Synthèse stéréosélective de dérivés cyclopropaniques di-accepteurs par catalyse avec des complexes de rhodium(II)

Les dérivés cyclopropaniques di-accepteurs représentent des intermédiaires synthétiques précieux dans l’élaboration de structures moléculaires complexes, ayant des applications dans plusieurs domaines de la chimie. Au cours de cet ouvrage, nous nous sommes intéressés à la synthèse de ces unités sous forme énantioenrichie en utilisant la cyclopropanation d’alcènes par catalyse avec des complexes de Rh(II) utilisant des composés diazoïques di-accepteurs comme substrats. Suite au développement initial d’une méthode de cyclopropanation d’alcènes catalytique asymétrique utilisant des nitro diazocétones, de multiples études expérimentales quant au mécanisme de stéréoinduction dans ce type de réaction ont été effectuées. Nous avons alors pu identifier le groupement p-méthoxyphénylcétone du substrat et le catalyseur Rh2(S-TCPTTL)4 comme étant une combinaison clé pour l’atteinte de diastéréosélectivités et d’excès énantiomères élevés. Ceci a mené au développement de deux autres méthodes de cyclopropanation stéréosélectives distinctes, utilisant soit une cyano diazocétone ou un céto diazoester. Nous avons démontré l’utilité des dérivés cyclopropaniques énantioenrichis obtenus par ces trois méthodes dans une panoplie de manipulations synthétiques, dont l’addition nucléophile d’amines et de cuprates, la cycloaddition formelle avec un aldéhyde, et la synthèse de dérivés cyclopropaniques importants en chimie médicinale. Une étude structurelle approfondie des complexes de Rh(II) chiraux nous a permis de déterminer les facteurs responsables de leur pouvoir d’énantioinduction dans notre système réactionnel, ce qui a d’énormes implications dans d’autres méthodologies utilisant ces mêmes catalyseurs. Le dévoilement d’une conformation inattendue dite ‘All-up’, ainsi que de la présence d’interactions stabilisantes régissant la rigidité de cet arrangement se sont avérés cruciaux dans notre compréhension du mécanisme. Dans le cadre de cette investigation, nous avons développé une méthode générale pour la synthèse de complexes de Rh(II) hétéroleptiques, multipliant ainsi le nombre de catalyseurs accessibles dans l’élaboration éventuelle de nouvelles réactions stéréosélectives, et nous permettant d’effectuer une étude structurelle plus détaillée. De plus, nous avons développé une méthode particulièrement efficace pour la synthèse d’un autre type de dérivé cyclopropanique di-accepteur par catalyse avec des complexes de Rh(II), les cyano-cyclopropylphosphonates. Les produits de cette transformation sont obtenus avec des énantiosélectivités élevées, et sont des substrats intéressants pour des réactions tandem d’ouverture de cycle par addition nucléophile / oléfination de composés carbonylés. De plus, ces composés sont des précurseurs de molécules utiles en chimie médicinale tels que les acides aminocyclopropylphosphoniques.

Carbon-carbon bond formation : from transition metal catalysis to base-promoted homolytic aromatic substitution

