ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2021, том 91, № 6, с. 922-934

УДК 547.979.733:615.281.8

СИНТЕЗ И АФФИННОСТЬ НЕСИММЕТРИЧНЫХ

ГЕТАРИЛЗАМЕЩЕННЫХ ПОРФИРИНОВ К ГЕЛИКАЗЕ

SARS-CoV-2

Е. С. Юринаa,*, Н. Ш. Лебедева^a

^aИнститут химии растворов имени Г. А. Крестова Российской академии наук,

ул. Академическая 1, Иваново, 153045 Россия

^bИвановский государственный химико-технологический университет, Иваново, 153000 Россия

*e-mail: yurina_elena77@mail.ru

Поступило в Редакцию 21 апреля 2021 г.

После доработки 21 апреля 2021 г.

Принято к печати 6 мая 2021 г.

Получены новые порфириновые соединения с остатками бензотиазола, бензоксазола и бензимидазола

и подтверждена их структура. Проведен молекулярный докинг несимметричных гетарилзамещенных

порфиринов и хлорина е6 с геликазой SARS-CoV-2. Aффинность гетарилзамещенных порфиринов по

отношению к геликазе существенно выше, чем у препаратов, разрешенных Управлением по санитарно-

му надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (США), и хлорина е6. Проанализировано

строение комплекса геликазы SARS-CoV-2 с исследуемыми макрогетероциклическими соединениями.

Исходя из локализации порфиринов и хлорина е6 в доменах геликазы выдвинуто предположение о воз-

можных способах ингибирования и фотоинактивации геликазы SARS-CoV-2.

Ключевые слова: порфирины, молекулярный докинг, геликаза, вирус SARS-CoV-2, ингибирование,

инактивация

DOI: 10.31857/S0044460X21060093

В настоящее время во всем мире наблюдается

степени локализуется на альвеолярных эпители-

вспышка коронавирусной инфекции Covid-19, вы-

альных клетках легких и энтероцитах кишечника,

званной патогеном SARS-CоV-2. По состоянию на

слизистой оболочке носа и полости рта, а также на

апрель 2021 г. было инфицировано более 133 млн

артериальных и венозных эндотелиальных клет-

человек, из которых более 2.9 млн скончались. У

ках и гладкомышечных клетках артерий, вирусные

пациентов с SARS-CoV-2 наблюдается широкий

частицы обнаруживаются в таких органах, как лег-

спектр клинических проявлений от легкой до бы-

кие, кишечник, кожа, селезенка и мозг [4].

стро прогрессирующей тяжелой болезни с леталь-

Интенсивно ведутся исследования по созда-

ным исходом. В большинстве случаев Covid-19

нию лекарственных препаратов для борьбы с ви-

вызывает нарушения дыхания, острый респира-

русной инфекцией Covid-19. Однако до создания

торный синдром, нарушение деятельности ЦНС

лекарственного средства проходят годы, что свя-

[1-3]. Возможны также индивидуальные прояв-

зано как с необходимостью и длительностью до-

ления заболевания. Проникновение вируса SARS-

клинических и клинических испытаний, так и со

CoV-2 опосредуется взаимодействием S-белка

сложностью создания препарата, обладающего ви-

вируса с превращающим ангиотензин ферментом

рулицидной активностью. Объективно осложняет

2 (ACE2). Поскольку фермент ACE2 в высокой

создание вирулицидного препарата сама природа

922

СИНТЕЗ И АФФИННОСТЬ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ГЕТАРИЛЗАМЕЩЕННЫХ ПОРФИРИНОВ

923

коронавируса, имеющего одноцепочечный геном

Таблица 1. Аффинность геликазы к потенциальным

позитивно-смысловой РНК. Одноцепочечные

ингибиторам SARS-CoV-2

РНК-вирусы очень лабильны, легко мутируют в

Аффинность,

Соединение

Литературная ссылка

фазе репликации и транскрипции [5-8], поэтому

ккал/моль

препарат с высокой селективностью и аффинно-

Вапреотид

-12.88

[16]

стью по отношению к РНК создать практически

1б

-12.30

Данная работа

невозможно. Это относится к вирусам гемор-

Кангрелор

-11.48

[17]

рагической лихорадки Эбола, ТОРСа, СПИДа,

Атазанавир

-11.28

[16]

бешенства, гепатитов C и Е, лихорадки Запад-

-11.20

Данная работа

ного Нила, полиомиелита, с которыми ведется

Нистатин

-11.10

[18]

борьба несколько десятилетий. Поэтому геном

1в

-10.90

Данная работа

SARS-CoV-2 практически не рассматривает-

Лопинавир

-10.71

[16]

ся как мишень в отличие от вирусных белков

Ивермектин

-10.70

[18]

Эльбасвир

-10.50

[19]

SARS-CoV-2. Потенциальными мишенями мо-

Симепревир

-10.42

[20]

гут быть 4 структурных белка [S-белок, матрич-

Цефарантин

-10.30

[21]

ный (M) белок и белок оболочки (E), нуклео-

Ритонавир

-9.39

[16]

капсидный белок (N)], 16 неструктурных белков

Хлорин е6,

-9.30

Данная работа

(nsp1-nsp16) и несколько дополнительных белков

комплекс A

(ORF), из которых самая очевидная мишень -

Гразопревир

-9.15

[20]

S-белок шиповидного отростка вируса

[9-12].

