nastavno-naučnom veću hemijskog fakulteta - Hemijski fakultet

NASTAVNO-NAUČNOM VEĆU HEMIJSKOG FAKULTETAUNIVERZITETA U BEOGRADUPredmet:Kandidat:Izveštaj o pregledu i oceni doktorske tezemr Milena Simić, diplomirani hemičarNaziv teme: “Anelacije heterocikličnih jedinjenja i njihova primena u sintezi prirodnihproizvoda”Komisija: Dr Vladimir Savić, redovni profesor Farmaceutskog fakulteta u BeograduDr Vele Tešević, vanredni profesor Hemijskog fakulteta u BeograduDr Vladimir Pavlović, redovni profesor Hemijskog fakulteta u BeograduDr Veselin Maslak, docent Hemijskog fakulteta u BeograduDr Miroslava Stanković, naučni saradnik JP “Nuklearni objekti Srbije”Na sednici Nastavno-naučnog veća Hemijskog fakulteta, održanoj 18.06.2012. godine,određeni smo u Komisiju za pregled i ocenu doktorske teze mr Milene Simić, diplomiranoghemičara, asistenta na Katedri za organsku hemiju Farmaceutskog fakulteta Univerziteta uBeogradu, prijavljene pod naslovom:“Anelacije heterocikličnih jedinjenja i njihova primena u sintezi prirodnih proizvoda”.Pošto smo podnetu disertaciju pregledali, podnosimo sledećiIZVEŠTAJ1. PRIKAZ SADRŽAJA DOKTORSKE DISERTACIJEDoktorska disertacija mr Milene Simić, pod naslovom “Anelacije heterocikličnihjedinjenja i njihova primena u sintezi prirodnih proizvoda”, napisana je na 237 strana isadrži 130 shema, 69 slika, 16 tabela i 139 literaturna navoda. Teza sadrži sledeća poglavlja:1. Opšti deo, 2. Naši radovi, 3. Eksperimentalni deo, 4. Zaključak na srpskom jeziku, 5.Zaključak na engleskom jeziku, 6. Literatura 7. Prilog i 8. Biografija. Pored navedenog,disertacija sadrži Sadržaj, Listu skraćenica i Zahvalnicu.1

U Opštem delu opisane su osnovne strukturne karakteristike protoberberinskih,homoprotoberberinskih i β-karbolinskih alkaloida, kao i njihova rasprostranjenost u biljnimvrstama. Navedeni su primeri prirodnih proizvoda ovih struktura, kao i sintetski derivati kojipokazuju značajno fiziološko dejstvo. Opšti deo sadrži i pregled važnijih publikovanihsintetskih metoda za dobijanje protoberberina, homoprotoberberina i njihovih β-karbolinskihanaloga.U Našim radovima kandidat opisuje rezultate svojih istraživanja. Prikazana je novasintetska strategija koja omogućuje pristup klasama jedinjenja tetrahidroprotoberberinskog ioksoprotoberberinskog tipa. Ovaj pristup baziran je na sintezi zajedničkog intermedijera,diena izohinolinske strukture, čijom daljom funkcionalizacijom se dobijaju derivati obe klaseprirodnih proizvoda. Pored detaljnog opisa razvijenih sintetskih puteva, demonstrirana jemogućnost primene ove metodologije na druga heterociklična jedinjenja, kao što su dihidro-βkarbolini piridin. Prikazani su i preliminarni rezultati in vitro ispitivanja citotoksičnog dejstvasintetisanih derivata. U cilju šire primene metodologije, razmatrana je i mogućnostfunkcionalizacije dienskog intermedijera paladijumom katalizovanim reakcijama. Kao deoproučavanja anelacija heterocikličnih jedinjenja, opisan je i sintetski pristup za dobijanjehomoprotoberberina i β-karbolinskih derivata benzazepina, čije su antioksidativne osobine,kao i in vitro citotoksična dejstva ispitivane.U Eksperimentalnom delu kandidat daje detaljan opis eksperimentalnih procedurakojima su sintetisana nova jedinjenja. Navedene su i fizičko hemijske karakteristike kao irezultati strukturnih analiza jedinjenja dobijeni primenom savremenih instrumentalnih tehnika(NMR, IC, MS). Eksperimentalni deo sadrži i opis bioloških eksperimenata.U Zaključku su sumirani sintetski i biološki rezultati dobijeni u okviru ove doktorskedisertacije.Prilog sadrži parametre korišćene pri kristalografskoj analizi jedinjenja 2.7 kao ikarakteristike jedinjenja dobijene kao rezultat ovih eksperimenata.Literatura, 139 citata, obuhvata radove koji su relevantni za problematiku istraživanjakandidata. Broj citiranih publikacija je veći od navedenog jer se u nekim slučajevima, podistim brojem, navodi veći broj radova.2. KRATAK OPIS POSTIGNUTIH REZULTATAU ovoj doktorskoj disertaciji prikazani su rezultati razvoja nove metodologije zasintezu protoberberinskih derivata, kao i njena primena u anelaciji različitih heterocikličnihjedinjenja. Preliminarno su proučavane i biološke osobine novosintetisanih jedinjenja.2

