RECENZJA PRACY DOKTORSKIEJ

Transkrypt

1 Prof. dr hab. Piotr Kiełbasiński Kierownik Zakładu Chemii Heteroorganicznej Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych Polskiej Akademii Nauk ul. Sienkiewicza 112, Łódź Tel: (42) ; ; Fax.: (42) piokiel@cbmm.lodz.pl RECENZJA PRACY DOKTORSKIEJ mgr. inż. Rafała Jakubowskiego pt.: Synteza fosforylowanych układów aza- i oksaheterocyklicznych i ich wykorzystanie do otrzymywania związków o aktywności cytotoksycznej Heterocykle są związkami o dużej użyteczności, a największym zainteresowaniem cieszą się ich zastosowania w chemii medycznej. Z tego względu poszukiwanie nowych połączeń, nowych metod ich syntezy i kontrola ich właściwości biologicznych są przedmiotem niesłabnącego zainteresowania badaczy. Liczba struktur związków heterocyklicznych wydaje się nieograniczona, a oprócz kombinacji heteroatomów w pierścieniach o różnej wielkości, wielką rolę odgrywa funkcjonalizacja tychże pierścieni, niejednokrotnie decydująca o pożądanych właściwościach biologicznych syntetyzowanych związków. Jedną z takich istotnych funkcji są grupy egzo-alkilidenowe. Związki tego typu są od dłuższego czasu przedmiotem intensywnych badań zespołu kierowanego przez prof. dr. hab. Tomasza Janeckiego, promotora niniejszej rozprawy. Przedstawiona do recenzji praca pana mgr. inż. Rafała Jakubowskiego wpisuje się w ten aktualny i nowoczesny nurt i stanowi twórcze rozwinięcie wzmiankowanej tematyki. Dysertacja jest dwustutrzydziestoczterostronicowym opracowaniem, podzielonym klasycznie na cztery główne części: "Wstęp", Część referatową, Badania własne i Część doświadczalną (omyłkowo w spisie treści nazwaną ponownie Badaniami własnymi ). Całość uzupełniają: Podsumowanie wyników badań i Literatura cytowana. Wstęp stanowi wprowadzenie uzasadniające wybór tematu pracy i określające stawiane cele, w tym cel finalny jakim jest synteza alkilidenolaktonów i alkilidenolaktamów, przy wykorzystaniu nowo zsyntetyzowanych fosfonianów heterocyklicznych. W tym fragmencie zauważyłem dwa drobne błędy: na str. 6 związek 4 to 2-pirydylofosfonian dietylu,

