From Chemistry Towards Technology Step-By-Step From Chemistry Towards Technology Step-By-Step От химии к технологии шаг за шагом 2782-1900 104484 10.52957/2782-1900-2025-6-3-91-105 Научные статьи Scientific articles Научные статьи Sintez i issledovanie biologicheskoi aktivnosti spirokarbona i ego kompleksov s kationami ryada perekhodnykh ehlementov Синтез и исследование биологической активности спирокарбона и его комплексов с катионами ряда переходных элементов Шубина Анна Александровна Shubina Anna Aleksandrovna annashubina100@gmail.com Орлова Татьяна Николаевна Orlova Tatyana Nikolaevna orl@bio.uniyar.ac.ru

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Орлов Владимир Юрьевич Orlov Vladimir Yur'evich eagle0802@mail.ru

доктор химических наук;

doctor of chemical sciences;

 Ярославский государственный университет Ярославль Россия Yaroslavl State University Yaroslavl Russian Federation Ярославский государственный университет Ярославль Россия Yaroslavl State University Yaroslavl Russian Federation Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова P.G. Demidov Yaroslavl State University 24 09 2025 24 09 2025 6 3 91 105 23 07 2025 09 09 2025 https://chemintech.ru/en/nauka/article/104484/view

Проведен синтез лиганда – спирокарбона (4,4,10,10-тетраметил-1,3,7,9-тетраазоспиро[5.5]ундекан-2,8-диона) и координационных соединений спирокарбона с катионами переходных металлов: Co2+, Cd2+, La3+, Cu2+, Zn2+, Mn2+. Образование координационных соединений подтверждено данными ИК и УФ-спектроскопии. В электронных спектрах комплексных соединений зафиксирован батохромный сдвиг полосы, соответствующей лиганду, а также появление новых максимумов поглощения в длинноволновой области. На основании результатов молекулярного докинга было показано, что найденная биологическая мишень – α-синуклеин, связывается с лигандом (спирокарбоном) посредством водородных связей между атомами кислорода и водорода амидной группы 4,4,10,10-тетраметил-1,3,7,9-тетраазоспиро[5.5]ундекан-2,8-диона и атомами водорода и кислорода аминокислотных остатков белка. Исследована зависимость липофильности от рН среды комплексных соединений спирокарбона

Проведен синтез лиганда – спирокарбона (4,4,10,10-тетраметил-1,3,7,9-тетраазоспиро[5.5]ундекан-2,8-диона) и координационных соединений спирокарбона с катионами переходных металлов: Co2+, Cd2+, La3+, Cu2+, Zn2+, Mn2+. Образование координационных соединений подтверждено данными ИК и УФ-спектроскопии. В электронных спектрах комплексных соединений зафиксирован батохромный сдвиг полосы, соответствующей лиганду, а также появление новых максимумов поглощения в длинноволновой области. На основании результатов молекулярного докинга было показано, что найденная биологическая мишень – α-синуклеин, связывается с лигандом (спирокарбоном) посредством водородных связей между атомами кислорода и водорода амидной группы 4,4,10,10-тетраметил-1,3,7,9-тетраазоспиро[5.5]ундекан-2,8-диона и атомами водорода и кислорода аминокислотных остатков белка. Исследована зависимость липофильности от рН среды комплексных соединений спирокарбона

 спирокарбон ИК спектроскопия электронная спектроскопия переходные металлы комплексообразование PASS online молекулярный докинг.

