Novel Naphthalene Diimides Synthesis, and Characterization as Probable Anticancer Agents

Abstract

Naphthalene diimides (NDIs) have outstanding conjugation and photophysical properties which offer marvelous applications in various facets of industry from medicine to electronics. In medicine, NDIs can be used to interact with the guanine quadruplex and inhibit the proliferation of cancer cells by impairing the function of the telomerase enzyme that is responsible for replenishing the base units at the end of telomeres. Moreover, they can inhibit the function of acetylcholinesterase in Alzheimer disease. In addition, because of π−acidic property of NDIs, they can be used as transmembrane anion transporters between lipid layers. In the present research, two symmetrical naphthalene diimides, 3 and 5, have been synthesized from the commercially available naphthalene dianhydride (NDA) with the primary amine in the presence of high boiling solvent. For compound 3, phosphate moiety was added to the imide positions in order to enhance the solubility in polar solvents. In the same way, for compound 5, adenine substituent was for being soluble in polar solvents and also was for having a strong interaction with the guanine quadruplex through π−π stacking, hydrogen bonding and other interactions. Optical properties for 3 and 5 in different solvents were measured. Compound 5 showed high molar absorptivity coefficient in the polar aprotic solvents such as DMAc, DMF and NMP. In addition to absorptivity coefficient, half width, oscillator strength and singlet energy were also being calculated. FT−IR was performed in order to confirm the structures. Accordingly, a great consistency can be seen between the spectrum and the compounds. Finally, we propose that the compounds might be used as anticancer agents and due to their planarity and rigidity of the molecules can also interact with the guanine quadruplex to prevent the telomerase to add base units and cause to cell division and proliferation.

ÖZ: Naftalin diimidler (NDI'ler), tıptan elektroniğe endüstrinin çeşitli alanlarında harika uygulama alanı sunan olağanüstü bir konjugasyon ve fotofiziksel özelliğe sahip bileşiklerdir. Tıpta, guanin dörtlüsü ile etkileşime girmek ve telomerin sonuna kadar baz birimlerini yenilemekten sorumlu olan telomeraz enziminin işlevini engelleyerek kanser hücrelerinin çoğalmasını engellemek için kullanılabilirler. NDI'ler ayrıca Alzheimer hastalığında asetilkolinesterazın işlevini de inhibe edebilir. NDI'lerin πasidik özelliğinden dolayı lipid tabakaları arasında transmembrane anyon taşıyıcısı olarak kullanılabilirler. Bu araştırmada, iki simetrik naftalin diimid bileşiği 3 ve 5, ticari olarak temin edilebilen naftalin dianhidritten (NDA) birincil aminlerle yüksek kaynama noktasına sahip bir çözücü varlığında sentezlenmiştir. Polar solventlerde çözünürlüğü arttırmak için imid pozisyonlarına fosfat parçaları ilave edilerek 3 bileşiği elde edildi. Aynı şekilde, adenin sübstitüentleri, polar çözücülerde çözünür olmaları ve ayrıca π-π etkileşimi, hidrojen bağı ve moleküller arası bağlar ile guanin dörtlü ile muhteşem bir etkileşime sahip olması için 5 bileşiğinin sentezinde kullanıldı. Farklı polaritede çözücüler kullanılarak 3 ve 5 için optik özellikler ölçüldü. Bileşik 5, DMAc, DMF ve NMP gibi polar aprotik çözücülerde yüksek molar absorpsiyon katsayısı göstermiştir. Soğurma katsayısına ek olarak, diğer fotofiziksel özellikler de hesaplanmıştır. Sentezlenen maddelerin kimyasal yapılarını doğrulamak için FT−IR analizi yapıldı ve yapılan analize göre, spektrum ve bileşikler arasında büyük bir tutarlılık ortaya çıkmıştır. Son olarak, tez kapsamında sentezlenen maddelerin birer antikanser ajanı olarak kullanılabileciğini ve moleküllerin düzlemselliği ve sertliği nedeniyle telomerazın baz birimleri eklemesini ve hücre bölünmesine ve çoğalmasına neden olmasını önlemek için guanin dörtlüsü ile etkileşime girebileceğini öneriyoruz.