Хлорин е6,

-9.00

Данная работа

Связывание лекарства с этой мишенью приведет

комплекс B

к ингибированию проникновения вируса в клетки

Рилпивирин

-8.03

[16]

и создаст конкуренцию связывания с АСЕ2. Воз-

Фавипиравир

-4.65

[16]

можно, эта стратегия не очень продуктивна, так

как S-белок подвержен мутациям особенно в ре-

цептор-связывающем мотиве (RBM), отвечаю-

белками [15], и мы полагаем, что образование

щем за распознавание рецептором клеток хозяи-

прочного комплекса с геликазой будет ингибиро-

на ACE2. Согласно литературным данным [13],

вать действие данного вирусного фермента. Изве-

общее сходство аминокислотных последователь-

стен ряд соединений, в том числе разрешенных к

ностей между S-белками SARS-CoV-2 и SARS-

применению в медицинской практике, способных,

CoV, выделенными от человека, циветты или ле-

согласно данным молекулярного докинга, связы-

тучей мыши, составляет от 76 до 78% для всего

ваться с геликазой (табл. 1).

белка, от 73 до 76% для рецептор-связывающего

Однако эти соединения не вирулицидны. Виру-

домена и от 50 до 53% для RBM. Исходя из это-

лицидной активностью обладают порфириновые

го следует, что рецептор-связывающий мотив -

соединения, способные при фотооблучении гене-

менее консервативная часть S-белка коронавиру-

рировать синглетный кислород и окислять амино-

сов. Поэтому более перспективная мишень - до-

кислотные остатки полипептидной цепи [22-26].

статочно консервативный вирусный белок гелика-

Изменение в первичной структуре белка при фо-

за SARS-CoV-2 [14].

тоокислении может привести к полной потере

Геликаза - неструктурный белок коронавируса,

функциональности данного фермента. В качестве

он необходим для его репликации, обеспечивает

потенциальных сенсибилизаторов были выбра-

раскручивание нуклеиновых кислот и разделение

ны несимметричные гетарилзамещенные порфи-

двухцепочечных нуклеиновых кислот на одно-

рины 1а-в - 5-[4-(1,3-бензотиазол-2-ил)фенил]-

цепочечные [14]. Две молекулы геликазы наряду

10,15,20-трис(1-метилпиридин-3-ил)порфирин

с РНК-полимеразой и неструктурными белками

трииодид (1а, X = S), 5-[4-(1,3-бензоксазол-2-ил)-

nsp7 и nsp8 входят в состав комплекса мини-ре-

фенил]-10,15,20-трис(1-метилпиридин-3-ил)пор-

пликации и транскрипции SARS-CoV-2. Геликаза

фирин трииодид (1б, X = O), 5-[4-(1-метил-1,3-бен-

комплементарно связывается с неструктурными

зоимидазол-2-ил)фенил]-10,15,20-трис(1-метил-

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021

924

СЫРБУ и др.

Схема 1.

пиридин-3-ил)порфирин трииодид (1в, X = NCH₃) -

В составе белка геликазы SARS-CoV-2 выделя-

и хлорин е6 2 (препарат, используемый в фотоди-

ют домены: N-концевой цинк-связывающий домен

намической терапии онкозаболеваний) (схема 1).

ZBD (аминокислотная последовательность 1-99),

Выбранные нами несимметрично замещенные

стержневой домен S (аминокислотная последова-

порфирины 1а-в в литературе не описаны. Их

тельность 100-149), домен 1B (аминокислотная

синтез осуществляли в соответствии со схемой 2.

последовательность 151-260), домен 1A (амино-

Соединения 1a-в охарактеризованы спектрально,

кислотная последовательность 261-442) и домен

их индивидуальность и чистота подтверждена ме-

2A (аминокислотная последовательность 442-596)

тодом ТСХ.

(рис. 1) [27].

Выбор порфиринов 1а-в обусловлен следую-

Несимметричные гетарилзамещенные порфи-

щими причинами: гетарильный фрагмент, с одной

рины 1а-в связываются с геликазой SARS-CoV-2

стороны, создает условия для Н-связывания с ами-

в одном сайте. В качестве примера на рис. 1 пред-

нокислотными фрагментами, с другой стороны,

ставлены результаты молекулярной стыковки пор-

придает порфириновому соединению клиновид-

фирина 1в с геликазой.

ную форму, что также способствует связыванию

Порфирины

1а-в вклиниваются между до-

с белком. Введение в состав периферийных за-

менами 1А, 2А, 1В. Наиболее энергетически вы-

местителей групп NCH₃ способствует раствори-

годны конформации комплексов порфирина 1в с

мости гетарилзамещенных порфиринов в водных

остатком бензимидазола, в которых гетарильный

средах, а также первичному связыванию геликазы.

фрагмент расположен между доменами 1А и 2А

Карта электростатического потенциала поверхно-

(рис. 1). Для комплексов геликазы с порфиринами

сти, созданная с помощью системы PyMOL, на-

1a, б c остатками бензотиазола и бензоксазолa наи-

глядно демонстрирует, что геликаза SARS-CoV-2 -

более выгодна конформация, в которой гетариль-

высокоосновный белок (рис. 1). Протяженные об-

ный фрагмент расположен в домене 1В геликазы

ласти отрицательного потенциала на поверхности

(рис. 2).

белка предопределяют прочное связывание поли-

катионных соединений (гетарилзамещенных пор-

Аффинность геликазы по отношению к гета-

фиринов). Участки геликазы с положительным за-

рилзамещенным порфиринам последовательно

рядом на поверхности могут взаимодействовать с

увеличивается при замене группы NCH₃ на атом

хлорином е6.