A. Razvoj sintetskog puta za dobijanje derivata oksoprotoberberina itetrahidroprotoberberinaInicijalna retrosintetska analiza različitih protoberberinskih prirodnih proizvoda vodilaje ka jednom zajedničkom intermedijeru, 1,3-dienu izohinolinskog tipa (2.4), kao ključnomintermedijeru, koji bi daljim transformacijama omogućio pristup širem spektru različitih klasaovih jedinjenja.a) Ključni 1,3-dienski intermedijer (2.4) sintetisan je iz izohinolina, sekvencomreakcija: kvaternizacija jodpropenil-bromidom, adicija alilmagnezijum-bromida na iminijumfunkcionalnu grupu, redukcija enamina i Hekova reakcija. Optimizacijom svih faza ciljnojedinjenje je dobijeno u ukupnom prinosu od 44 %.b) Studija reaktivnosti diena (2.4) u Diels-Alderovim cikloadicionim reakcijamapokazala je značajnu reaktivnost prema širokom spektru dienofila. Reakcijom diena sasimetričnim dienofilima alkenskog tipa (dietilaza-dikarboksilat, N-fenil-maleimid) podstandardnim termičkim uslovima dobijeni su cikloadukti u prinosu 66-85 %. Proizvodreakcije sa N-fenil-maleimidom izolovan je kao 2,5:1 smeša endo- i egzo-izomera. U reakcijiizohinolinskog diena sa nesimetričnim dienofilom alkenskog tipa, hlorakrilonitrilom, dobijenaje kompleksna smeša regiozomera. Simetrični dienofil acetilenskog tipa, kao proizvodreakcije očekivano je dao jedinjenje 2.7 u prinosu od 95 %, dok je reakcijom diena sametilpropiolatom nastala smeša regioizomera u jednakim količinama i prinosu od 76 %.c) Varijacijom uslova za oksidaciju cikloadukata, reakcijom sa mangan-dioksidom,omogućena je sinteza skeleta dve klase protoberberinskih prirodnih proizvoda,tetrahidroprotoberberina i oksoprotoberberina. Oksidacijom cikloadukta dobijenim sadimetilacetilen-dikarboksilatom upotrebom velikog viška MnO 2 (23 masena ekvivalenta)dobijeno je jedinjenje oksoprotoberberinske strukture sa supstituisanim položajima C-10 i C-11 (70 %). Propiolatni cikloadukti su aromatizacijom dali regioizomerne oksoprotoberberine(43-45 %). Cikloadukti dobijeni reakcijom sa N-fenil-maleimidom, takođe podležuaromatizaciji pod ovim uslovima, uz nastanak oksoprotoberberina (45-66 %). Primenomblažih uslova (5 masenih ekvivalenata MnO 2 ) za aromatizaciju acetilenskih cikloadukatadobijeni su derivati tetrahidroprotoberberinske strukture u prinosima od 50 do 78 %. Na ovajnačin, polazeći od izohinolina, omogućen je pristup širokom spektru oksoprotoberberinskih itetrahidroprotoberberinskih derivata, sa različito supstituisanim položajima C-10 i C-11.d) Ispitivanje in vitro citotoksičnog dejstva sintetisanih cikloadukata iprotoberberinskih derivata na tri maligne ćelijske linije (HeLa, FemX i K562) pokazalo je daneki od derivata imaju umerenu citotoksičnu aktivnost. Najaktivniji ispitivani derivat jejedinjenje 2.17, IC 50 =24,70 μM prema ćelijskoj liniji K562.3