Weinschenk A.U. Condensation von Aceton mit Harnstoff. Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1901, 34(2), 2185-2187. Weinschenk A.U. Condensation von Aceton mit Harnstoff. Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1901, 34(2), 2185-2187. Zigeuner G., Fuchs E., Brunetti H. Über Heterocyclen, 8. Mitt.: Über 6,6′-Spirobis-(2-oxo-bzw. 2-thionohexa-hydropyrimidine). Monatsh. Chem., 1966, 97, 36-42. DOI: 10.1007/BF00905481. Zigeuner G., Fuchs E., Brunetti H. Über Heterocyclen, 8. Mitt.: Über 6,6′-Spirobis-(2-oxo-bzw. 2-thionohexa-hydropyrimidine). Monatsh. Chem., 1966, 97, 36-42. DOI: 10.1007/BF00905481. Alam M., Ahmad M., Rasheed A., Ahmad A. Biopharmaceutical studies of spirobishexahydropyrimidine. Indian J. Exp. Biol., 1992, 30(12), 1181-1183. Alam M., Ahmad M., Rasheed A., Ahmad A. Biopharmaceutical studies of spirobishexahydropyrimidine. Indian J. Exp. Biol., 1992, 30(12), 1181-1183. Дудок К.П., Федорович А.М., Дудок Т.Г., Речицький О.Н., Єресько В.А., Шкаволяк А.В., Сибірна Н.О. Вплив спірокарбону та похідних піролопіримідиндіонів на фізико-хімічні характеристики лігандних форм гемоглобіну in vitro. Studia biologica, 2009, 3(2), 23-34. Dudok K.P., Fedorovich A.M., Dudok T.G., Rechic'kiy O.N., Єres'ko V.A., Shkavolyak A.V., Sibіrna N.O. Vpliv spіrokarbonu ta pohіdnih pіrolopіrimіdindіonіv na fіziko-hіmіchnі harakteristiki lіgandnih form gemoglobіnu in vitro. Studia biologica, 2009, 3(2), 23-34. Старикович Л.С., Старикович М.А., Речицкий А.Н., Ересько В.А., Косяк Т.Ю., Сибирная Н.А. Дослідження впливу спірокарбону та похідних піролопіримідиндіонів на лейкозні клітини. Studia biologica, 2009, 3(2), 93-98. Starikovich L.S., Starikovich M.A., Rechickiy A.N., Eres'ko V.A., Kosyak T.Yu., Sibirnaya N.A. Doslіdzhennya vplivu spіrokarbonu ta pohіdnih pіrolopіrimіdindіonіv na leykoznі klіtini. Studia biologica, 2009, 3(2), 93-98. Дудок К.П., Старикович М.А., Речицкий А.Н., Шкаволяк А.В., Сибирная Н.А. Роль похідних піролопіримідиндіонів у регуляції фізико-хімічних характеристик гемоглобіну й активності окремих ферментів антиоксидантного захисту крові людей in vitro. Вісник Львівського унів. Сер. біол., 2012, 60, 126-136. Dudok K.P., Starikovich M.A., Rechickiy A.N., Shkavolyak A.V., Sibirnaya N.A. Rol' pohіdnih pіrolopіrimіdindіonіv u regulyacії fіziko-hіmіchnih harakteristik gemoglobіnu y aktivnostі okremih fermentіv antioksidantnogo zahistu krovі lyudey in vitro. Vіsnik L'vіvs'kogo unіv. Ser. bіol., 2012, 60, 126-136. Мусатов А.Г., Семяшкина А.А., Дашевский Р.Ф. Факторы оптимизации формирования продуктивности растений и качества зерна ярового ячменя и овса. Хранение и переработка зерна, 2007, 7, 38-41. Musatov A.G., Semyashkina A.A., Dashevskiy R.F. Faktory optimizacii formirovaniya produktivnosti rasteniy i kachestva zerna yarovogo yachmenya i ovsa. Hranenie i pererabotka zerna, 2007, 7, 38-41. Злобин А.И. Морфофизиологические и биохимические изменения у растений ячменя при обработке регуляторами роста, дис.