серы и кислорода в периферийном заместителе

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021

СИНТЕЗ И АФФИННОСТЬ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ГЕТАРИЛЗАМЕЩЕННЫХ ПОРФИРИНОВ

925

Схема 2.

(табл. 1). При этом е порфирины 1а-в не образуют

порфиринов 1а-в (табл. 1). Энергия связывания

специфических π-π, Н-связей с аминокислотными

остальных соединений более низкая. Таким об-

остатками (табл. 2). Вероятно, высокая аффин-

разом, порфирины 1а-в могут быть возможными

ингибиторами геликазы. Как отмечалось выше,

ность геликазы по отношению к порфирину 1б с

наибольшее перспективны для исследования со-

остатком бензоксазола обусловлена оптимальным

единения, способные к полной инактивации фер-

геометрическим, электростатическим соответ-

мента. Способность к фотоокислению геликазы

ствием сайта связывания и порфирина.

порфиринами 1а-в зависит как от фотоактивно-

В научной литературе рассматривались ис-

сти порфирина, так и от наличия подверженных

ключительно ингибиторы геликазы, причем всего

к фотоокислению аминокислотных остатков и их

несколько потенциальных ингибиторов геликазы

удаленности от порфирина. К таким аминокис-

SARS-CoV-2 имеют энергию связывания, близ-

лотам относятся цистеин, метионин, триптофан,

кую к полученным значениям аффинности для

тирозин и гистидин, константы скорости их хими-

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021

926

СЫРБУ и др.

Таблица 2. Структурное описание комплексов геликазы с гетaрилзамещенными порфиринами 1a-в и хлорином е6

Водородные связи периферийный заме-

Аминокислотное окружение в радиусе 4

Соединение

ститель порфирина-аминокислотный

остаток геликазы (d, Å)^а

1б

ASN177, ASN

179, GLU201, LYS202,

Нет

TYR205, SER310, GLU375, MET378,

PRO408, ASN516, ALA520, GLN531,

ASP534, SER535, GLN537, HIS554,

ARG560

ASN177, ASN179, GLU201, LYS202,

Нет

ASP204, TYR205, SER310, ALA312,

GLU375, MET378, PRO408, ASN516,

SER517, ALA520, THR530, GLN531,

THR532, ASP534, SER535, GLN537,

HIS554, ARG560

1в

ASN177, LYS202, ASP204, TYR205,

Нет

SER310, ALA312, GLU375, MET378,

ASN516, SER517, THR530, GLN531,

THR532, ASP534, SER535

Хлорин е6, комплекс A

ASN177, ASN179, PRO406, PRO408,

GLY415 (2.7), LEY417 (1.9), ASN557

LEU412, THR413, LYS414, GLY415,

(3.1), PRO408^a (3.8)

THR416, LEY417, PHE422, ASP534,

ASN557, ASN559, ARG560

Хлорин е6, комплекс B

PRO284, GLY285, THR286, GLY287,

GLY285 (1.6, 3.3), GLY538 (3.1), THR286

LYS288, SER289, HIS290, ALA312,

(2.9), GLY287 (2.0), LYS288 (1.7), HIS290

ALA313, ALA316, GLU319, LYS320,

(1.5), SER289 (3.0)

LYS323, ASP374, ARG443, GLY538,

GLU540

^а Н-Связь с атомом N реакционного центра.

ческой реакции с ¹O₂ составляют 8.9×10⁶, 1.6×10⁷,

554 (сайт 2А). Ближайшие к порфирину 1в уязви-

3.0×10⁷, 8×10⁶и 3.2×10⁷моль^-1∙л∙с^-1соответствен-

мые аминокислотные остатки - TYR205 (сайт 1В),

но [28]. Расстояние, которое может преодолеть ре-

MET378 (сайт 1А). Результаты молекулярного до-

акционноспособный синглетный кислород в белке

кинга позволяют рассчитывать, что порфирины

вируса, сложно оценить. Согласно литературным

1а-в могут не только ингибировать фермент гели-

данным, в водной среде максимально возможный

казы SARS-CoV-2, но и полностью нарушать его

путь ¹O₂в отсутствие тушителей не превышает

первичную структуру.

150 нм [29], в живых клетках пространственная

Хлорин е6 связывается с геликазой в двух сай-

область внутриклеточной активности синглетного

тах (рис. 3), наибольшая аффинность (комплекс

кислорода оценивается 100-150 нм [30, 31]. Мож-

А, табл. 1) выявлена для хлорина е6, локализован-

но ожидать, что при наличии в ближайшем амино-

ного преимущественно между доменами 1А, 2А

кислотном окружении гетарилзамещенных порфи-

и 1В. Несколько меньшая аффинность хлорина в

ринов остатков цистеина, метионина, триптофана,

комплексе Б, в котором хлорин взаимодействует

тирозина и гистидина они с большой долей веро-

с аминокислотными последовательностями доме-

ятности подвергнутся фотоокислению. Согласно

нов 2А, 1А и S.

полученным данным, в радиусе 4 Å от порфири-

Атомы кислорода в несимметрично замещен-

нов 1a, б расположены уязвимые аминокислотные

ной молекуле хлорина е6 способны образовать

остатки: TYR205 (сайт 1В), MET378 (сайт 1А), HIS

водородные связи в обоих комплексах (рис. 3,

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021

930

СЫРБУ и др.