B. Primena razvijene metodologije u anelacijama β-karbolina i piridinaRadi proširenja metodologije za dobijanje protoberberinskih derivata, sintetski pristupje primenjen i na β-karbolin, pri čemu je omogućeno dobijanje dve klase β-karbolinskihalkaloida, dihidrogambirtaninskih i ketojobirinskih derivata. Piridin se takođe pokazaopogodnim za anelacije ovog tipa, dajući različito supstituisane benzohinolizinske derivate.C. Funkcionalizacija dienskih sistema paladijumom katalizovanim reakcijama.U cilju dalje funkcionalizacije izohinolinskog diena, vođeni principima sintezeusmerene diverzitetom (diversity oriented synthesis), ispitivana je mogućnostfunkcionalizacije ključnog intermedijera 1,3-diena paladijumom katalizovanim reakcijama.Primenom uslova za dobijanje alilnih acetata na heterociklične diene izohinolinskog iβ-karbolinskog tipa, dobijeni su alilni acetati heterociklične strukture u prinosima od 30 do 47%. Na taj način dobijeni su triciklični derivati tetrahidroizohinolina, odnosno tetracikličniderivati tetrahidro-β-karbolina sa alil-acetatnom funkcionalnošću koji su potencijalnoprimenjivi u sintezi emetina i srodnih derivata.D. Anelacije izohinolina i β-karbolina u sintezi benzazepinskih derivataa) Sekvencom reakcija kvaternizacije β-karbolina brombenzil-bromidom, alilovanjanastale soli i Hekove intramolekulske reakcije dobijenog prekursora uspešno su dobijenajedinjenja benzo[c]azepinskog tipa sa egzocikličnim dvostrukim vezama. Ova metodologija jeprimenjena i na izohinolin, pri čemu su dobijeni homoprotoberberini (benzazepinski derivatiizohinolina) i na piridin, čijom je funkcionalizacijom takođe dobijen benzo[c]azepinpiridinskog tipa. Kao dopuna ovoj metodologiji, razvijen je i sintetski pristup za dobijanjebenzo[d]azepinskih derivata izohinolina i β-karbolina. Reakciona sekvenca se zasniva nakvaternizaciji izohinolina i β-karbolina reakcijom sa alil-bromidom dok je C-1funkcionalizovan adicijom brombenzilmagnezijum-bromida na nastalu iminijum-so. Nastalaenaminska funkcionalna grupa je redukovana kod izohinolinskih derivata. Ciklizacijadobijenih prekursora izvedena je uspešno primenom Hekove reakcije, pri čemu su dobijena tribenzo[d]azepina, dva izohinolinska i jedan β-karbolinski derivat. Na ovaj način omogućen jepristup dvema klasama benzazepinskih derivata.b) Biološka ispitivanja sintetisanih benzazepina zasnovana su na proučavanju njihovihcitotoksičnih i antioksidativnih aktivnosti. Ispitivanja in vitro citotoksične aktivnostisintetisanih jedinjenja na HeLa, FemX i K562 malignim ćelijskim linijama pokazala su dabenzazepinski derivati pokazuju izvesnu aktivnost. Ispitivano jedinjenje koje je pokazalonajveću in vitro citotoksičnost je β-karbolinski benzo[d]azepinski derivat (2.111), čija IC 504

prema K562 ćelijama iznosi 17,49 µmol. Proučavanje antioksidativnih osobina sintetisanihbenzazepina pokazalo je da ovi derivati imaju izražen protektivni efekat na DNK humanihlimfocita. Benzazepinski derivati 2.90 i 2.86 i 2.111 pokazuju veći protektivni efekat nalimfocite od komercijalnog radioprotektivnog agensa amifostina.E) Ostali rezultatiMali deo doktorske disertacije prikazuje rezultate proučavanja intramolekulskeciklizacije epoks-ialena sa ciljem razvoja sinteze kainoida. Željeni epoksi-alen (2.119) jeuspešno sintetisan u nekoliko koraka, ali nisu dobijeni značajniji rezultati u proučavanjureaktivnosti ovog supstrata.3. UPOREDNA ANALIZA REZULTATA KANDIDATA SA PODACIMA IZLITERATUREProtoberberini su rasprostranjena klasa prirodnih proizvoda čija struktura i biološkeosobine ih čini veoma atraktivnim ciljnim molekulima u organskoj sintezi. Mada je u literaturiprisutan izvestan broj specifičnih sintetskih puteva za dobijanje ovih jedinjenja, kandidat je nasamom početku svoga rada postavio za cilj razvoj široko primenjive sintetske metode. Ideja jezasnovana na strukturnoj sličnosti različitih klasa protoberberina, što otvara mogućnostimultitargetnog pristupa, odnosno sinteze jednog zajedničkog intermedijera čijomdivergentnom transformacijom bi se moglo pristupiti različitim tipovima protoberberinskihjedinjenja. Taj zajednički intermedijer prepoznat je u strukturi izohinolinskog diena (2.4) kojije uspešno sintetisan a zatim i efikasno preveden u oksoprotoberberinske itetrahidroprotoberberinske derivate. Efikasnost ove metodologije je dalje demonstrirana uanelacijama različitih heterocikala što je vodilo sintezi skeleta dihidrogambirtaninskih iketojobirinskih alkaloida kao i benzohinolizinskih derivata.4. OBJAVLJENI RADOVI KOJI ČINE DEO DOKTORSKE DISERTACIJEa) Radovi objavljeni u istaknutim časopisima međunarodnog značaja (M22)1) Suren Husinec, Vladimir Savic, Milena Simic, Vele Tesevic, Dragoslav Vidovic:Annulations of isoquinoline and β-carboline ring systems: synthesis of 8-oxoprotoberberine derivatives, Tetrahedron Letters 2011, 52, 2733–2736.Organic chemistry (19/56), IF 2011 =2,6835

