2H, H-1, J1,2 1.2 Hz), 5.24-5.33 (m, 6H, H-2, H-3, H-4), 4.37 (m, 2H, H-5, J5,6 5.4 Hz, J5,6'2.2 Hz), 4.31 (dd, 2H, H-6, J6,6' 12.2 Hz), 4.03 (dd, 2H, H-6'), 3.87 and 3.79 (2d, 4H, CH2, JH,H 13.9 Hz), 2.14, 2.12, 2.05, 1.98 (4s, 24H, CH3-acetyl).

13C NMR (CDCl3): 170.3, 169.5, (CO-acetyl), 155.9 (C2"), 149.3 (C6"), 146.9 (C4"), 123.9 (C5"), 121.3 (C3"), 81.4 (C1), 70.3 (C2); 69.5 (C3); 69.1 (C4), 66.0 (C5), 62.3 (C6), 33.8 (S-CH2-), 20.9 (CH3-acetyl).

ESI-MS: m/z (%): 931.23 (100) [M+Na]+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C40H48N2O18S2: C 52.86, H 5.32, N 3.08 gefunden: C 52.61, H 5.40, N 2.94

Zur Synthese der ungeschützten Liganden L1_1' bis L1_3' in 1) werden jeweils 1.09 g (1.2 mmol) des jeweiligen peracetylierten Liganden in 50 ml Methanol gelöst und mit 200 mg Natriummethanolat versetzt. Die Lösung wird 12 h bei Raumtemperatur gerührt und der gebildete weiße Niederschlag abgesaugt sowie mit Methanol gewaschen.

Ausführungsbeispiel 4:Synthese von 4,4'-bis[(β-D-glycopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridinen (ungeschützter Ligand L1_1' in Fig. 2, R = H)

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): 8.58 (d, 2H, H-6", J6",5" 5.1 Hz), 7.41 (dd, 2H, H-5"), 8.38 (s, 2H, H-3"), 4.04 (d, 2H, H-1, J1,2 9.8 Hz), 4.72 (t, 2H, H-2), 4.96 (s, 2H, H-3, J3,4 9.5 Hz), 5.06 (s, 2H, H-4), 5.17 (s, 2H, H-5), 3.74 (dd, 2H, H-6, J5,6 5.4 Hz, J6,6' 11.78 Hz), 3.46 (dd, 2H, H-6'), 4.03 und 3.90 (2d, 4H, CH2, JH,H 13.1 Hz);
13C NMR (DMSO): 155.0 (C2"), 149.0 (C6"), 148.7 (C4"), 124.5 (C5"), 120.9 (C3"), 83.0 (C1), 81.1 (C2); 78.1 (C3); 73.1 (C4), 70.1 (C5), 61.3 (C6), 31.5 (S-CH2-).

ESI-MS: m/z (%): 595.15 (100) [M+Na]+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C24H32N2O10S2: C 50.34, H 5.63, N 4.89 gefunden: C 47.66, H 5.92, N 3.75

Ausführungsbeispiel 5:Synthese von 4,4'-bis[(β-D-galactopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridinen (ungeschützter Ligand L1_2' in Fig. 2, R = H)

1H NMR (400 MHz, DMF-d7): 8.65 (d, 2H, H-6", 76",5" 4.9 Hz), 7.51 (dd, 2H, H-5"), 8.53 (s, 2H, H-3"), 4.27 (d, 2H, H-1, J1,2 10.4 Hz), 3.64 (t, 2H, H-2, J2,3 9.3 Hz), 3.45 (dd, 2H, H-3, J3,4 3.2 Hz), 3.91 (d, 2H, H-4), 3.56 (t, 2H, H-5, J5,6, J5,6' 6.2 Hz), 3.83 (dd, 2H, H-6', J6,6' 11.1 Hz), 3.75 (dd, 2H, H-6), 4.15 und 3.99 (2d, 4H, S-CH2, JH,H 13.4 Hz); 13C NMR (DMF-d7): 155.9 (C2"), 149.6 (C6"), 149.4 (C4"), 124.6 (C5"), 121.3 (C3"), 84.5 (C1), 80.0 (C2); 75.6 (C3); 69.4 (C4), 68.6 (C5), 61.6 (C6), 32.1 (S-CH2-).

DEI-MS: m/z (%): 573 (15) [M]+, 378 (30) [M-SGal]+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C24H30.5N2O10S2Na1.5: C 47.64, H 5.00, N 4.63, S 10.60
gefunden: C 47.98, H 5.32, N 4.64, S 10.55.