Cette thèse de doctorat porte sur la catalyse à partir de métaux de transition et sur la substitution homolytique aromatique favorisée par une base visant à former de nouvelles liaisons C–C, et à ainsi concevoir de nouvelles structures chimiques. Au cours des vingt dernières années, des nombreux efforts ont été réalisés afin de développer des méthodologies pour la fonctionnalisation de liens C–H, qui soient efficaces et sélectives, et ce à faible coût et en produisant le minimum de déchets. Le chapitre d'introduction donnera un aperçu de la fonctionnalisation directe de liens C–H sur des centres sp2 et sp3. Il sera également discuté dans cette partie de certains aspects de la chimie radicalaire reliés a ce sujet. Les travaux sur la fonctionnalisation d’imidazo[1,5-a]pyridines catalysée par des compleces de ruthénium seront présentés dans le chapitre 2. Malgré l'intérêt des imidazo[1,5-a]azines en chimie médicinale, ces composés n’ont reçu que peu d'attention dans le domaine de la fonctionnalisation de liens C–H. L'étendue de la réaction et l'influence des effets stériques et électroniques seront détaillés. Les cyclopropanes représentent les 10ème cycles carbonés les plus rencontrés dans les petites molécules d’intérêt pharmacologique. Ce sont aussi des intermédiaires de synthèse de choix pour la création de complexité chimique. Malgré de grands progrès dans le domaine de la fonctionnalisation de liens C(sp3)–H, l'étude des cyclopropanes comme substrats dans les transformations directes est relativement nouvelle. Le chapitre trois présentera l'arylation intramoléculaire directe de cyclopropanes. Cette réaction est réalisée en présence de palladium, en quantité catalytique, en combinaison avec des sels d’argent. Des études mécanistiques ont réfuté la formation d'un énolate de palladium et suggéreraient plutôt une étape de métallation - déprotonation concertée. En outre, les cycles de type benzoazepinone à sept chaînons ont été synthétisés par l'intermédiaire d'une séquence d'activation de cyclopropane/ouverture/cyclisation. Une arylation directe intermoléculaire des cyclopropanes a été réalisée en présence d'un auxiliaire de type picolinamide (Chapitre 4). Les deux derniers chapitres de ce mémoire de thèse décriront nos études sur la substitution homolytique aromatique favorisée par une base. Le mécanisme de la réaction de cyclisation intramoléculaire d'halogénures d'aryle, réalisée en présence de tert-butylate de potassium, a été élucidé et se produit via une voie radicalaire (Chapitre 5). La transformation, exempte de métaux de transition, ne nécessite que la présence d’une base et de pyridine comme solvant. Cette réaction radicalaire a été étendue à la cyclisation d'iodures d'alkyle non activés en présence d'un catalyseur à base de nickel et de bis(trimethylsilyl)amidure de sodium comme base (Chapitre 6). Des études de RMN DOSY ont démontré une association entre le catalyseur, la base et le matériel de départ.

Hydroxylation d’halogénures d’aryle utilisant la chimie en flux continu et développement d’une nouvelle méthodologie de synthèse de 3-aminoindazoles

L’attrait des compagnies pharmaceutiques pour des structures cycliques possédant des propriétés biologiques intéressantes par les compagnies pharmaceutiques a orienté les projets décrits dans ce mémoire. La synthèse rapide, efficace, verte et économique de ces structures suscite de plus en plus d’attention dans la littérature en raison des cibles biologiques visées qui deviennent de plus en plus complexes. Ce mémoire se divise en deux projets ciblant la synthèse de deux structures aromatiques importantes dans le monde de la chimie médicinale. Dans un premier temps, l’amélioration de la synthèse de dérivés phénoliques a été réalisée. L’apport de la chimie en flux continu dans le développement de voies synthétiques plus vertes et efficaces sera tout d’abord discuté. Ensuite, une revue des antécédents concernant l’hydroxylation d’halogénure d’aryle sera effectuée. Finalement, le développement d’une nouvelle approche rapide de synthèse des phénols utilisant la chimie en flux continu sera présenté, suivi d’un survol de ses avantages et ses limitations. Dans un deuxième temps, le développement d’une nouvelle méthodologie pour la formation de 3-aminoindazoles a été réalisé. Tout d’abord, un résumé de la littérature sur la synthèse de différents indazoles sera présenté. Ensuite, une présentation de deux méthodes efficaces d’activation de liens sera effectuée, soit l’activation d’amides par l’anhydride triflique et l’activation de liens C–H catalysée par des métaux de transition. Finalement, le développement d’une nouvelle méthodologie pour la synthèse de 3-aminoindazole utilisant ces deux approches sera discuté.

Drug-loaded nanocarriers : passive targeting and crossing of biological barriers

Poor bioavailability and poor pharmacokinetic characteristics are some of the leading causes of drug development failure. Therefore, poorly-soluble drugs, fragile proteins or nucleic acid products may benefit from their encapsulation in nanosized vehicles, providing enhanced solubilisation, protection against degradation, and increased access to pathological compartments. A key element for the success of drug-loaded nanocarriers (NC) is their ability to either cross biological barriers themselves or allow loaded drugs to traverse them to achieve optimal pharmacological action at pathological sites. Depending on the mode of administration, NC may have to cross different physiological barriers in their journey towards their target. In this review, the crossing of biological barriers by passive targeting strategies will be presented for intravenous delivery (vascular endothelial lining, particularly for tumour vasculature and blood-brain barrier targeting), oral administration (gastrointestinal lining) and upper airway administration (pulmonary epithelium). For each specific barrier, background information will be provided on the structure and biology of the tissues involved as well as available pathways for nano-objects or loaded drugs (diffusion and convection through fenestration, transcytosis, tight junction crossing, etc.). The determinants of passive targeting − size, shape, surface chemistry, surface patterning of nanovectors − will be discussed in light of current results. Perspectives on each mode of administration will be presented. The focus will be on polymeric nanoparticles and dendrimers although advances in liposome technology will be also reported as they represent the largest body in the drug delivery literature.