2) Husinec Suren; Petkovic Milos; Savic Vladimir; Simic Milena:Synthesis of Allyl Acetates via Palladium-Catalysed Functionalisation of Allenes and1,3-Dienes, Synthesis 2012; 44: 399-408.Organic chemistry (23/56), IF 2011 =2,466b) Radovi objavljeni u časopisu nacionalnog značaja (M53)3) Simić Milena, Savić Vladimir, Ranđelović Jelena:Anelacije β-karbolina i izohinolina primenom reakcija olefinske metatezeArhiv za farmaciju, 2011, 61, 267-278.c) Objavljena saopštenja koji čine deo disertacije1) Predrag Petrović, Jelena Ranđelović, Vladimir Savić, Milena Simićβ-Karbolini u sintezi prirodnih proizvodaXLVII Savetovanje Srpskog hemijskog društva, Beograd, 21.mart 2009., Zbornik radova, str.130.2) Milena Simić, Vladimir Savić, Vele Tešević, Suren HusinecSinteza policikličnih derivata izohinolina i karbolinaXLVIII Savetovanje Srpskog hemijskog društva, Novi Sad, 17-18.april 2010., Zbornikradova, str. 161.3) Milena Simić, Vladimir SavićSinteza protoberberina kao potencijalnih P-gp inhibitoraGodišnja nagrada Farmaceutskog fakulteta za najbolje radove studenata doktorskih studija,Simpozijum Farmaceutskog fakulteta, 28-30. decembar 2010.5. ZAKLJUČAK (obrazloženje naučnog doprinosa doktorske disertacije)Komisija je na osnovu detaljnog pregleda doktorske teze mr Milene Simić podnaslovom “Anelacije heterocikličnih jedinjenja i njihova primena u sintezi prirodnihproizvoda” zaključila da je kandidat detaljnim teoretskim razmatranjima i primenomsavremenih hemijskih reakcija i instrumentalnih strukturnih metoda realizovao osnovni cilj6

ada: razvoj multitargetne sintetske strategije za dobijanje različitih klasa protoberberinskihderivata. Pored ovoga, efikasnost razvijenog sintetskog puta je demonstrirana u dobijanju inekih drugih klasa jedinjenja kao što su: dihidrogambirtaninski, ketojobirinski ibenzohinolizinski derivati.U toku izrade doktorske teze kandidat je objavio dva rada u istaknutim međunarodnimčasopisima, jedan rad u domaćem časopisu i dva saopštenja na skupovima od nacionalnogznačaja sa međunarodnim učešćem. Jedno postersko izlaganje dela rezultata iz teze nagrađenoje Godišnjom nagradom Farmaceutskog fakulteta za najbolje radove studenata doktorskihstudija.Na osnovu svega izloženog, Komisija smatra da su ispunjeni svi uslovi da se rad mrMilene Simić pod naslovom: “Anelacije heterocikličnih jedinjenja i njihova primena usintezi prirodnih proizvoda” prihvati kao doktorska teza, čime se stiču uslovi za sticanjeakademskog stepena i zvanja doktora hemijskih nauka. Na osnovu toga, predlažemoNastavno-naučnom veću Hemijskog fakulteta da kandidatu mr Mileni Simić odobri odbranudoktorske teze pod navedenim naslovom.U Beogradu,12. 09. 2012. godineKomisija:Dr Vladimir Savić, redovni profesorFarmaceutski fakultet u Beogradu, mentorDr Vele Tešević, vanredni profesorHemijski fakultet u Beogradu, mentorDr Vladimir Pavlović, redovni profesorHemijski fakultet u BeograduDr Veselin Maslak, docentHemijski fakultet u BeograduDr Miroslava Stanković, naučni saradnikJP “Nuklearni objekti Srbije”7