Ausführungsbeispiel 6:Synthese von 4,4'-bis[(α-D-mannopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridinen (ungeschützter Ligand L1_3' in Fig. 2, R = H)

1H NMR (400 MHz, DMF-d7): 8.71 (d, 2H, H-6"), 7.48 (dd, 2H, H-5"), 8.51 (s, 2H, H-3"), 5.31 (s, 2H, H-1), 4.04 (d, 2H, H-2, J2,3 3.0 Hz), 3.77 (m, 4H, H-3, H-6'), 3.65 (t, 2H, H-4, J3,4 9.6 Hz, J4,5 9.6 Hz), 3.99 (m, 2H, H-5, J5,6' 6.1 Hz), 3.88 (d, 2H, , H-6, J6,6' 12.2 Hz), 4.11 und 4.02 (2d, 4H, S-CH2, JH,H 13.4 Hz);
13C NMR (DMF-d7): 157.0 (C2"), 150.2 (C6"), 149.9 (C4"), 125.1(C5"), 121.7 (C3"), 87.51 (C1), 75.63 (C2), 74.19 (C-3), 73.55 (C4), 69.61 (C5), 63.39 (C6), 32.9 (S-CH2-).

ESI-MS: m/z (%): 595.15 (100) [M+Na]+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C24H32N2O10S2: C 50.34, H 5.63, N 4.89 gefunden: C 46.81, H 5.60, N 4.35

In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen 7 bis 9 wird die Synthese von Rutheniumkomplexen Ru(L1_1')3Cl2 bis Ru(L1_3')3Cl2 beschrieben. Hier werden jeweils 182 mg (0.317 mmol) des entsprechenden Liganden zusammen mit 51 mg (0.1 mmol) RuCl2(DMSO)4 in 40 ml Wasser suspendiert. Während des Erhitzens unter Rückfluss für insgesamt 6 h bildet sich eine klare rot-orange Lösung. Die Lösung wird eingeengt und das Rohprodukt durch Chromatographie über eine Sephadex-LH20-Säule gereinigt. Man erhält die Komplexe in Form der Λ/Δ-diastereomeren Gemische als rote Feststoffe.

Ausführungsbeispiel 7:Synthese von Λ/Δ-Tris[4,4'-bis[(β-D-glycopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridyl]-ruthenium(II)-chlorid (mit Ligand L1_1' in Fig. 3)

1H NMR (400 MHz, D2O): 8.57 (s, 6H, H-6"), 7.42 (d, 6H, H-5"), 7.71 (m, 6H, H-3"), 4.37 (dd, 6H, H-1), 3.61-3.25 (m, 48H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6, H-6'), 4.17 und 4.06 (2d, 12H, CH2, JH,H 13.4 Hz).

13C NMR (D2O): 156.92/156.88 (C2"), 151.16/151.10 (C6"), 150.45/150.39 (C4"), 127.76/127.64 (C5"), 124.41/124.32 (C3"), 85.08/84.88 (C1), 79.95/79.91 (C2); 77.23 (C3); 72.12 (C4), 69.55/69.37 (C5), 60.87/60.81 (C6), 33.07/32.93 (S-CH2-).

ESI-MS: m/z (%): 1817.42 (40) [RuL3-H+]+, 1853.43 (15) [RuL3+Cl-]+, 909.22 (70) [RuL3]2+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C72H96Cl2N6O30RuS6 · 8H2O: C 42.14, H 5.60, N 4.10, S 9.38
gefunden: C 42.41, H 5.25, N 3.98, S 9.08

Ausführungsbeispiel 8:Synthese von Λ/Δ-Tris[4,4'-bis[(β-D-galactopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridyl]-ruthenium(II)-chlorid (mit Ligand L1_2' in Fig. 3)

1H NMR (250 MHz, D2O): 8.52 (d, 6H, H-6"), 7.64 (m, 6H, H-5"), 7.34 (m, 6H, H-3"), 4.24 (dd, 6H, H-1), 3.84 (d, 6H, H-4), 3.64-3.22 (m, 42H, H-2, H-3, H-5, H-6, H-6'), 4.11 und 3.97 (2d, 12H, CH2, JH,H 14.3 Hz).

13C NMR (CDCl3): 156.83/156.75 (C2"), 151.00 (C6"), 150.43/150.27 (C4"), 127.56/127.45 (C5"), 124.45/124.25 (C3"), 85.27/85.06 (C1), 78.91/78.84 (C2); 73.86 (C3); 69.31 (C4), 68.54/68.44 (C5), 60.87/60.66 (C6), 32.86/32.65 (S-CH2-).