An Efficient Multi-component Synthesis of 6-Amino-3-methyl-4-Aryl-2,4- dihydropyrano[2,3-c]Pyrazole-5-carbonitriles

Multi-component reactions are effective in building complex molecules in a single step in a minimum amount of time and with facile isolation procedures; they have high economy1–7 and thus have become a powerful synthetic strategy in recent years.8–10 The multicomponent protocols are even more attractive when carried out in aqueous medium. Water offers several benefits, including control over exothermicity, and the isolation of products can be carried out by single phase separation technique. Pyranopyrazoles are a biologically important class of heterocyclic compounds and in particular dihydropyrano[2,3-c]pyrazoles play an essential role in promoting biological activity and represent an interesting template in medicinal chemistry. Heterocyclic compounds bearing the 4-H pyran unit have received much attention in recent years as they constitute important precursors for promising drugs.11–13 Pyrano[2,3-c]pyrazoles exhibit analgesic,14 anti-cancer,15 anti-microbial and anti-inflammatory16 activity. Furthermore dihydropyrano[2,3-c]pyrazoles show molluscidal activity17,18 and are used in a screening kit for Chk 1 kinase inhibitor activity.19,20 They also find applications as pharmaceutical ingredients and bio-degradable agrochemicals.21–29 Junek and Aigner30 first reported the synthesis of pyrano[2,3-c]pyrazole derivatives from 3-methyl-1-phenylpyrazolin-5-one and tetracyanoethylene in the presence of triethylamine. Subsequently, a number of synthetic approaches such as the use of triethylamine,31 piperazine,32 piperidine,33 N-methylmorpholine in ethanol,34 microwave irradiation,35,36 solvent-free conditions,37–39 cyclodextrins (CDs),40 different bases in water,41 γ -alumina,42 and l-proline43 have been reported for the synthesis of 6-amino-4-alkyl/aryl-3-methyl- 2,4-dihydropyrano[2,3-c]pyrazole-5-carbonitriles. Recently, tetraethylammonium bromide (TEABr) has emerged as mild, water-tolerant, eco-friendly and inexpensive catalyst. To the best of our knowledge, quaternary ammonium salts, more specifically TEABr, have notbeen used as catalysts for the synthesis of pyrano[2,3-c]pyrazoles, and we decided to investigate the application of TEABr as a catalyst for the synthesis of a series of pyrazole-fused pyran derivatives via multi-component reactions

Factores asociados a fenómeno de no reflujo coronario en pacientes adultos llevados a angioplastia

Introducción: La disminución de flujo en los vasos coronarios sin presencia de oclusión, es conocido como fenómeno de no reflujo, se observa después de la reperfusión, su presentación oscila entre el 5% y el 50% dependiendo de la población y de los criterios diagnósticos, dicho suceso es de mal pronóstico, aumenta el riesgo de morir en los primeros 30 días posterior a la angioplastia (RR 2,1 p 0,038), y se relaciona con falla cardiaca y arritmias, por eso al identificar los factores a los cuales se asocia, se podrán implementar terapias preventivas. Metodología: Estudio de casos y controles pareado por médico que valoró el evento, para garantizar que no existieron variaciones inter observador, con una razón 1:4 (18:72), realizado para identificar factores asociados a la presencia de no reflujo en pacientes llevados a angioplastia, entre noviembre de 2010 y mayo de 2014, en la Clínica San Rafael de Bogotá, D.C. Resultados: La frecuencia del no reflujo fue del 2.89%. El Infarto Agudo de Miocardio con elevación del ST (IAMCEST) fue la única variable que mostró una asociación estadísticamente significativa con este suceso, valor de p 0,002, OR 8,7, IC 95% (2,0 – 36,7). Discusión: El fenómeno de no reflujo en esta población se comportó de manera similar a lo descrito en la literatura, siendo el IAMCEST un factor fuertemente asociado.