тростатических взаимодействий и структурного

фотометре UV/VIS Hitachi U2001 (Япония) при

несоответствия, так как хлорин е6 расположен

комнатной температуре в диапазоне λ 200-1000

практически на поверхности белка (рис. 3), и его

нм. Спектры ЯМР ¹H регистрировали на приборе

нецелесообразно рассматривать в качестве эф-

Bruker Avance-500 (США). В качестве внутренних

фективного ингибитора (табл. 1). Оба сайта свя-

стандартов использовали сигналы растворителей.

зывания не содержат уязвимых к действию ¹O₂

Масс-спектры MALDI-TOF положительных ионов

аминокислот [28], исключение составляет HIS290

регистрировали на времяпролетном масс-спектро-

в комплексе Б, участвующий в Н-связывании с пе-

метре с матрично-ассоциированной лазерной де-

риферийными карбоксильными группами хлорина

сорбцией Shimandzu AXIMA Confidence (Япония)

е6 (табл. 2). Исходя из состава аминокислотного

и на приборе Bruker Daltonics Ultraflex (США).

окружения хлорина е6 в комплексах А и Б с гели-

Растворители перед использованием высуши-

казой, следует, что вирулицидное действие хлори-

вали и перегоняли. В работе использовали соеди-

на е6 маловероятно.

нения с чистотой не менее 99% (Реахим, ЭКОС-1,

Таким образом молекулярный докинг новых

Aldrich, Fluka).

несимметричных гетарилзамещенных порфири-

5-(4-Бромфенил)-10,15,20-трис(пиридин-

нов с остатками бензотиазола, бензоксазола и бен-

3-ил)порфирин. К кипящему раствору 500 мл

зимидазола и хлорина е6 к геликазе SARS-CoV-2

пропионовой кислоты и 35 мл (0.27 моль) пропи-

показывает, что они способны ингибировать и

онового ангидрида при пропускании воздуха при-

полностью дезактивировать важнейший фермент

бавляли за 20 мин смесь 10 мл (0.144 моль) пир-

репликации вируса SARS-CoV-2. Высокая кон-

рола, 6.66 г (0.036 моль) 4-бромбензальдегида и

сервативность данного вирусного белка позволяет

10.15 мл (0.108 моль) пиридин-3-карбальдегида.

рассчитывать, что полученные порфирины будут

Смесь кипятили 1.5 ч при пропускании возду-

активны и в отношении геликаз всей линейки ко-

ха. Пропионовую кислоту отгоняли в вакууме. К

ронавирусов. Полученные теоретические резуль-

остатку добавляли 300 мл метанола и 30 мл рас-

таты нуждаются в экспериментальной проверке.

твора аммиака. Осадок смеси порфиринов от-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

фильтровывали, промывали метанолом и суши-

ли при комнатной температуре до постоянной

В работе использовали структуру гелика-

зы SARS-CoV-2 QHD43415_12 из базы https://

массы. Высушенный осадок растворяли в 200 мл

zhanglab.ccmb.med.umich.edu/CoVID-19/. Струк-

дихлорметана и хроматографировали на колонке с

туры хлорина е6 и гетарилзамещенных порфири-

Al₂O₃ (активность III по Брокману), элюируя сме-

нов с остатками бензотиазола (1а), бензооксазола

сью этанол-хлористый метилен, 10:1. Собирали

(1б) и бензоимидазола (1в) минимизированы в

третью фракцию

5-(4-бромфенил)-10,15,20-три-

программе ORCA 4.0 с использованием метода

с(пиридин-3-ил)порфирина. Растворитель выпа-

DFT b3lyp. [32]. Молекулярную стыковку белков

ривали, порфирин повторно хроматографировали

с порфиринами 1a-в и хлорином е6 проводили

на колонке с Al₂O₃ (активность III по Брокману),

с использованием программного обеспечения

элюируя смесью этанол-хлористый метилен, 10:1.

AutoDock Vina 1.1.2 [33] и визуализировали с по-

Индивидуальность продукта реакции контроли-

мощью программного обеспечения PyMOL. Фай-

ровали с помощью ТСХ на алуфоле и масс-спек-

лы структур порфиринов и белка подготовлены с

трометрии (MALDI-TOF). Выход 3.95г (15.8%).

помощью утилиты AutoDockTools 1.5.6, созданы

R_f

0.72 (силуфол, дихлорметан-этанол,

10:1).

файлы PDBQT. Затем в AutoDockTools установ-

ЭСП (дихлорметан), λ_max, нм (lgε): 416 (5.91), 512

лено трехмерное поле и создан файл параметров

(4.60), 547 (4.58), 588 (4.48), 643 (4.58). Спектр

стыковки. После завершения стыковки результаты

ЯМР ¹H (CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 9.50 с (3H, H^2′,

показаны в системе PyMOL, после чего оценена

Py), 9.10 д (3H, H^6′, Py, J 5.5), 9.02 д (2H, H^8,12, J

энергия взаимодействия белок-порфирин.

4.5), 8.89 с (4H, H^3,7,13,17), 8.57 д (2H, H^2,18, J 4.5),

Электронные спектры поглощения соединений

8.44 д (3H, H^4′, Py, J 5.5), 8.07 д (2H, H^{2′′,6′′}, Ph, J

1a-в регистрировали в дихлорметане на спектро-

8.0), 7.91 д (5H, H^5′, H^{3′′,5′′}, Ph, J 8.0), -2.78 с (2H,

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021

СИНТЕЗ И АФФИННОСТЬ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ГЕТАРИЛЗАМЕЩЕННЫХ ПОРФИРИНОВ

931

NH). Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z: 696.68 [М]⁺.