ESI-MS: m/z (%): 1817.0 (15) [RuL3-H+T+, 1854.0 (5) [RuL3+Cl-]+, 909.0 (100) [RuL3]2+ Elementaranalyse kalkuliert (%) für C72H96Cl2N6O30RuS6 ·8H2O: C 42.14, H 5.60, Cl 3.46, N 4.10, S 9.38
gefunden: C 42.64, H 5.43, Cl 4.52, N 4.10, S 9.19.

Ausführungsbeispiel 9:Synthese von Λ/Δ-Tris[4,4'-bis[(α-D-mannopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridyl]-ruthenium(II)-chlorid (mit Ligand L1_3' in Fig. 3)

1H NMR (250 MHz, D2O): 8.50 (s, 6H, H-6"), 7.61 (m, 6H, H-5"), 7.37 (m, 6H, H-3"), 5.18 (dd, 6H, H-1), 4.02-2.96 (m, 60H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6, H-6', CH2).

13C NMR (CDCl3): 156.71/156.55 (C2"), 170.94 (C6"), 150.95/150.66 (C4"), 127.64 (C5"), 124.20 (C3"), 85.49/85.13 (C1), 71.35/71.29 (C2); 73.05 (C3); 71.15 (C4), 66.82/66.55 (C5), 60.10 (C6), 34.05/33.73 (S-CH2-).

ESI-MS: m/z (%): 1818.2 (10) [RuL3-H+]+, 909.22 (100) [RuL3]2+, 595.1 (80) [L+Na]+ Elementaranalyse kalkuliert (%) für C72H96Cl2N6O30RuS6·6H2O: C 42.89, H 5.45, N 4.17, S 9.54
gefunden: C 42.73, H 5.15, N 3.98, S 9.43

In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen 10 bis 15 wird die Synthese von Rheniumkomplexen Re(L1_1)(CO)3Cl bis Re(L1_3')(CO)3Cl aus peracetylierten Liganden L1_1 bis L1_3 sowie den entschützten Liganden L1_1' bis L1_3' (siehe 4) beschrieben.

Ausführungsbeispiel 10:Synthese von 4,4'-bis[(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-glycopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridine-rhenium-tricarbonylo-chlorid (mit Ligand L1_1 in Fig. 4, R = Ac)

105 mg (0.12 mmol) des Liganden L1_1 (4) werden zusammen mit 14.8 mg (0.12 mmol) Rheniumpentacarbonylchlorid in 10 ml Methanol für 10 h am Rückfluss gekocht. Beim langsamen Abkühlen der Lösung bilden sich Kristalle. Diese werden abgesaugt und gewaschen. Man erhält so 102 mg (70 %) von Re(L1_1)(CO)3Cl in Form gelber Nadeln, welche sich für die Strukturcharakterisierung durch Einkristallröntgenstrukturanalyse eignen.

1H NMR (400 MHz, CDCl3): 8.94 (d, 2H, H-6", J6",5" 5.6 Hz), 7.51 (dd, 2H, H-5"), 8.27 (s, 2H, H-3"), 4.50 (dd, 2H, H-1, J1,2 9.8 Hz), 5.25 (t, 2H, H-2, J2,3 9.3 Hz), 5.16 (t, 2H, H-3, J3,4 9.8 Hz), 5.11 (t, 2H, H-4, J4,5 9.8 Hz), 3.77 (ddd, 2H, H-5, J5,6 4.4 Hz, J5,6' 2.2 Hz), 4.16 (dd, 2H, H-6', J6,6' 12.5 Hz), 4.26 (ddd, 2H, H-6), 4.09 and 3.97 (2d, 4H, S-CH2, JH,H 13.2 Hz), 2.10, 2.07, 2.04, 2.03 (4s, 24H, CH3-acetyl).