Tyrosinase activated melanoma prodrugs

Metastatic malignant melanoma remains a highly aggressive form of skin cancer for which no reliable methods for treatment exist. Given the increasing incidence of this cancer, considerable attention has focused on the development of new and improved methods for tackling this disease. Within this article, methods for treating melanoma are reviewed and discussed with particular attention focusing on prodrugs that are activated by the tyrosinase enzyme. This enzyme is up-regulated and is of elevated activity within malignant melanomas compared with healthy melanocytes, providing an ideal in-situ tool for the activation of melanoma prodrugs. By way of background to the prodrug strategies discussed within this review, the causes of melanoma, the enzymology of tyrosinase, and the chemistry of the biosynthetic pathways associated with melanogenesis are presented. Aspects of the design, mode of action, and biological profiles of key prodrugs that are activated by tyrosinase, and that show potential for the treatment of melanoma, are then presented and compared.

Polymer-drug conjugates for combination anticancer therapy: investigating the mechanism of action.

We developed a family of polymer-drug conjugates carrying the combination of the anticancer agent epirubicin (EPI) and nitric oxide (NO). EPI-PEG-(NO)8, carrying the highest content of NO, displayed greater activity in Caco-2 cells while it decreased toxicity against endothelium cells and cardiomyocytes with respect to free EPI. FACS and confocal microscopy confirmed conjugates internalization. Light scattering showed formation of micelle whose size correlated with internalization rate. EPI-PEG-(NO)8 showed increased bioavailability in mice compared to free EPI.

Synthesis and evaluation of novel boron-containing complexes of potential use for the selective treatment of malignant melanoma

Boron-containing complexes that have the potential to irreversibly accumulate in melanoma cells have been prepared by reaction of amino acids with 9-methoxy-9-borabicyclo[3.3.1]nonane. The ability of each complex to act as a substrate for tyrosinase has been probed by oximetry. Increased uptake of the lead candidate in a tyrosinase-rich cell line, compared with a tyrosinase-absent cell line, is reported, with results correlating well with that for a drug currently approved for BNCT.

Probing the receptor interactions ofan H5 avian influenza virus using a baculovirus expression system and functionalised poly(acrylic acid) ligands

Influenza viruses attach to host cells by binding to terminal sialic acid (Neu5Ac) on glycoproteins or glycolipids. Both the linkage of Neu5Ac and the identity of other carbohydrates within the oligosaccharide are thought to play roles in restricting the host range of the virus. In this study, the receptor specificity of an H5 avian influenza virus haemagglutinin protein that has recently infected man (influenza strain A/Vietnam/1194/04) has been probed using carbohydrate functionalised poly(acrylic acid) polymers. A baculovirus expression system that allows facile and safe analysis of the Neu5Ac binding specificity of mutants of H5 HA engineered at sites that are predicted to effect a switch in host range has also been developed. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Synthesis and structure-activity relationship studies of CD4 down-modulating cyclotriazadisulfonamide (CADA) analogues

HIV attachment via the CD4 receptor is an important target for developing novel approaches to HIV chemotherapy. Cyclotriazadisulfonamide (CADA) inhibits HIV at submicromolar levels by specifically down-modulating cell-surface and intracellular CD4. An effective five-step synthesis of CADA in 30% overall yield is reported. This synthesis has also been modified to produce more than 50 analogues. Many tail-group analogues have been made by removing the benzyl tail of CADA and replacing it with various alkyl, acyl, alkoxycarbonyl and aminocarbonyl substituents. A series of sidearm analogues, including two unsymmetrical compounds, have also been prepared by modifying the CADA synthesis, replacing the toluenesulfonyl sidearms with other sulfonyl groups. Testing 30 of these compounds in MT-4 cells shows a wide range of CD4 down-modulation potency, which correlates with ability to inhibit HIV-1. Three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) models were constructed using comparative molecular field analysis (CoMFA) and comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA) approaches. The X-ray crystal structures of four compounds, including CADA, show the same major conformation of the central 12-membered ring. The solid-state structure of CADA was energy minimized and used to generate the remaining 29 structures, which were similarly minimized and aligned to produce the 3D-QSAR models. Both models indicate that steric bulk of the tail group, and, to a lesser extent, the sidearms mainly determine CD4 down-modulation potency in this series of compounds.