ману), элюируя сначала дихлорментаном, а затем

C₄₁H₂₆BrN₇. М 696.60.

смесью этанол-хлористый метилен, 1:10, соби-

рали вторую фракцию. Выход 0.345 г (67 %), зе-

5-(4-Бромфенил)-10,15,20-трис(пири-

лено-фиолетовый кристаллический порошок. R_f

дин-3-ил)порфиринат цинка. Растворяли

3 г

0.73 (силуфол, дихлорметан-этанол, 10:1). ЭСП

(4.3 ммоль) 5-(4-бромфенил)-10,15,20-трис(пири-

(дихлорметан), λ_max, нм (lgε): 420 (5.96), 516 (4.66),

дин-3-ил)порфирина и 4.7 г (0.021 моль) безво-

550 (4.57), 590 (4.60), 646 (4.59). Спектр ЯМР ¹H

дного ацетата цинка в смеси 200 мл метанола и

(CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 9.50 с (3H, H^2′, Py), 9.10 д

100 мл хлористого метилена. Смесь кипятили 1.5 ч,

контролируя протекание реакции с помощью ЭСП.

(3H, H^6′, Py, J 5.5), 9.02 д (2H, H^8,12, J 4.5), 8.89 с

(4H, H^3,7,13,17), 8.57 д (2H, H^2,18, J 4.5), 8.44 д (3H,

Смесь охлаждали, отгоняли избыток растворителя,

H^4′, Py, J 5.5), 8.27 д (2H, H^{2′′,6′′}, Ph, J 6.0), 7.82-7.79

остаток хроматографировали на колонке с Al₂O₃

(активность III по Брокману), элюируя смесью

м (5H, H^5′, Py, H^{3′′,5′′}, Ph), 8.02 д (2H, бензотиазол,

J 8.2), 7.46-7.54 м (2H, бензотиазол), -2.78 с (2H,

этанол-хлористый метилен, 10:1. Растворитель

NH). Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z: 750.89 [М]⁺.

отгоняли в вакууме, остаток промывали водой, от-

C₄₈H₃₀N₈S. М 750.87.

фильтровывали и высушивали при комнатной тем-

пературе до постоянной массы. Выход 3.2 г. (98%).

5-[4-(1,3-Бензотиазол-2-ил)фенил]-

R_f 0.67 (силуфол, дихлорметан-этанол, 10:1). ЭСП

10,15,20-трис(1-метилпиридиний-3-ил)порфи-

(дихлорметан), λ_max, нм (lgε): 416 (6.06), 549 (4.62),

рин трииодид (1а). Смесь 0.22 г (0.29 ммоль)

590 (4.71). Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц):

5-[4-(1,3-бензотиазол-2-ил)фенил]-10,15,20-три-

9.50 с (3H, H^2′, Py), 9.10 д (3H, H^6′, Py, J 5.5), 9.02

с(пиридин-3-ил)порфирина и 0.5 мл (0.46 ммоль)

д (2H, H^8,12, J 4.5), 8.89 с (4H, H^3,7,13,17), 8.57 д (2H,

метилиодида кипятили в диметилформамиде (30

H^2,18, J 4.5), 8.44 д (3H, H^4′, Py, J 5.5), 8.07 д (2H,

мл) 1 ч. Раствор охлаждали и разбавляли бензолом,

H^{2′′,6′′}, Ph, J 8.0), 7.92 д (5H, 5′-HPy, H3′′,5′′, Ph, J

1:1. Осадок отфильтровывали, промывали после-

8.0). Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z: 760.03 [М]⁺.

довательно бензолом, ацетоном и сушили. Выход

C₄₁H₂₄BrN₇Zn. М 759.97.

0.21 г (98%). ЭСП (вода), λ_max, нм (lgε): 418 (6.09),

516 (4.69), 549 (4.63), 585 (4.65), 634 (4.65). Спектр

5-[4-(1,3-Бензотиазол-2-ил)фенил]-

ЯМР ¹H (ДМСO-d₆), δ, м. д.: 9.52 с (3H, H^2′, Py),

10,15,20-трис(пиридин-3-ил)порфирин. Смесь

9.11 д (3H, H^6′, Py, J 5.3), 9.02 д (2H, H^8,12, J 4.4),

0.03 г Pd(OAc)₂ (20 мол%), 0.026 г Cu(OAc)₂·H₂O

8.89 с (4H, H^3,7,13,17), 8.57 д (2H, H^2,18, J 4.4), 8.44

(20 мол%), 0.176 г трифенилфосфина (1 экв.),

д (3H, H^4′, Py, J 5.2), 8.27 д (2H, H^{2′′,6′′}, Ph, J 5.9),

0.51 г

5-(4-бромфенил)-10,15,20-трис(пиридин-

7.82-7.79 м (5H, H^5′, Py, H^{3′′,5′′}, Ph), 7.94-8.11 м (2H,

3-ил)порфината цинка (0.671 ммоль), 45 мл толу-

бензотиазол), 7.46-7.54 м (2H, бензотиазол), 4.72

ола, 146 мкл (2 экв., 1.342 ммоль) бензотиазола

кипятили при перемешивании 48 ч, охлаждали до

с (9H, CH₃N), -2.78 уш. с (2H, NH). Масс-спектр

(MALDI-TOF), m/z: 1176.73 [М]⁺. C₅₁H₃₉I₃N₈S. М

комнатной температуры и добавляли 50 мл хлори-

1176.69.