13C NMR (CDCl3): 196.7, 189.1 (CO-carbonyl), 170.2, 169.7, 169.4, 169.2 (CO-acetyl), 155.5 (C2"), 152.7 (C6"), 150.6, 150.5 (C4"), 127.4 (C5"), 123.7 (C3"), 82.0, 81.9 (C1), 76.2 (C2); 73.3 (C3); 69.2 (C4), 68.0 (C5), 61.8 (C6), 31.9(S-CH2-), 20.7, 20.9 (CH3-acetyl);
ESI-MS: m/z (%): 1179.12 (100) [M-Cl-]+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C43H48ClN2O21ReS2: C 42.52, H 3.98, N 2.31 gefunden: C 41.66, H 4.00, N 3.26

Ausführungsbeispiel 11:Synthese von 4,4'-bis[(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-D-galactopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridine-rhenium-tricarbonylo-chlorid (mit Ligand L1_2 in Fig. 4, R = Ac)

Die Synthese erfolgt entsprechend Ausführungsbeispiel 10 (Re(L1_1)(CO)3Cl), jedoch mit dem Ligand L1_2 (4).

1H NMR (250 MHz, CDCl3): 8.88 (d, 2H, H-6", 76",5" 5.7 Hz), 7.46 (d, 2H, H-5"), 8.19 (s, 2H, H-3"), 4.44 (d, 2H, H-1, J1,2 9.8 Hz), 5.25 (ddd, 2H, H-2, J2,3 9.9 Hz), 5.02 (dd, 2H, H-3, J3,4 3.4 Hz), 5.39 (d, 2H, H-4), 4.08-3.89 (m, 10H, H-5, H-6, H-6', 2CH2), 2.11, 2.04, 1.97, 1.93 (4s, 24H, CH3-acetyl).

13C NMR (CDCl3): 197.1, 189.4 (CO-carbonyl), 170.3, 170.2, 169.9, 169.8 (CO-acetyl), 155.7 (C2"), 152.9 (C6"), 151.0 (C4"), 127.6, 127.5 (C5"), 123.8 (C3"), 82.6 (C1), 74.9 (C2); 71.4 (C3); 67.1 (C4), 66.7 (C5), 61.3 (C6), 29.6 (S-CH2-), 21.0, 20.7, 20.6, 20.5 (CH3-acetyl);

IR (ATR): v~=2018, 1886 (C≡O), 1740 cm-1 (C=O);
UV/Vis (CH2Cl2): λmax (ε)=390 (3900), 298 nm (16800 mol-1dm3cm-1) DEI-MS: m/z (%): 1213 (30) [M-H]+, 1185 (80) [M-CO]+, 1178 (100) [M-Cl-]+, 1157 (60) [M-2CO]+

Elementaranalyse kalkuliert (%) für C43H48ClN2O21ReSC6H14: C 45.24, H 4.80, N 2.15, S 4.93
gefunden: C 44.93, H 4.66, N 1.98, S 4.31

Ausführungsbeispiel 12:Synthese von 4,4'-bis[(2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-mannopyranosyl-)thiomethyl]-2,2'-bipyridine-rhenium-tricarbonylo-chlorid (mit Ligand L1_3 in Fig. 4, R = Ac)

Die Synthese erfolgt entsprechend Ausführungsbeispiel 10 (Re(L1_1)(CO)3Cl), jedoch mit dem Ligand L1_3 (4).

1H NMR (400 MHz, CDCl3): 8.96, 8.97 (2d, 2H, H-6", J6",5" 5.6 Hz), 7.51, 7.49 (2d, 2H, H-5"), 8.31 (s, 2H, H-3"), 5.01, 5.06 (2d, 2H, H-1, J1,2 1.2 Hz), 5.26-5.37 (m, 6H, H-2, H-3, H-4), 4.31 (m, 2H, H-5), 4.26, 4.25 (2s, 4H, H-6, H-6'), 3.84-3.95 (m, 4H, CH2), 2.12, 2.05, 2.04, 1.70 (4s, 24H, CH3-acetyl);
13C NMR (CDCl3): 197.0, 196,9, 189.3 (CO-carbonyl), 170.5, 169.9, 169.8, 169.5 (CO-acetyl), 155.9, 155.8 (C2"), 153.1, 153.0 (C6"), 150.4, 150.3 (C4"), 127.5, 127.4 (C5"), 123.9, 123.8 (C3"), 81.0, 80.8 (C1), 69.9 (C2); 69.8, 69.7 (C3); 69.4 (C4), 66.0, 65.8 (C5), 62.1, 62.0 (C6), 32.9, 32.8 (S-CH2-), 20.9, 20.8, 20.7, 20.6 (CH3-acetyl);
IR (ATR): v~=2019, 1887 (C≡O), 1740 cm-1 (C=O);
UV/Vis (CH2Cl2): λmax (ε)=394 (4500), 299 nm (20900 mol-1dm3cm-1);
ESI-MS: m/z (%): 1237.12 (15) [M+Na]+, 1179.20 (100) [M-Cl-]+
Elementaranalyse kalkuliert (%) für C43H48ClN2O2)ReS2: C 42.52, H 3.98, N 2.31, S 5.28, Cl 2.92
gefunden: C 43.76, H 4.54, N 2.14, S 4.75, Cl 2.93