2 a nie jak go omyłkowo nazwano 2-pirydylofosfonooctan, zaś na str. 9 wzory 23 i 24 są nieprecyzyjne, bo przy obecnym zapisie sugerują, ze fosfor jest czterowartościowy. Licząca 57 stron Część referatowa składa się z pięciu głównych podrozdziałów i stanowi przegląd opublikowanych dotychczas w literaturze chemicznej prac dotyczących zarówno syntezy jak i podstawowych reakcji 2-acylomalonianów dialkilu oraz acylocyjanooctanów alkilu. Przegląd wydaje się być bardzo dokładny i wyczerpujący i, zgodnie z zapowiedzią Autora, ma na celu przybliżenie wiadomości o analogach 2-acylo-2-dialkoksyfosforylooctanów. Te ostatnie, dla których planowane są synteza i badanie reaktywności, są bowiem słabo opisane w literaturze. Mam jednak kilka niewielkich uwag dotyczących materiału zawartego w tej części pracy. 1. W kilku przypadkach błędnie przypisane są numery związków, co nie umniejsza wartości tekstu, ale sprawia trudności dla czytelnika, np.: w Schemacie 3.8 związek 2 powinien mieć numer 3; chinazoliny ze str. 26 pod Schematem 3.26 powinny mieć numer 81 a nie 72; na str. 36 tiadiazyny 124 i 127 powinny mieć numery odpowiednio 134 i 137; na str. 48 nikotynian 185 powinien mieć numer 198, a produkt reakcji 199 zamiast Z kolei temu samemu związkowi przypisywanych jest kilka różnych numerów, np.: 2, 74, 161, 165, 169, 193; 166 i 170; 294 i Str. 25, w. 3 nad Schematem 3.25, a także w dalszych częściach tekstu: czy jest w języku polskim przymiotnik zawadzony? Chyba lepiej byłoby powiedzieć przestrzennie zatłoczony. 4. Schemat 3.38: we wzorze 115 brak podstawnika R w pierścieniu pirazolu. 5. Str. 41, w. 3 nad Schematem 3.49: związek 163 to enolofosforan a nie endofosforan. 6. Kilkakrotnie użyty jest wyraz triflat (np.: str. 45 w. 7 od góry, ale również w późniejszych częściach pracy), podczas gdy po polsku należy mówić triflan. 7. Str. 49, w. 3 od góry: związek 205 należałoby nazwać raczej mieszanym bezwodnikiem (benzoesowo-fosforowym) niż aktywnym estrem. 8. Nieco razi niekonsekwencja w nomenklaturze - podstawnik tienoilowy, nazywany jest czasem tiofenoilowym. Autor używa tych nazw naprzemiennie (np. str. 51, w. 2 i 5 nad Schematem 3.65, str. 52, w. 1 i 4 nad Schematem 3.67). Moim zdaniem nazwa tienyl, a stąd tienoil jest powszechnie akceptowana w literaturze. 2

3 9. Str. 60, w. 6 od góry: wyrażenie addycja Michaela cyjanku potasu do DMSO jest niewłaściwe, ta addycja zachodzi w DMSO jako rozpuszczalniku, a drugim reagentem jest benzotiazol 273. Przechodząc do omówienia najważniejszego, liczącego 66 stron, rozdziału Badania własne chciałbym podkreślić olbrzymią liczbę eksperymentów przeprowadzonych przez Autora. Uzyskane przez Niego rezultaty zostały zaprezentowane w 24 wielopozycyjnych tabelach i 71 schematach obrazujących w formie graficznej najważniejsze wyniki oraz szeroko i dogłębnie przedyskutowane. Warto podkreślić determinację Autora, którego nie zniechęciła znaczna liczba nieudanych eksperymentów (np. generalnie brak reakcji związków typu winylofosfonianów ze związkami Grignarda czy trudności z redukcją obecnego w nich podwójnego wiązania C=C), a który uparcie poszukiwał rozwiązań w postaci funkcjonalizacji substratów bądź zmian warunków reakcji. Ponieważ liczba różnorodnych przemian i typów zsyntetyzowanych nowych związków jest bardzo duża, nie wydaje się celowe przytaczanie i omawianie wszystkich szczegółów. Ograniczę się więc do ogólnego podsumowania, skrótowego omówienia najbardziej interesujących rezultatów i kilku uwag. I tak, w mojej opinii do najważniejszych osiągnięć pracy należy zaliczyć: 1. Opracowanie metod i przeprowadzenie syntez podstawowych substratów o strukturze 2-acylo-2-dietoksyfosforylooctanów etylu. W większości przypadków były to związki nieopisane w literaturze i wymagające pełnej analityki. 2. Zbadanie reakcji w/w substratów z szeroką gamą nukleofilowych odczynników tlenowych i azotowych. Wykorzystanie nukleofili zawierających w cząsteczkach dodatkowe grupy funkcyjne do syntezy pokaźnej liczby nowych związków heterocyklicznych typu α,β-nienasyconych laktonów lub laktamów z grupą fosforylową w pozycji α. 3. Udowodnienie konieczności zablokowania wolnej grupy aminowej w odpowiednich fosforylowanych pochodnych heterocyklicznych przy próbach uwodornienia (redukcji) podwójnego wiązania. 4. Opracowanie metod i synteza nieopisanych dotąd 3-metoksy-2-dietoksyfosforylo-2- alkenianów etylu i wykorzystanie ich odmiennej (niż 2-acylo-2- dietoksyfosforylooctanów etylu) reaktywności w reakcjach z różnymi nukleofilami. Udane próby zastosowania addycji Michaela do uzyskanych w tych reakcjach α-fosforylowanych chromenonów. 3