стого метилена и фильтровали. Осадок промывали

10 мл хлористого метилена, объединенные орга-

5-[4-(1,3-Бензоксазол-2-ил)фенил]-

нические фракции упаривали в вакууме. Остаток

10,15,20-трис(пиридин-3-ил)порфирин полу-

растворяли в 30 мл хлористого метилена и хрома-

чали аналогично

5-[4-(1,3-бензотиазол-2-ил)фе-

тографировали на колонке с Al₂O₃ (активность III

нил]-10,15,20-трис(пиридин-3-ил)порфирину.

по Брокману), элюируя сначала дихлорментаном,

Вместо бензотиазола использовали 0.159 г (2 экв.,

а затем смесью этанол-хлористый метилен, 1:10.

1.342 ммоль) бензоксазола. Выход 0.395 г (79%),

Собирали вторую фракцию. Цинковый комплекс

зелено-фиолетовый кристаллический порошок. R_f

растворяли в дихлорметане и для разрушения

0.73 (силуфол, дихлорметан-метанол; 10:1). ЭСП

комплекса добавляли 3 мл конц. НСl, затем обра-

(дихлорметан), λ_max, нм (lgε): 420 (5.97), 516 (4.67),

батывали водным раствором аммиака и отмывали

551 (4.57), 590 (4.62), 646 (4.62). Спектр ЯМР ¹H

водой. Раствор осушали безводным сульфатом

(CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц): 9.50 с (3H, H^2′, Py), 9.10 д

натрия и упаривали в вакууме. Хроматографиро-

(3H, H^6′, Py, J 5.5), 9.02 д (2H, H^8,12, J 4.5), 8.89 с

вали на колонке с Al₂O₃ (активность III по Брок-

(4H, H^3,7,13,17), 8.57 д (2H, H^2,18, J 4.5), 8.44 д (3H,

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021

932

СЫРБУ и др.

H^4′, Py, J 5.5), 8.26 д (2H, H^{2′′,6′′}, Ph, J 6.0), 7.82-7.80

Спектр ЯМР ¹H (ДМСO-d₆), δ, м. д. (J, Гц): 9.50 с

м (5H, H^5′, Py, H^{3′′,5′′}, Ph), 7.58-8.02 м (2H, бензок-

(3H, H^2′, Py), 9.10 д (3H, H^6′, Py), 9.02 д (2H, H^8,12,

сазол), 7.34-7.43 м (2H, бензоксазол), -2.79 с (2H,

J 4.4), 8.89 с (4H, H^3,7,13,17), 8.57 д (2H, H^2,18, J 4.4),

NH). Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z: m/z 734_,83

8.44 д (3H, H^4′, Py, J 5.3), 8.26 д (2H, H^{2′′,6′′}, Ph, J

[М]⁺. C₄₈H₃₀N₈. М 734_,80.

6.0), 7.83- 7.80 м (5H, H^5′, Py, H^{3′′,5′′}, Ph), 7.59 д

5-[4-(1,3-Бензоксазол-2-ил)фенил]-10,15,20-

(2H, имидазол), 7.42-7.47 м (2H, имидазол), 4.72

трис(1-метилпиридиний-3-ил)порфирин трии-

с (9H, CH₃N), 3.89 с (3H, NMe), -2.78 с (2H, NH).

одид (1б) получали аналогично соединению 1а из

Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z:

1173.74

[М]⁺.

5-[4-(1,3-бензооксазол-2-ил)фенил]-10,15,20-три-

C₅₂H₄₂I₃N₉. М 1173.66.

с(пиридин-3-ил)порфирина. Выход

0.23

мг

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

(98%), коричневый кристаллический порошок.

ЭСП (вода), λ_max, нм (lgε): 418 (6.05), 516 (4.67),

Сырбу Сергей Александрович, ORCID: http://

550 (4.64), 585 (4.64), 634 (4.66). Спектр ЯМР ¹H

orcid.org/0000-0003-1482-2809

(ДМСO-d₆), δ, м. д. (J, Гц): 9.51 с (3H, H^2′, Py), 9.10

Киселев Алексей Николаевич, ORCID: http://

д (3H, H^6′, Py, J 5.4), 9.02 д (2H, H^8,12, J 4.4), 8.90 с

orcid.org/0000-0002-6664-6221

(4H, H^3,7,13,17), 8.57 д (2H, H^2,18, J 4.4), 8.44 д (3H,

Лебедев Михаил Александрович, ORCID: http://

H^4′, Py, J 5.5), 8.26 д (2H, H^{2′′,6′′}, Ph, J 5.9), 7.82-7.80

orcid.org/0000-0002-9318-3816

м (5H, H^5′, Py, H^{3′′,5′′}, Ph), 7.58-8.02 м (2H, бензок-

Губарев Юрий Александрович, ORCID: http://

сазол), 7.34-7.43 м (2H, бензоксазол), 4.71 с (9H,

orcid.org/0000-0003-2870-2189

CH₃N), -2.79 с (2H, NH). Масс-спектр (MALDI-

TOF), m/z: 1160.67 [М]⁺. C₅₁H₃₉I₃N₈O. М 1160.62.

Юрина Елена Сергеевна, ORCID: http://orcid.

5-[4-(1-Метил-1,3-бензимидазол-2-ил)фе-

org/0000-0002-2403-7049

нил]-10,15,20-трис(пиридин-3-ил)порфирин

Лебедева Наталья Шамильевна, ORCID: http://

получали аналогично 5-[4-(1,3-бензотиазол-2-ил)-

orcid.org/0000-0001-7260-3239

фенил]-10,15,20-трис(1-метилпиридин-3-ил)

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

порфирину. Вместо бензотиазола использовали

0.178 г (2 экв., 1.342 ммоль) 1-метилимидазола.