Ausführungsbeispiel 13:Synthese von 4,4'-bis(β-D-glucopyranosyl-thiomethyl)-2,2'-bipyridine-rhenium-tricarbonylo-chlorid (mit Ligand L1_1' in Fig. 4, R = H)

Die Synthese erfolgt entsprechend Ausführungsbeispiel 10 (Re(L1_1)(CO)3Cl), jedoch mit dem Ligand L1_1' (4).

1H NMR (400 MHz, CD3OD): 8.87 (d, 2H, H-6", J6",5" 5.6 Hz), 7.64 (dd, 2H, H-5"), 8.69 and 8.63 (2s, 2H, H-3"), 4.10 (m, 2H, H-1), 3.29-3.20 (m, 8H, H-2, H-3, H4, H-5), 3.61 (m, 2H, H-6'), 3.88-3.96 (m, 4H, H-6, CH2), 4.25, 4.23 (2d, 2H, CH2);
13C NMR (CD3OD): 198.12 and 190.38 (CO), 157.00 (C2"), 154.34 (C6"), 153.71 (C4"), 128.82 (C5"), 125.54/125.36 (C3"), 84.37/84.18 (C1), 82.04 (C2); 79.33 (C3); 74.46 (C4), 71.78 (C5), 63.20 (C6), 32.90 (S-CH2-);
IR (ATR): v~=2020, 1878 (C≡O);
UV/Vis (H2O): λmax (ε)=345 (5300), 323 (14400), 311 nm (13400 mol-1dm3cm-1) ESI-MS: m/z (%): 901.01 (10) [M+Na]+, 843.05 (100) [M-Cl-]+
Elementaranalyse kalkuliert (%) für C27H32ClN2O13ReS2: C 36.92, H 3.67, N 3.19 gefunden: C 36.11, H 3.89, N 2.93.

Ausführungsbeispiel 14:Synthese von 4,4'-bis(β-D-galactopyranosyl-thiomethyl)-2,2'-bipyridine-rhenium-tricarbonylo-chlorid (mit Ligand L1_2' in Fig. 4, R = H)

Die Synthese erfolgt entsprechend Ausführungsbeispiel 10 (Re(L1_1)(CO)3Cl), jedoch mit dem Ligand L1_2' (4).

1H NMR (250 MHz, CD3OD): 8.90 (d, 2H, H-6", J6",5" 5.7 Hz), 7.70 (d, 2H, H-5"), 8.73 and 8.69 (2s, 2H, H-3"), 4.14 and 4.13 (2d, 2H, H-1, J1,2 9.5 Hz), 3.63 (t, 2H, H-2, J2,3 9.5 Hz), 3.39 (dd, 2H, H-3, J3,4 3.2 Hz), 3.84 (d, 2H, H-4), 3.50 (m, 2H, H-5, J5,6 3.7 Hz, J5,6' 7.3 Hz), 3.79-3.64 (m, 4H, H-6', H-6), 4.28 and 3.97 (2d, 4H, S-CH2, JH,H 13.9 Hz);
13C NMR (CD3OD): 198.5 and 190.7 (CO), 157.21/157.16 (C2"), 154.76 (C6"), 153.83 (C4"), 129.06/129.01 (C5"), 125.85/125.76 (C3"), 84.95 (C1), 81.05 (C2); 76.11 (C3); 71.51 (C4), 70.71 (C5), 63.16 (C6), 32.82 (S-CH2-).
IR (ATR): v~=2018, 1876 (C≡O);
UV/Vis (H2O): λmax (ε)=349 (4600), 323 (11600), 310 nm (11300 mol-1dm3cm-1); FAB-MS: m/z (%): 878 (30) [M]+, 843 (50) [M-Cl-]+
Elementaranalyse kalkuliert (%) für C27H32ClN2O13ReS2: C 36.92, H 3.67, N 3.19 gefunden: C 35.18, H 3.41, N 3.07

Ausführungsbeispiel 15:Synthese von 4,4'-bis(β-D-galactopyranosyl-thiomethyl)-2,2'-bipyridine-rhenium-tricarbonylo-chlorid (mit Ligand L1_3' in Fig. 4, R = H)

Die Synthese erfolgt entsprechend Ausführungsbeispiel 10 (Re(L1_1)(CO)3Cl), jedoch mit dem Ligand L1_3' (4).