Mapping antimalarial pharmacophores as a useful tool for the rapid discovery of drugs effective in vivo: design, construction, characterization, and pharmacology of metaquine

Resistant strains of Plasmodium falciparum and the unavailability of useful antimalarial vaccines reinforce the need to develop new efficacious antimalarials. This study details a pharmacophore model that has been used to identify a potent, soluble, orally bioavailable antimalarial bisquinoline, metaquine (N,N'-bis(7-chloroquinolin-4-yl)benzene-1,3-diamine) (dihydrochloride), which is active against Plasmodium berghei in vivo (oral ID50 of 25 mu mol/kg) and multidrug-resistant Plasmodium falciparum K1 in vitro (0.17 mu M). Metaquine shows strong affinity for the putative antimalarial receptor, heme at pH 7.4 in aqueous DMSO. Both crystallographic analyses and quantum mechanical calculations (HF/6-31+G*) reveal important regions of protonation and bonding thought to persist at parasitic vacuolar pH concordant with our receptor model. Formation of drug-heme adduct in solution was confirmed using high-resolution positive ion electrospray mass spectrometry. Metaquine showed strong binding with the receptor in a 1: 1 ratio (log K = 5.7 +/- 0.1) that was predicted by molecular mechanics calculations. This study illustrates a rational multidisciplinary approach for the development of new 4-aminoquinoline antimalarials, with efficacy superior to chloroquine, based on the use of a pharmacophore model.

Reactions of artemisinin and arteether with acid: Implications for stability and mode of antimalarial action

The currently accepted mechanism of trioxane antimalarial action involves generation of free radicals within or near susceptible sites probably arising from the production of distonic radical anions. An alternative mechanistic proposal involving the ionic scission of the peroxide group and consequent generation of a carbocation at C-4 has been suggested to account for antimalarial activity. We have investigated this latter mechanism using DFT (B3LYP/6-31+G* level) and established the preferred Lewis acid protonation sites (artemisinin O5a >> O4a approximate to O3a > O2a > O1a; arteether O4a >= O3a > O5b >> O2a > O1a; Figure 3) and the consequent decomposition pathways and hydrolysis sites. In neither molecule is protonation likely to occur on the peroxide bond O1-O2 and therefore lead to scission. Therefore, the alternative radical pathway remains the likeliest explanation for antimalarial action.

The gut microbiota and lipid metabolism: implications for human health and coronary heart disease

Coronary heart disease (CHD) is the leading cause of mortality in Western societies, affecting about one third of the population before their seventieth year. Over the past decades modifiable risk factors of CHD have been identified, including smoking and diet. These factors when altered can have a significant impact on an individuals' risk of developing CHD, their overall health and quality of life. There is strong evidence suggesting that dietary intake of plant foods rich in fibre and polyphenolic compounds, effectively lowers the risk of developing CHD. However, the efficacy of these foods often appears to be greater than the sum of their recognised biologically active parts. Here we discuss the hypothesis that beneficial metabolic and vascular effects of dietary fibre and plant polyphenols are due to an up regulation of the colon-systemic metabolic axis by these compounds. Fibres and many polyphenols are converted into biologically active compounds by the colonic microbiota. This microbiota imparts great metabolic versatility and dynamism, with many of their reductive or hydrolytic activities appearing complementary to oxidative or conjugative human metabolism. Understanding these microbial activities is central to determining the role of different dietary components in preventing or beneficially impacting on the impaired lipid metabolism and vascular dysfunction that typifies CHD and type 11 diabetes. This approach lays the foundation for rational selection of health promoting foods, rational target driven design of functional foods, and provides an essential thus-far, overlooked, dynamic to our understanding of how foods recognised as "healthy" impact on the human metabonome.

Synthesis and cytotoxicity studies of new dimethylamino-functionalised and aryl-substituted titanocene anti-cancer agents

From the carbolithiation of 6-N,N-dimethylamino fulvene (3a) and different lithiated aryl species [p-N,N-dimethylanilinyl lithium, p-anisyl lithium and 4-lithio-benzo[1.3]dioxole (2a-c)], the corresponding lithium cyclopentadienide intermediates 4a-c were formed. These three lithiated intermediates underwent a transmetallation reaction with TiCl4 resulting in dimethylamino-functionalised and aryl-substituted titanocenes 5a-c. When these titanocenes were tested against LLC-PK cells, the IC50 values obtained were of 54, 45 and 26 mu M for titanocenes 5a, b and c, respectively. The most cytotoxic titanocene in this paper, 5c is approximately 10 times less cytotoxic than cis-platin, which showed an IC50 value of 3.3 mu M, when tested on the LLC-PK cell line, but approximately 100 times better than titanocene dichloride. (C) 2007 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.