SUPERVISOR
Alahe Masaeli,Mohammad Dinari
الهه مسائلی (استاد مشاور) محمد دیناری (استاد راهنما)
STUDENT
Mohammad ali Shirani
محمدعلی شیرانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1397
TITLE
Synthesis of compounds based on 3-cyano-2-oxo-pyridine and benzothiazolopyridine using homogeneous and heterogeneous catalysts and their cytotoxicity evaluation
In the first study, an attempt was made to synthesize heterocyclic compounds of 1,6-diamino-3,5-di-cyano-2-oxopyridine. For this purpose, three catalysts with a rich surface of secondary and tertiary amines were prepared. First, bulk g-C3N4 was prepared from urea pyrolysis, and then g-C3N4 nanosheets were prepared from thermal oxidation of bulk g-C3N4. The IS@SM catalyst was prepared, including ionic salts containing piperazine grafted to silica-coated magnetic nanoparticles' surface. To prepare IS@SM catalyst, at first silica-coated magnetic nanoparticles (SM) were prepared by sol-gel method. Then, piperazine was attached to the silica surface by 3-chloropropyl triethoxy silane as a linker agent. All three catalysts were evaluated for four-component reaction, and IS@SM was selected for higher efficiency and shorter reaction time. In the following, the reaction conditions were optimized in different solvents under ultrasonic irradiation. Also, the product yield of the reaction exposed to ultrasound irradiations was compared with reflux conditions, in which ultrasonic waves had higher efficiencies and shorter reaction times. Under optimal conditions, several derivatives were synthesized using various aldehydes and ketones. Among the synthesized products, aromatic aldehydes were more efficient than aliphatics. In the second part of this study, the synthesis of benzothiazolopyridine compounds, i.e., 1-amino-2- (benzo [d] thiazol-2-yl) -3-aryl-3H-benzo [4, 5] thiazolo [2-a, 3] pyridine-4-carbonitrile was studied under ultrasonic irradiation and conventional thermal method using piperidine in EtOH. To evaluate the effect of ultrasound technique, some derivatives were synthesized using some aldehydes under ultrasound irradiation and reflux method. The ultrasonic irradiation afforded several privileges such as shorter reaction time, cleaner reactions, and high yields. Ultrasound technique reduced the time of reactions from 150-480 min to 80-200 min and improved the efficiency from 10-71 to 30-89. Also, reactions with aldehydes, including electron-releasing groups, lead to low yield in a long time, or the final product's formation was not possible. In the next section, to evaluate the anti-cancer properties of the synthesized derivatives, from each series, four compounds with phenyl, 4-nitrophenyl, 4-chlorophenyl, and 4-methoxyphenyl substitution were selected, and several cell lines were considered for each group. For the first group, MCF-7 breast cancer and HeLa cancer cell line were selected, and for the second group, two breast cancer, MCF-7, MDA-Mb, and a normal breast cell line (MCF-10A) were selected. The interactions between these compounds and some of the most important protein receptors in these cells were simulated using molecular docking. Bonding interactions related to the first group compounds with this receptor were favorable in terms of energy and unfavorable for the second group. Finally, these compounds were treated on the preferred cell lines by MTT assay. The results obtained from cell culture were in good agreement with the results obtained from the cloning, and the first group compounds showed a stopping property, while the second group compounds, in most cases, did not have such a property.
در مطالع? اول تلاش بر این بود تا ترکیبات هتروسیکل 6،1-دی آمینو-5،3-دی سیانو-2-اکسو پیریدین سنتز شوند. بدین منظور سه کاتالیست با سطح غنی از آمین¬های نوع دوم و سوم تهیه شدند. ابتدا g-C3N4 توده¬ا¬ی از پیرولیز اوره و سپس نانوصفحات g-C3N4 از اکسایش حرارتی g-C3N4 توده¬ای تهیه شدند. سپس کاتالیست پیپرازین پیوند شده در سطح نانوذرات مغناطیسی پوشش داده شده با سلیکا (IS@SM) تهیه شد، ابتدا نانوذرات مغناطیسی دارای پوشش سیلیکا (SMNP) از روش سل- ژل تهیه و سپس پیپرازین از طریق 3-کلرو پروپیل تری اتوکسی سیلان به عنوان عامل اتصال دهنده، به سطح سیلیکا متصل شد. کاتالیست¬های g-C3N4 توده¬ای، نانوصفحه¬ای وIS@SM برای واکنش چهار جزیی مورد ارزیابی قرار گرفتند و IS@SM به دلیل بازده بیشتر و زمان واکنش کوتاه¬تر انتخاب شد. درادامه شرایط این واکنش، در حلال¬های مختلف تحت امواج التراسونیک بهینه شد همچنین بازده محصول این واکنش در معرض امواج التراسونیک با شرایط رفلاکس مقایسه شد که امواج التراسونیک دارای بازده بیشتر و زمان واکنش کم¬تر بود. طبق شرایط بهینه تعدادی مشتق با استفاده از آلدهید¬ها و کتون¬های گوناگون سنتز گردید. در بین مشتق¬های سنتز شده، آلدهید¬های آروماتیک نسبت به آلیفاتیک¬ها بازده بیشتری داشتند. در بخش دوم این پژوهش سنتز مشتق¬های گوناگون 1-آمینو-2-(بنزو[d]تیازول-2-ایل)-3-آریل-3H- بنزو[5,4] تیازولو [3,2-a]پیریدین-4-کربونیتریل، تحت شرایط التراسونیک و شرایط معمول گرمایی با استفاده از پیپریدین در حلال اتانول مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی بیشتر اثر تابش التراسونیک، مشتق¬های گوناگون با استفاده از آلدهیدهای مختلف، در شرایط التراسونیک و شرایط رفلاکس سنتز شدند. تابش التراسونیک دارای چندین مزیت ازجمله زمان کوتاه تر، واکنش تمیزتر و بازده بالاتر بود. روش التراسونیک زمان واکنش را از 150-480 دقیقه به 80-200 دقیقه کاهش و بازده را از10-71 به 30-89 افزایش داد. واکنش با آلدهیدهای دارای گروه الکترون دهنده به محصول با بازده کم در زمان طولانی منجر می¬شد و یا اصلا تشکیل محصول ممکن نبود. دربخش بعدی برای بررسی ویژگیهای ضدسرطانی ترکیبات سنتز شده از هر دسته چهار ترکیب با استخلاف¬های فنیل، 4-نیتروفنیل، 4-کلروفنیل و 4-متوکسی فنیل انتخاب شدند و برای هردسته تعدادی رده سلولی در نظر گرفته شد. برای دست? نخست رده¬های سلولی سرطانی سینه MCF-7 و رد? سلولی سرطانی HeLa و برای ترکیبات دست? دوم دو رد? سلولی سرطان سینه MCF-7 و MDA-Mb و یک رده سلولی سالم مربوط به بافت سینه (MCF-10) انتخاب شدند. و برهم¬کنش¬های بین این ترکیبات و تعدادی از مهمترین گیرنده¬های پروتئینی این سلول¬ها با استفاده از داکینگ مولکولی شبیه سازی شد. برهم¬کنش¬های پیوندی مربوط به ترکیبات دست? اول با این گیرنده از نظر انرژی مطلوب و برای دست? دوم نامطلوب بود. درپایان این ترکیبات از طریق روش MTT بر روی رده¬های سلولی مورد نظر تیمار شدند. ترکیبات دسته اول از خود ویژگی متوقف کنندگی نشان دادند درحالی که ترکیبات دسته دوم در بیشتر موارد دارای چنین ویژگی نبودند.