1H NMR (400 MHz, CD3OD): 8.88 (d, 2H, H-6", J6",5" 5.6 Hz), 7.67 (dd, 2H, H-5"), 8.57 (s, 2H, H-3"), 5.08 (d, 2H, H-1, J1,2 2.0 Hz), 3.84-3.57 (m, 6H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6, H-6'), 4.02 and 3.94 (2d, 4H, S-CH2, JH,H 13.9 Hz);
13C NMR (CD3OD): 198.1, 190.3 (CO), 156.8 (C2"), 154.1 (C6"), 153.7 (C4"), 128.8 (C5"), 125.4 (C3"), 85.0 (C1), 75.3 (C2), 73.1 (C-3), 73.0 (C4), 68.6 (C5), 62.5 (C6), 33.9 (S-CH2-);
IR (ATR): v~=2009, 1865 (C≡O);
UV/Vis (H2O): λmax (ε)=358 (4200), 321 (12100), 283 nm (15400 mol-1dm3cm-1); ESI-MS: m/z (%): 901.07 (30) [M+Na]+, 843.12 (100) [M-Cl-]+
Elementaranalyse kalkuliert (%) für C27H32ClN2O13ReS2·4H2O: C 34.12, H 4.24, N 2.95; gefunden: C 33.49, H 3.86, N 2.61

Verwendungsbeispiele für zuckerhaltige Metallkomplexe:

In den Ausführungsbeispielen 16 bis 19 werden spezielle Verwendungen der erfindungsgemäßen zuckerhaltigen Metallkomplexe beschrieben.

Ausführungsbeispiel 16:

Visualisierung der Fluoreszenzeigenschaften und Nachweis der Aufnahme der Substanzen in Tumorzellen (MCF7) am Beispiel von zuckersubstituierten Rutheniumkomplexen Als Beispielzelllinie wurde die epitheliale Mammakarzinomzelllinie MCF7 (ATCC/LGC Promochem GmbH, Wesel, Deutschland) gewählt. Diese wurde in phenolrotfreiem DMEM medium (Invitrogen, Karlsruhe, Deutschland) plus 10 % Fetal Calf Serum (Invitrogen, Karlsruhe, Deutschland) für einen Tag in einer 24-Well-Glasbodenplatte (Senso® von Greiner) zu je 10000 Zellen pro Well bei 37 °C und 5 % CO2 in einem Kulturschrank kultiviert. Dann wurden die Substanzen in je zwei Wells mittels eines Mediumaustausches in einer Endkonzentration von 100 µM hinzugegeben und für weitere 3 h bei 37 °C inkubiert. Die inkubierten Wells wurden vom Medium befreit und die am Boden haftenden Zellen zweimal mit 500 µ1 PBS (phosphate buffered saline, Invitrogen, Karlsruhe, Deutschland) gewaschen.

Die Untersuchung erfolgte an einem inversen Fluoreszenzmikroskop der Firma Zeiss. Es wurden ein 40fach-Objektiv und folgende Fluoreszenzfilter verwendet:

  1. I. Anregungsfilter 450-490 nm und Emissionsfilter 515 nm Longpass (LP),
  2. II. Anregungsfilter 395-440 nm und Emissionsfilter 470 nm Longpass (LP),

Ergebnisse: Mit dem Filterblock II lässt sich die rote Fluoreszenz der Rutheniumkomplexe innerhalb der MCF7-Zellen nachweisen. Diese Fluoreszenz war in den unbehandelten Zellen nicht nachweisbar. Dies zeigt eindeutig die Aufnahme der verwendeten zuckerhaltigen Ru-Komplexe in die untersuchten MCF7 Tumorzellen. In 5 wird dieses für den Glucose-substituierte Komplex Ru(L1_1')3Cl2 gezeigt. 5a zeigt die Zelle in Kontrastbeleuchtung und 5b stellt den Emmisionskanal 470 nm LP im bei der für diesen Komplex typischen Anregungsbereich von 395-440 nm. Die beiden weißen Pfeile markieren die in den Zellen befindlichen Fluoreszenzsignale des aufgenommenen Komplexes. Beobachtet wird eine Konzentrierung des Komplexes in verschiedenen Spots innerhalb der Zelle. Der Komplex ist demnach nicht gleichmäßig innerhalb der Zelle verteilt.

