Σύνθεση και μελέτη C-γλυκοπυρανοζιτών με πιθανή φαρμακολογική δράση

Abstract

Τhe main target of the present doctoral thesis was the synthesis of new, metabolically stable inhibitors of glycogen phosphorylase (GP), a central enzyme in the homeostasis of glucose, dysregulation of which has been implicated in pathological conditions, withtype 2 diabetes mellitus and cancer being two prominent examples. For this purpose, synthetic methods were developed that led to two new families of inhibitors. The new compounds are analogues of potent inhibitors with the structure of N2-arylsubstituted β-D-glucopyranosylcytosines, previously synthesized in our group, in which the chemically labile acetal glycosidic linkage has been replaced. More specifically, in the first part, C-β-D-glucopyranosyl analogues of the lead compounds were synthesized, including 5-(β-D-glucopyranosyl)- derivatives of uracil, isocytosine and 2-methylthiopyrimidin 4(3H)-one and N2-substituted with acrid-9-on-2-yl-, acrid-9-on-2-yl-1-methyl- and 1,3-dihydrobenzo[d]imidazole-2-on-5-yl- derivatives of 5-β-Dglucopyranosylisocytosine. The synthetic protocol included an organometallic coupling of appropriately protected D-glucono-δ-lactone and functionalized pyrimidine moieties, followed by reduction of the intermediate by trialkylsilanes in the presence of Lewis acids and consecutive substitution by arylamines, under acidic conditions, after a suitable transprotection. In the second part, carbacyclic inositolyl-analogues of the lead compounds were synthesized, including 2-deoxy-scyllo-inositol-2-yl- and 6-deoxy-DL-chiro-inositolderivatives of uracil and N4-substituted with acrid-9-on-2-yl-, and 1,3-dihydrobenzo[d]imidazole-2-on-5-yl- derivatives of 6-deoxy- DL-chiro-inositolylcytosine.The synthesis was based on the coupling of suitably protected and functionalized inositols with pyrimidines, followed by a similar with above substitution by arylamines, under acidic conditions. The new compounds were subjected to in vitro kinetic assays and were found to act as GP inhibitors. By comparison with the lead compounds and utilization of a theoretical conformation study, an initial structure-activity relationship analysis was performed. The strongest inhibitors of each new class were subjected to a cell viability assay and, for the first time, a cytostatic effect was observed for inhibitors acting at the catalytic site of GP.

Στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η σύνθεση νέων, μεταβολικά σταθερών αναστολέων της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου (GP), ενός ενζύμου με κεντρικό ρόλο στην ομοιόσταση της γλυκόζης, του οποίου η υπερλειτουργία έχει συνδεθεί με παθολογικά σύνδρομα όπως ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2 και ο καρκίνος. Για το σκοπό αυτό, αναπτύχθηκαν συνθετικές μεθοδολογίες που έδωσαν πρόσβαση σε δύο νέες οικογένειες πιθανών αναστολέων. Οι νέες ενώσεις είναι ανάλογα ισχυρών αναστολέων, με δομή Ν2-αρυλο-υποκατεστημένων β-D-γλυκοπυρανοζυλοκυτοσινών, που έχουν παρασκευαστεί στο εργαστήριό μας, στα οποία έχει αντικατασταθεί ο ευαίσθητος ακεταλικός γλυκοζιτικός δεσμός. Συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν (α) C-β-D-γλυκοπυρανόζυλο-ανάλογα των ενώσεων οδηγών, συμπεριλαμβανομένων των 5-(β-D-γλυκοπυρανοζυλο)- παραγώγων της ουρακίλης, ισοκυτοσίνης και 2-μεθυλοθειοπυριμιδιν-4(3Η)-όνης και των N2-υποκατεστημένων με ακριδ-9-ον-2-υλο-, ακριδ-9-ον-2-υλο-1-μεθυλο- και 1,3-διυδροβενζο[d]ιμιδαζολ-2-ον-5-υλο- παραγώγων της 5-β-D-γλυκοπυρανοζυλοϊσοκυτοσίνης. Το συνθετικό πρωτόκολλο συμπεριλάμβανε την οργανομεταλλική σύζευξη κατάλληλα προστατευμένης D-γλυκονο-δ-λακτόνης και παραγωγοποιημένων πυριμιδινών, αναγωγή του ενδιαμέσου μέσω τριαλκυλοσιλανίων παρουσία οξέων Lewis και υποκατάσταση από αρυλαμίνες, κάτω από όξινες συνθήκες, μετά από κατάλληλη τροποποίηση των προστατευτικών ομάδων. Επίσης παρασκευάστηκαν: (β) καρβοκυκλικά ινοσιτολυλο-ανάλογα των ενώσεων οδηγών συμπεριλαμβανομένων των 2-δεοξυ-scyllo-ινοσιτολ-2-υλο- και 6-δεοξυ-DL-chiro-ινοσιτολυλο- παραγώγων της ουρακίλης και των N4-υποκατεστημένων με ακριδ-9-ον-4-υλο-, και 1,3-διυδροβενζο[d]ιμιδαζολ-2-ον-5-υλο- παραγώγων της 6-δεοξυ-DL-chiro-ινοσιτολυλοκυτοσίνης. Η σύνθεση βασίστηκε στη σύζευξη κατάλληλα προστατευμένων και παραγωγοποιημένων ινοσιτολών και πυριμιδίνης, ακολουθούμενη από παρόμοια υποκατάσταση από αρυλαμίνες, κάτω από όξινες συνθήκες. Οι νέες ενώσεις υποβλήθηκαν σε κινητικές μελέτες και βρέθηκαν να αναστέλλουν τη δράση της GP. Βάσει σύγκρισης με τις ενώσεις-οδηγούς και με τη χρήση θεωρητικής διαμορφωτικής μελέτης, πραγματοποιήθηκε μια αρχική ανάλυση της σχέσης δομής-δράσης των νέων ενώσεων. Οι ισχυρότεροι από τους νέους αναστολείς υποβλήθηκαν επίσης σε μελέτες κυτταροτοξικότητας σε καρκινικά κύτταρα, όπου παρατηρήθηκε για πρώτη φορά κυτταροστατική δράση αναστολέων του καταλυτικού κέντρου της GP.