канд. биол. наук. М., 1994, 18 с. Zlobin A.I. Morfofiziologicheskie i biohimicheskie izmeneniya u rasteniy yachmenya pri obrabotke regulyatorami rosta, dis.kand. biol. nauk. M., 1994, 18 s. Wagner W.J., Gross M.L. Using mass spectrometry‐based methods to understand amyloid formation and inhibition of alpha‐synuclein and amyloid beta. Mass spectrom. rev., 2024, 43(4), 782-825. DOI: 10.1002/mas.21814. Wagner W.J., Gross M.L. Using mass spectrometry‐based methods to understand amyloid formation and inhibition of alpha‐synuclein and amyloid beta. Mass spectrom. rev., 2024, 43(4), 782-825. DOI: 10.1002/mas.21814. Li S., Liu, Y., Lu S., Xu J., Liu X., Yang D. A crazy trio in Parkinson's disease: metabolism alteration, α synuclein aggregation, and oxidative stress. Mol. Cell. Biochem., 2025, 480(1), 139-157. DOI: 10.1007/s11010-024-04985-3. Li S., Liu, Y., Lu S., Xu J., Liu X., Yang D. A crazy trio in Parkinson's disease: metabolism alteration, α synuclein aggregation, and oxidative stress. Mol. Cell. Biochem., 2025, 480(1), 139-157. DOI: 10.1007/s11010-024-04985-3. Zueva I.V., Vasilieva E.A., Gaynanova G.A., Moiseenko A.V., Burtseva A.D. Can activation of acetylcholinesterase by β-amyloid peptide decrease the effectiveness of cholinesterase inhibitors? Int. J. Mol. Sci., 2023, 24(22), 16395. DOI: 10.3390/ijms242216395. Zueva I.V., Vasilieva E.A., Gaynanova G.A., Moiseenko A.V., Burtseva A.D. Can activation of acetylcholinesterase by β-amyloid peptide decrease the effectiveness of cholinesterase inhibitors? Int. J. Mol. Sci., 2023, 24(22), 16395. DOI: 10.3390/ijms242216395. Gajendra K., Pratap G.K., Poornima D.V., Shantaram M., Ranjita G. Natural acetylcholinesterase inhibitors: a multi-targeted therapeutic potential in Alzheimer's disease Eur. J. Med. Chem. Rep., 2024, 11, 100154. DOI: 10.1016/j.ejmcr.2024.100154. Gajendra K., Pratap G.K., Poornima D.V., Shantaram M., Ranjita G. Natural acetylcholinesterase inhibitors: a multi-targeted therapeutic potential in Alzheimer's disease Eur. J. Med. Chem. Rep., 2024, 11, 100154. DOI: 10.1016/j.ejmcr.2024.100154. Mortada S., Karrouchi K., Hamza E.H., Oulmidi A., Bhat M.A., Mamad H. Synthesis, structural characterizations, in vitro biological evaluation and computational investigations of pyrazole derivatives as potential antidiabetic and antioxidant agents. Sci. Rep., 2024, 14(1), 1312. DOI: 10.1038/s41598-024-51290-6. Mortada S., Karrouchi K., Hamza E.H., Oulmidi A., Bhat M.A., Mamad H. Synthesis, structural characterizations, in vitro biological evaluation and computational investigations of pyrazole derivatives as potential antidiabetic and antioxidant agents. Sci. Rep., 2024, 14(1), 1312. DOI: 10.1038/s41598-024-51290-6. Hadda T.B., Deniz F.S., Orhan I.E., Zgou H., Rauf A., Mabkhot Y.N., Maalik A. Spiro heterocyclic compounds as potential anti-alzheimer agents (Part 2): Their metal chelation capacity, POM analyses and DFT studies. Med. Chem., 2021, 17(8), 834-843. DOI: 10.2174/1573406416666200610185654. Hadda T.B., Deniz F.S., Orhan I.E., Zgou H., Rauf A., Mabkhot Y.N., Maalik A. Spiro heterocyclic compounds as potential anti-alzheimer agents (Part 2): Their metal chelation capacity, POM analyses and DFT studies. Med. Chem., 2021, 17(8), 834-843. DOI: 10.2174/1573406416666200610185654. Шубина А.А., Орлова Т.Н. Синтез и особенности структуры комплексных соединений La(III) с органическими лигандами. Cifra. Химия. 2024, 1(1), 1-13. URL: https://chemistry.cifra.science/archive/1-1-2024-april/10.18454/CHEM.2024.1.5 (дата обращения: 20.07.2025). Shubina A.A., Orlova T.N. Sintez i osobennosti struktury kompleksnyh soedineniy La(III) s organicheskimi ligandami. Cifra. Himiya. 