Merging synthetic and biological chemistrygreen glycosylation in supercritical co2 and stereoselective synthesis of sphingosine kinase inhi

Resumen

ls esfingolípids, les bases esfingoides i els glicoesfingolípids són importants components estructurals i funcionals en les membranes plasmàtiques de les cèl•lules eucariotes. A més, s'ha vist que aquests compostos estan implicats en diverses malalties. Per tant, la síntesi eficaç d'anàlegs d'aquests compostos és de gran importància per a combatre aquestes malalties. Per contra, la síntesi de compostos orgànics habitualment es basa en l'ús de substàncies tòxiques o dissolvents contaminants. Malgrat el creixent interès en fer ús de processos químics més sostenibles, pocs esforços s'han fet per obtenir glicoconjugats a través d'una reacció de glicosilació més respectuosa amb el medi ambient, degut a que el dissolvent, típicament Components Orgànics Volàtils (VOCs) tòxics, és un paràmetre estratègic en les reaccions de glicosilació. Per altra banda, durant els darrers anys, el nostre grup de recerca s’ha centrat en la síntesi d’aquestes substàncies naturals (esfingolípids, bases esfingoides i glycoesfingolipids). No obstant, per al tractament d’infermetats relacionades amb aquests compostos, la industria farmacèutica normalment es basa en modificacions estructurals dels compostos naturals de referencia. El que fan prèviament és seleccionar una diana terapèutica i a continuació, conegut el substrat natural per a aquesta diana (típicament una proteïna o un enzim) es centren en fer modificacions d’aquest. En aquest sentit, l’esfingosina quinasa s’ha vist que es troba sobre expressada en diferents malalties incloent el càncer. Degut als reptes mencionats, el treball presentat en aquesta tesi doctoral es divideix en dos temes principals: Estudi d'una reacció de glicosilació respectuosa amb el medi ambient. Síntesi de nous anàlegs conformacionalment rígids d’enigmol amb la intenció de trobar nous inhibidors d’esfingosina quinasa. El primer tema comença en el capítol II amb l'estudi d'una reacció de glicosilació en absència de dissolvents derivats del petroli evitant també l'ús dels catalitzadors convencionals com , per exemple, metalls de transició. Aquesta reacció de glicosilació respectuosa amb el medi ambient s'ha dut a terme fent us de diòxid de carboni supercrític (scCO2), que va demostrar ser un mitjà adequat per dur a terme aquesta reacció sense necessitat de fer servir catalitzadors ni VOCs. En una primera etapa, els dadors de glicosil emprats van constar de dadors de glicosil protegits amb grups acil degut a la seua coneguda solubilitat en CO2. A més, aquests dadors emprats son halurs de glicosil, a causa de la capacitat descrita del scCO2 en promoure el trencament d’enllaços carboni-halogen. Finalment, l'abast de la reacció es va estendre a halurs de glicosil amb grups benzil com a grups protectors. La metodologia descrita es va aplicar per a l'obtenció d'O-glicòsids en una reacció totalment respectuosa amb el medi ambient, així com ortoèsters, depenent de les condicions de reacció. El procés va demostrar ser molt més sensible als canvis de temperatura que a les variacions de pressió ja que els clorurs de glicosil requereixen temperatures més altes per ser activats que els bromurs de glicosil. Pel que fa a l'estereoselectivitat dels productes obtinguts, els grups pivaloil van demostrar comportar-se com bons grups CO2-fílics i, a més, van resultar ser la millor opció per obtenir bones estereoselectivitats en comparació amb els altres carbohidrats utilitzats. Finalment, també es va estudiar la rellevància de la naturalesa del fluid i les condicions supercrítiques. En aquest sentit, es va confirmar la solubilitat dels reactius emprats en el medi de reacció. A més, s'ha demostrat que el scCO2 és necessari per aconseguir la conversió completa dels materials de partida en estereoselectivitats molt bones o excel•lents. El segon tema s'inicia en el capítol III amb la síntesi d'anàlegs d’esfingosina, una base esfingoide, amb l'objectiu de trobar nous inhibidors d’esfingosina quinasa. Aquesta quinasa forma part d'una sèrie de reaccions químiques fonamentals en les cèl•lules humanes. No obstant això, s'ha demostrat que es troba sobre expressada en diverses malalties incloent el càncer. Per aquesta raó hi ha diversos inhibidors d’esfingosina quinasa existents amb propietats farmacològiques interessants. Específicament, els compostos sintetitzats en aquest capítol consisteixen en anàlegs d’enigmol que es comporten com l'esfingosina natural, però que no tenen el grup hidroxil primari. Com aquest grup hidroxil és el centre reactiu en la esfingosina quinasa, s'espera que aquests compostos tinguin millors propietats farmacològiques. A més, com la regió de doble enllaç de l’esfingosina ha demostrat ser essencial per a la seua activitat, els compostos sintetitzats tenen també modificacions en aquesta regió mitjançant la incorporació d'estructures rígides com ara un alquí, ciclopropà, triazol o una ciclopropenona. Seguidament, degut a que molts dels compostos existents inhibidors d’esfingosina quinasa incorporen certes modificacions al cap polar que fan augmentar la seua activitat, es va decidir, amb aquesta finalitat i en base a les modificacions estructurals més explotades a la literatura, dur a terme algunes d’aquestes modificacions als caps polars dels productes sintetitzats. En l'etapa final d'aquest capítol, alguns dels compostos preparats es van assajar front a les dues isoformes de la esfingosina quinasa amb kits d'assaig disponibles comercialment. Els resultats van mostrar que aquests compostos eren tan potents com el DMS, un inhibidor d’esfingosina quinasa ben conegut. A més, alguns dels compostos assajats van mostrar millor activitat que el DMS. En el mateix context, al capítol IV es van sintetitzar anàlegs fluorats d’enigmol. La introducció d'àtoms de fluor s'ha tornat comú en la indústria farmacèutica a causa de les interessants propietats farmacològiques de molècules que contenen fluor. Específicament, els compostos sintetitzats en el capítol IV consisteixen en la introducció d'àtoms de fluor a l'extrem de la cadena alifàtica de l'anàleg que té un triazol preparat en el capítol III.