4 5. Synteza szeregu oczekiwanych α-metylidenopochodnych heterocyklicznych laktonów i laktamów (generalnie: 2-metylideno-1-oksa heterocykli) w reakcji Hornera- Wadswortha-Emmonsa odpowiednich α-fosforylolaktamów i laktonów z formaldehydem. Na uwagę zasługuje obserwacja, że w przypadku syntezy 2,5-dwupodstawionych 6-metylidenopirazolopirymidynonów jedyną skuteczną procedurą okazało się zastosowanie jako rozpuszczalnika mieszaniny woda/thf i formaliny. 6. Pomysłowa i przeprowadzona z powodzeniem synteza enancjomerycznie wzbogaconych 4,4-dwupodstawionych 3-metylidenochroman-2-onów o bardzo wysokich nadmiarach enancjomerycznych, wykonana na drodze kilkuetapowej procedury z wykorzystaniem fosforylowej pochodnej (R)-binaftolu jako pomocnika chiralnego oraz określenie za pomocą badań rentgenostrukturalnych absolutnych konfiguracji produktów. 7. Poddanie wszystkich nowo zsyntetyzowanych związków 2-metylideno-1-oksa heterocyklicznych badaniom in vitro pod kątem ich aktywności cytotoksycznej wobec wybranych nowotworowych linii komórkowych, a dla najbardziej aktywnych również wobec komórek zdrowych. Pozwoliło to na wybranie związków najbardziej obiecujących z punktu widzenia potencjalnych zastosowań medycznych, należących przede wszystkim do grupy 4,4-dwupodstawionych 3-metylidenochroman-2-onów, dla których w dwóch przypadkach uzyskano współczynnik selektywności 10 i 13. Badania omówione są w sposób profesjonalny, pozwalający dokładnie śledzić tok rozumowania, wyniki i ich interpretację. Praca jest napisana bardzo dobrą polszczyzną, ze szczególną dbałością o prawidłowe stosowanie nazw i wyrażeń chemicznych, co zasługuje na szczególne podkreślenie w kontekście zanikających umiejętności pisania w języku ojczystym. Wszystkie eksperymenty są skrupulatnie opisane w nadzwyczaj obszernej, dziewięćdziesięciopięciostronicowej (!) Części doświadczalnej. Widać w niej ogrom pracy ponad 250 przepisów preparatywnych (a są to tylko eksperymenty udane) i charakterystyk nowych związków. Zwraca w tej części uwagę, elegancka i zgodna z regułami pisania publikacji, prezentacja danych analitycznych, w tym spektralnych. Nie pozostawia to żadnych wątpliwości co do prawidłowości określenia struktury poszczególnych produktów. Wart podkreślenia jest również pomysł umieszczania wzoru syntetyzowanego związku przy opisie jego otrzymywania, co ułatwia czytelnikowi szybką orientację i nie zmusza do uciążliwego poszukiwania tegoż wzoru w innych częściach pracy. 4