Работа выполнена при финансовой поддержке

Выход 0.228 г (45 %), зелено-фиолетовый кристал-

Российского фонда фундаментальных исследо-

лический порошок. R_f 0.70 (силуфол, дихлорме-

ваний (грант № 20-04-60067) с использованием

тан-метанол, 10:1). ЭСП (дихлорметан), λ_max, нм

оборудования Центра коллективного пользования

(lgε): 420 (5.97), 516 (4.67), 550 (4.62), 590 (4.59),

Ивановского государственного химико-технологи-

646 (4.62). Спектр ¹H ЯМР (CDCl₃), δ, м. д. (J, Гц):

ческого университета.

9.50 с (3H, H^2′, Py), 9.10 д (3H, H^6′, Py, J 5.5), 9.02

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

д (2H, H^8,12, J 4.5), 8.89 с (4H, H^3,7,13,17), 8.57 д (2H,

H^2,18, J 4.5), 8.44 д (3H, H^4′, Py, J 5.5), 8.26 д (2H,

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

H^{2′′,6′′}, Ph, J 6.0), 7.82-7.80 м (5H, H^5′, Py, H^{3′′,5′′}, Ph),

интересов

7.59 д (2H, имидазол, J 8.4), 7.42-7.47 м (2H, ими-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

дазол), 3.88 с (3H, NMe), -2.78 с (2H, NH). Масс-

спектр (MALDI-TOF), m/z: 747.36 [М]⁺. C₄₉H₃₃N₉.

1. Wu Y., Xu X., Chen Z., Duan J., Hashimoto K., Yang L.,

Liu C., Yang C. // Brain Behav. Immun. 2020. Vol. 87.

М 747.29.

P. 18. doi 10.1016/j.bbi.2020.03.031

5-[4-(1-Метил-1,3-бензимидазол-2-ил)фе-

2. Jahanshahlu L., Rezaei N. //Arch. Med. Res. 2020.

нил]-10,15,20-трис(1-метилпиридиний-3-ил)-

Vol. 51. N 7. P. 721. doi 10.1016/j.arcmed.2020.05.016

порфирин трииодид (1в) получали аналогично

3. Gandhi S., Srivastava A.K., Ray U., Tripathi P.P. //

соединению 1а из 5-[4-(1-метил-1,3-бензимида-

ACS Chem. Neurosci. 2020. Vol. 11. N 10. P. 1379. doi

зол-2-ил)фенил-10,15,20-трис(пиридин-3-ил)пор-

10.1021/acschemneuro.0c00217

фирина. Выход 0.19 г (99%), коричневый кристал-

4. Hamming I., Timens W., Bulthuis M.L., Lely A.T.,

лический порошок. ЭСП (вода), λ_max, нм (lgε): 418

Navis G.J., Goor H. // J. Pathol. 2004. Vol. 203. N 2.

(6.07), 516 (4.69), 550 (4.65), 585 (4.63), 634 (4.64).

P. 631. doi 10.1002/path.1570

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021

СИНТЕЗ И АФФИННОСТЬ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ГЕТАРИЛЗАМЕЩЕННЫХ ПОРФИРИНОВ

933

Drake J.W. // PNAS. 1993. Vol. 90. N 9. P. 4171. doi

18.

Khater S., Das G. // OSFPREPRINTS. 2020. P. 1. doi

10.1073/pnas.90.9.4171

10.31219/osf.io/8dseq

Villa T. G., Abril A.G., Sánchez S., Miguel T., Sánchez-

19.

Balasubramaniam M., Reis R.J.S. // ChemRxiv. 2020.

Pérez A. // Arch. Microbiol. 2020. P. 1. doi 10.1007/

doi 10.26434/chemrxiv.12084822

s00203-020-02040-5

20.

Gurung A.B. // Gene Rep. 2020. Vol. 21. P. 100860. doi

Thébaud G., Chadœuf J., Morelli M.J., McCauley J.W.,

10.1016/j.genrep.2020.100860

Haydon D.T. // Proc. Royal. Soc. (B). 2010. Vol. 277.

21.

White M.A., Lin W., Cheng X. // J. Phys. Chem.

N 1682. P. 809. doi 10.1098/rspb.2009.1247

Lett. 2020. Vol. 11. N 21. P. 9144. doi 10.1021/acs.

jpclett.0c02421

Cheng L., Han X., Zhu Z., Qi C., Wang P., Zhang X. //

22.

Vzorov A.N., Dixon D.W., Trommel J.S., Marzilli L.G.,

Brief. Bioinformatics. 2021. Vol. 22. N 2. P. 1442. doi

Compans R.W. // Antimicrob. Agents Chemother. 2002.

10.1093/bib/bbab042

Vol. 46. N 12. P. 3917. doi 10.1128/AAC.46.12.3917-

Wu C., Liu Y., Yang Y., Zhang P., Zhong W., Wang Y.,

3925.2002

Xu Y. Li M., Li X., Zheng M., Chen L., Li H. // Acta

23.

Guo H., Pan X., Mao R., Zhang X., Wang L., Lu X.,

Pharm. Sin. B. 2020. Vol. 10. N 5. P. 766. doi 10.1016/j.

Chang J., Guo J.-T., Passic S., Krebs F.C. Wigdahl B.,

apsb.2020.02.008

Warren T.K., Retterer C.J., Bavari S., Xu X., Cuconati A.,

10.