2024, 1(1), 1-13. URL: https://chemistry.cifra.science/archive/1-1-2024-april/10.18454/CHEM.2024.1.5 (data obrascheniya: 20.07.2025). Нетреба Е.Е., Федоренко А.М., Павлов А.А. Синтез и исследование молекулярно-кристаллической структуры 4,4,10,10-тетраметил-1,3,7,9-тетраазоспиро(5.5)ундекан-2,8-диона. Наук. вісник Уж. унів. Сер.: Хімія., 2011, 1, 107-116. Netreba E.E., Fedorenko A.M., Pavlov A.A. Sintez i issledovanie molekulyarno-kristallicheskoy struktury 4,4,10,10-tetrametil-1,3,7,9-tetraazospiro(5.5)undekan-2,8-diona. Nauk. vіsnik Uzh. unіv. Ser.: Hіmіya., 2011, 1, 107-116. Filimonov D.A., Lagunin A.A., Gloriozova T.A., Rudik A.V., Druzhilovskii D.S., Pogodin P.V., Poroikov V.V. Prediction of the biological activity spectra of organic compounds using the PASS online web resource. Chem. Heterocycl. Comp., 2014, 50(3), 444-457. DOI: 10.1007/s10593-014-1496-1. Filimonov D.A., Lagunin A.A., Gloriozova T.A., Rudik A.V., Druzhilovskii D.S., Pogodin P.V., Poroikov V.V. Prediction of the biological activity spectra of organic compounds using the PASS online web resource. Chem. Heterocycl. Comp., 2014, 50(3), 444-457. DOI: 10.1007/s10593-014-1496-1. Ulmer T.S., Bax A., Cole N.B., Nussbaum R.L. Structure and dynamics of micelle-bound human alpha synuclein. J. Biol. Chem., 2005, 280(10), 9595-9603. DOI: 10.1074/jbc.M411805200. Ulmer T.S., Bax A., Cole N.B., Nussbaum R.L. Structure and dynamics of micelle-bound human alpha synuclein. J. Biol. Chem., 2005, 280(10), 9595-9603. DOI: 10.1074/jbc.M411805200. Granovsky A.A. Firefly version 7.1.G, URL: http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html (дата обращения: 20.07.2025). Granovsky A.A. Firefly version 7.1.G, URL: http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html (data obrascheniya: 20.07.2025). Zhurko G., Zhurko D. Chemcraft: graphical software for visualization of quantum chemistry computations. Version 1.8 (build 682). Chemcraft website. 2025. URL: https://www.chemcraftprog.com (дата обращения: 20.07.2025). Zhurko G., Zhurko D. Chemcraft: graphical software for visualization of quantum chemistry computations. Version 1.8 (build 682). Chemcraft website. 2025. URL: https://www.chemcraftprog.com (data obrascheniya: 20.07.2025). Grosdidier A., Zoete V., Michielin O. SwissDock, a protein-small molecule docking web service based on EADock DSS. Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue), 270-277. DOI: 10.1093/nar/gkr366. Grosdidier A., Zoete V., Michielin O. SwissDock, a protein-small molecule docking web service based on EADock DSS. Nucleic Acids Res., 2011, 39 (Web Server issue), 270-277. DOI: 10.1093/nar/gkr366. ChemAxon Log D vs. pH Predictor. ChemAxon. URL: https://chemaxon.com/products/logd-predictor (дата обращения: 20.07.2025). ChemAxon Log D vs. pH Predictor. ChemAxon. URL: https://chemaxon.com/products/logd-predictor (data obrascheniya: 20.07.2025). Wu K., Kwon S., Zhou X., Fuller C., Wang X., Vadgama J., Wu Y. Overcoming Challenges in Small-Molecule Drug Bioavailability: A Review of Key Factors and Approaches. Int. J. Mol. Sci., 6, 25(23), 13121. DOI: 10.3390/ijms252313121. Wu K., Kwon S., Zhou X., Fuller C., Wang X., Vadgama J., Wu Y. Overcoming Challenges in Small-Molecule Drug Bioavailability: A Review of Key Factors and Approaches. Int. J. Mol. Sci., 6, 25(23), 13121. DOI: 10.3390/ijms252313121.