5 Pracę uzupełnia spis literatury liczący 112 odnośników. Widoczna jest duża liczba cytowanych patentów. Z jednej strony świadczy to o ważności i użyteczności opisywanych związków, z drugiej, co nie jest zjawiskiem rzadkim, nie gwarantuje powtarzalności opisywanych w patentach wyników. Odnośniki zamieścił Autor jedynie na końcu pracy a nie, jak to jest obecnie powszechnie stosowane, również u dołu stron, na których są one cytowane. Trudno robić z tego zarzut, ale recenzenci bardzo lubią tę ostatnią formę, która znakomicie ułatwia śledzenie tekstu. Korzystając ponownie z przywileju recenzenta, pozwolę sobie jednak na kilka drobnych uwag i komentarzy dotyczących badań własnych Autora. 1. Ponownie i w tej części pracy w kilku przypadkach błędnie przypisane są numery związków, co utrudnia czytanie tekstu. Podaję kilka przykładów takich pomyłek: str. 76, w. 9 od dołu: fenylohydrazon powinien mieć numer 33 a nie 32; str. 113, w. 6 od góry: reagenty HWE powinny mieć numery 68s,w,x a nie 69s,w,x; str. 119, w. 3 od dołu oraz str. 120 w. 1 od góry: chlorofosforyn powinien mieć numer 88 a nie 84; str. 135 i 136 wiele numerów błędnie przypisanych określonym związkom: 89 zamiast 82, 86 zamiast 85, 90 zamiast 88, 89 zamiast 88 i 91 zamiast 75. Ponadto, stosowany jest dość skomplikowany system dodawania liter po liczbach określających konkretne struktury; np.: ze związku 1d powstaje produkt 3c (str. 85), z 1f powstaje 3d (str. 86). Czy nie lepiej byłoby powiązać te litery z konkretnymi podstawnikami? 2. Str. 68, w. 2 nad Schematem 4.3: związek 12 to fosfonin a nie fosfinin. 3. Str. 74, w. 3 od góry: zamiast acylowanie innych 2-acylo-2-dietoksyfosforylooctanów etylu 1 powinno być acylowanie dietoksyfosforylooctanu etylu 22 (a dlaczego nie 19, skoro nosi on taki numer na stronach poprzednich?). 4. Schemat 4.32: zamiast MeNHNH 2 powinno być, zgodnie z opisem w tekście, MeNHOH. 5. Schemat 4.59: powtórzone po wzorach 23 i 24 ze Schematu 2.4, str. 9, wzory 73 i 74 są ponownie nieprecyzyjne; trzeba by raczej napisać R 1 2 * P(O)-. 6. Ogólnie: sporo jest błędów literowych, których nie wymieniam, gdyż nie mają wpływu na wysoką ocenę merytorycznej wartości pracy, a są prawdopodobnie wynikiem działania Doktoranta pod presją czasu. W podsumowaniu stwierdzam, że oceniana praca wnosi poważny wkład w rozwój syntezy związków heterocyklicznych. Zapowiadane przez Doktoranta we wstępie założenia i zamiary dotyczące syntez wybranych związków zostały z dużym powodzeniem i niemal 5

6 w pełni zrealizowane. Wyniki zostały opublikowane w trzech artykułach o sumarycznym IF = 9.205, gromadząc 95 pkt. MNiSW. O zaangażowaniu Doktoranta świadczy Jego udział w jeszcze dwóch innych publikacjach, niewchodzących w skład pracy doktorskiej. Uzyskane wyniki oraz sposób ich interpretacji i prezentacji dowodzą dużej wiedzy Autora w dziedzinie syntezy organicznej. Trzeba również dodać, że przedstawione w dysertacji rezultaty świadczą o samodzielności i dużej zręczności Autora w wykonywaniu niełatwych prac eksperymentalnych z wymagającymi substratami i reagentami oraz o dobrym opanowaniu metod analitycznych. Pozytywnie ocenić należy również stronę edytorsko-redakcyjną rozprawy oraz logiczną i jasną prezentację materiału. Przedstawione w recenzji drobne uwagi krytyczne, głównie dotyczące nazewnictwa i strony formalnej, nie wpływają na ogólną wysoką ocenę rozprawy. W związku z powyższym uważam, że recenzowana praca doktorska spełnia wszelkie wymagania stawiane tego typu rozprawom przez Ustawę o Stopniach Naukowych i Tytule Naukowym oraz o Stopniach i Tytule w Zakresie Sztuki z dnia 14 marca 2003 roku (z późniejszymi zmianami) i niniejszym występuję z wnioskiem do Rady Wydziału Chemicznego Politechniki Łódzkiej o dopuszczenie pana mgr. inż. Rafała Jakubowskiego do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Łódź, 12 czerwca 2017 r. 6