Ausführungsbeispiel 17:Modulation der Proliferationshemmung durch Variation der Zuckersubstituenten am Beispiel von zuckersubstituierten Rutheniumkomplexen

Die Zelllinie MCF7 ist eine epitheliale Mammakarzinomzelllinie, welche als ein Standardmodell für Tumorzellen gilt. In diesen Beispielexperimenten zur Zytotoxizität und Proliferationshemmung der verschiedenen vorgestellten Substanzen, dient sie als Indikator für deren potentielle zytostatische bzw. antitumorale Wirkung. Die Zelllinie MCF7 wurde in Standardkulturflaschen mit DMEM + 10 % FCS (von Gibco) kultiviert. Für den Versuch wurden die Zellen mit Accutase™ in Suspension gebracht, abzentrifugiert, gewaschen, wieder in DMEM + 10 % FCS aufgenommen und mit DMEM + 10 % FCS auf 100000 Zellen/mL verdünnt. Von dieser Stammkultur wurde eine 96er Mikroplatte (LUMOX™ von Greiner) mit je 100 µl pro Well befüllt. Das entspricht 10000 Zellen pro Well. Diese Platte wurde 24 h bei 37 °C kultiviert. Innerhalb dieser Zeit setzten sich die Zellen ab und adherierten. Anschließend wurden 50 µl Medium (DMEM + 10 % FCS) durch neues Medium (50 µl) ersetzt. Dabei enthielt das Ersatzmedium teilweise die zu testenden Substanzen mit einer Konzentration von 200 µM (Endkonzentration der Substanzen 100 µM). Pro Substanz wurden 12 Wells befüllt.

Jetzt wurde für weitere 12 h bei 37 °C inkubiert und danach die Hälfte der Wells mittels eines schaltbaren LED-Arrays für eine Stunde mit blauem Licht beleuchtet. Nach der Belichtung wurde für weitere 24 h inkubiert und danach folgende Parameter vermessen: Zellproliferation mit CellTiter-Glo® Luminescent Cell Viability Assaykit (Promega) und Zytotoxizität mittels des CytoTox-ONE® Homogeneous Membrane Integrity Assaykit (Promega). Die Durchführung erfolgte laut Promega Technical Bulletin 288 revised September 2005 und Promega Technical Bulletin 306 revised Januar 2006.

Die Platte wurde auf Raumtemperatur gebracht. Für den Zytotoxizitätassay wurde eine Reihe (RefLyse) mit Lysierungspuffer des CellTiter-Glo®-Assaykits versetzt. Nach 10 Minuten wurden von der gesamten Mikroplatte 50 µl des Überstandes pro Well in eine neue Mikroplatte übertragen. Die restlichen 50 µl und die adherierten Zellen verblieben in der alten Platte und wurden für den Proliferationassay verwendet. In die neue Platte für den Zytotoxizitätassay wurde die aktivierte Lösung A des CytoTox-ONE®-Assaykits mit je 50 µl pro Well mittels einer Multistep-Pipette zupipettiert. Nach 10 min wurden je 25 µl „Stop-Solution“ des CytoTox-ONE®-Assaykits in der gleichen Pippetierreihenfolge hinzugegeben. Die entwickelte Platte wurde mit einem Fluoreszenzlesegerät „Fluostar“ der Firma BMG ausgelesen.

Der Proliferationassay wurde mit den verbleibenden Zellen der Ursprungsplatte durchgeführt. Hierzu wurde bei Raumtemperatur wieder mittels Multistep-Pipette 50 µl aktivierte Lösung (Mischung der Komponente A und B des CellTiter-Glo®-Assaykits) gegeben. Die Platte wurde für 2 min auf einem Orbitalshaker bei Raumtemperatur geschüttelt und weiter 8 min stehen gelassen. Die sich dabei entwickelnde Lumineszenz wurde mit einem Lumineszenzlesegerät „Lumistar“ der Firma BMG ausgelesen. Dabei verhält sich das Lumineszenzsignal proportional zur Menge an ATP und somit proportional zur Menge an Zellen im Well. Es wurde eine relatives Maß der Proliferation gewählt, das sich auf die durchschnittliche Menge des Signals der Referenzen bezieht.