Basu A., Sarkar A., Maulik U. // Sci. Rep. 2020. Vol. 10.

Block T.M. // Antimicrob. Agents Chemother. 2011.

N 1. P. 1. doi 10.1038/s41598-020-74715-4.

Vol. 55. P. 478. doi 10.1128/AAC.00989-10

11.

Charoute H., Saile R., Barakat A. //. ChemRxiv.

24.

Abrahamse H., Hamblin M.R. // Biochem. J. 2016.

Preprint. 2020. doi 10.26434/chemrxiv.12115638.v1

Vol. 473. P. 347. doi 10.1042/BJ20150942

12.

Narkhede R. R., Cheke R.S., Ambhore J.P., Shinde S.D. //

25.

Hamblin M.R., Abrahamse H. // Antibiotics 2020

Eurasian J. Med. Oncol. 2020. Vol. 4. N 3. P. 185. doi

Vol. 9. P. 53. doi 10.3390/antibiotics9020053

10.14744/ejmo.2020.31503

26.

Majiya H., Adeyemi O.O., Stonehouse N.J., Millner P. //

13.

Wan Y. Shang J., Graham R., Baric R.S., Li F. // J. Virol.

J. Photochem. Photobiol. (B). 2018. Vol. 178. P. 404. doi

2020. Vol. 94. N 7. P. 1. doi 10.1128/JVI.00127-20

10.1016/j.jphotobiol.2017.11.032

14.

Habtemariam S., Nabavi S.F., Banach M., Berindan-

27.

Mirza M.U., Froeyen M. // J. Pharm. Anal. 2020.

Neagoe I., Sarkar K., Sil P.C., Nabavi, S.M. // Arch.

Vol. 10. N 4. P. 320. doi 10.1016/j.jpha.2020.04.008

Med. Res. 2020. Vol. 51. N 7. P. 733. doi 10.1016/j.

28.

Davies M.J., Truscott R.J.W. // J. Photochem. Photobiol.

arcmed.2020.05.024

(B). 2001. Vol. 63. N 1-3. P. 114. doi 10.1016/S1011-

15.

Yan L., Zhang Y., Ge J., Zheng L., Gao Y., Wang T.,

1344(01)00208-1

Huang Y., Li M., Wang Q., Rao Z., Lou Z. // Nat.

29.

Rodgers M.A.J., Snowden P.T. // J. Am. Chem. Soc.

Commun. 2020. Vol. 11. N 1. P. 1. doi 10.1038/s41467-

1982. Vol. 104. N 20. P. 5541. doi 10.1021/ja00384a070

020-19770-1

30.

Moan J. // J. Photochem. Photobiol. (B). 1990. Vol. 6.

16.

Borgio J.F., Alsuwat H.S., Al Otaibi W.M., Ibrahim A.M.,

N 3. P. 343. doi 10.1016/1011-1344(90)85104-5

Almandil N.B., Al Asoom L.I., Salahuddin M., Kama-

31.

Hatz S., Poulsen L., Ogilby P.R. // Photochem. Photobiol.

raj B., AbdulAzeez S. // Arch. Med. Sci. 2020. Vol. 16.

2008. Vol. 84. N 5. P. 1284. doi 10.1111/j.1751-

N 3. P. 508. doi 10.5114/aoms.2020.94567

1097.2008.00359.x

17.

Ugurel O.M., Mutlu O., Sariyer E., Kocer S., Ugurel E.,

32.

Neese F. // Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci.

Inci T.G., Ata O., Turgut-Balik D. // Int. J. Biol.

2018. Vol. 8. N 1. P. e1327. doi 10.1002/wcms.1327

Macromol. 2020. Vol. 163. P. 1687. doi 10.1016/j.

33.

Trott O., Olson A.J. // J. Comput. Chem. 2010. Vol. 31.

ijbiomac.2020.09.138

N 2. P. 455. doi 10.1002/jcc.21334

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021

934

СЫРБУ и др.

Synthesis of Hetaryl-Substituted Asymmetric Porphyrins

and Their Affinity for SARS-CoV-2 Helicase

S. A. Syrbu^a, A. N. Kiseleva,b, M. A. Lebedeva,b, Yu. A. Gubarev^a,

E. S. Yurinaa,*, and N. Sh. Lebedeva^a

^aG.A. Krestov Institute of Solution Chemistry of the Russian Academy of Sciences, Ivanovo, 153045 Russia

^bIvanovo State University of Chemistry and Technology, Ivanovo, 153000 Russia

*e-mail: yurina_elena77@mail.ru

Received April 21, 2021; revised April 21, 2021; accepted May 6, 2021

Molecular docking of asymmetric hetaryl-substituted porphyrins and chlorin e6 with SARS-CoV-2 helicase

was carried out. It was found that the affinity of hetaryl-substituted porphyrins for this protein is significantly

higher than the analogous characteristics obtained for drugs approved by the FDA and chlorin e6. The structure

of the complexes of SARS-CoV-2 helicase with the investigated macroheterocyclic compounds were analyzed.

It was suggested that there are possible ways to inhibit and photoinactivate SARS-CoV helicase based on the

localization of porphyrins and chlorin e6 in the helicase domains. The new porphyrin compounds containing

residues of benzothiazole (S-por), benzooxazole (O-por) and benzoimidazole (N-por) were synthesized and

their structures were confirmed. The results can be used in the development of drugs with virucidal activity.

Keywords: porphyrins, molecular docking, helicase, SARS-CoV-2 virus, inhibition, inactivation

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 91 № 6 2021