Dieses Signal ist für die Komplexe Ru(L1_2')3Cl2 und Ru(L1_1')3Cl2 im Diagramm in 6 dargestellt. Wie das Diagramm zeigt, hemmt der Galactose-substituierte Komplex Ru(L1_2')3Cl2 (vgl. 3) die Proliferation der MCF7-Zellen im unbestrahlten Fall stärker als der Glucose-substituierte Komplex Ru(L1_1')3Cl2 (vgl. 3). Die Hemmung ist nicht so ausgeprägt wie die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel gezeigte photoaktivierte Proliferationshemmung. Gleichzeitig entwickelt sich innerhalb von 36 h nur eine geringe Zytotoxizität, die keine signifikanten Unterschiede zwischen den zwei Zuckerderivaten zeigt (nicht in der Zeichnung dargestellt).

Ausführungsbeispiel 18:Induktion der Proliferationshemmung durch Bestrahlung mit blauem Licht am Beispiel von zuckersubstituierten Rutheniumkomplexen

Die experimentelle Vorgehensweise entspricht der von Ausführungsbeispiel 17. Durch die einstündige Bestrahlung werden die Metallkomplexe aktiviert und führen zu einer massiven Hemmung der Proliferation, wie das Diagramm aus 7 zeigt. Die Darstellung ist äquivalent zu der in 6, nur wurde hier das Signal auf den Mittelwert der bestrahlten und unbestrahlten Kontrollproben bezogen. Auch in diesem Fall zeigen sich wieder signifikante Unterschiede zwischen den zwei Beispielkomplexen Ru(L1_1')3Cl2 und Ru(L1_2')3Cl2 (vgl. wiederum 3). Die Unterschiede in der Substitution der Komplexe verursachen deutliche Änderungen in der Stärke der photoinduzierten Wachstumshemmung.

Ausführungsbeispiel 19:Diskriminierung der photoaktivierten Proliferationshemmung zwischen epithelialen Tumorzellen (MCF7) und Endothelzellen (HBMEC) am Beispiel von zuckersubstituierten Rutheniumkomplexen

Für die Tumorzelllinie werden die Daten aus Ausführungsbeispiel 18 übernommen. Als Referenzbeispiel einer alternativen wenig entarteten Zelllinie wurden die so genannten HBMEC (ATCC/LGC Promochem GmbH, Wesel, Deutschland) herangezogen. HBMEC sind aus Endothelzellen der Blut-Hirnschranke abgeleitet. Diese wurden entsprechend Ausführungsbeispiel 17 behandelt, mit folgenden Zelltypspezifischen Änderungen:

Die Zelllinie HBMEC wurde in Standardkulturflaschen mit RPMI+ (RPMI-Medium + FCS + Nu-Serum + Aminosäuremix + Vitamine + Heparin + Natriumpyruvat + L-Glutamin + ECGS) kultiviert. Für den Versuch wurden die Zellen mit Accutase™ in Suspension gebracht, abzentrifugiert, gewaschen, wieder in RPMI+ aufgenommen und mit DMEM + RPMI + 000 Zellen/mL verdünnt. Von dieser Stammkultur wurde eine 96er Mikroplatte (Lumox von Greiner) mit je 100 µl pro Well befüllt. Das entspricht 10000 Zellen pro Well. Diese Platte wurde 24 h bei 37 °C kultiviert. Innerhalb dieser Zeit setzten sich die Zellen ab und adherierten. Nach dieser Zeit wurden 50 µl Medium (RPMI+) durch neues Medium (50 µl) ersetzt. Dabei enthielt das Ersatzmedium teilweise die zu testenden Substanzen mit einer Konzentration von 200 µM (Endkonzentration der Substanzen 100 µM). Die weitere Aufarbeitung und Messung erfolgte äquivalent zu Ausführungsbeispiel 17.

Als Ergebnis kann man im Diagramm in 8 eine deutliche Diskriminierung zwischen den Zelllinien beobachten. Auch hier erfolgt die Darstellung wie im vorigen Diagramm. Die Werte sind auf die Mittelwerte der unbestrahlten und bestrahlten Kontrollproben der jeweiligen Zelllinie bezogen. Prinzipiell wiederholt sich das Muster der MCF7-Behandlung auch bei den HBMEC. Allerdings sind diese generell stärker von der Hemmung betroffen. Es zeigen sich weitere ligandspezifische Unterschiede. Die stärkste Diskriminierung der beiden Zelllinien erfolgte durch den Galactose-substiuierten Komplex Ru(L1_2')3Cl2. Damit ist gezeigt, dass es prinzipiell möglich ist, durch die Wahl der Zuckersubstituenten eine zelltypspezifische Wachstumshemmung zu erreichen.