Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.

Bertrand Competition with an Asymmetric No-discrimination Constraint. Bruges European Economic Research (BEER) 23/June 2012

Regulators and competition authorities often prevent firms with significant market power or dominant firms from practicing price discrimination. The goal of such an asymmetric no- discrimination constraint is to encourage entry and serve consumers’ interests. This constraint prohibits the firm with significant market power to practice both behaviour-based price discrimination within the competitive segment and third-degree price discrimination across the monopolistic and competitive segments. We find that this constraint hinders entry and reduces welfare when the monopolistic segment is small.

The Relevance of International Spillovers and Asymmetric Effects in the Taylor Rule. CEPS Working Document No. 403, February 2015

Deviations of policy interest rates from the levels implied by the Taylor rule have been persistent before the financial crisis and increased especially after the turn of the century. Compared to the Taylor benchmark, policy rates were often too low. This paper provides evidence that both international spillovers, for instance international dependencies in the interest rate-setting of central banks, and nonlinear reaction patterns can offer a more realistic specification of the Taylor rule in the main industrial countries. The inclusion of international spillovers and, even more, nonlinear dynamics improves the explanatory power of standard Taylor reaction functions. Deviations from Taylor rates tend to be smaller and their negative trend can be eliminated.

Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.

Catalysis in the interaction of carbon with steam and with carbon dioxide ...

Cover-title.

Catalysis.

Includes bibliographies.

Synthesis and evaluation of new polymers prepared by sterospecific catalysis. Materials Central, Contract no. AF33(616)-6866, Project no. 7340.

"Prepared by the Polytechnic Institute of Brooklyn...under the supervision of Dr. C.G. Overberger."

Role of glutamic acid 216 in cytochrome P450 2D6 substrate binding and catalysis

Human cytochrome P450 (P450) 2D6 is an important enzyme involved in the metabolism of drugs, many of which are amines or contain other basic nitrogen atoms. Asp301 has generally been considered to be involved in electrostatic docking with the basic substrates, on the basis of previous modeling studies and site-directed mutagenesis. Substitution of Glu216 with a residue other than Asp strongly attenuated the binding of quinidine, bufuralol, and several other P450 2D6 ligands. Catalytic activity with the substrates bufuralol and 4-methoxyphenethylamine was strongly inhibited by neutral or basic mutations at Glu216 (>95%), to the same extent as the substitution of Asn at Asp301. Unlike the Asp301 mutants, the Gln216 mutant (E216Q) retained 40% enzyme efficiency with the substrate spirosulfonamide, devoid of basic nitrogen, suggesting that the substitutions at Glu216 affect binding of amine substrates more than other catalytic steps. Attempts to induce catalytic specificity toward new substrates by substitutions at Asp301 and Glu216 were unsuccessful. Collectively, the results provide evidence for electrostatic interaction of amine substrates with Glu216, and we propose that both of these acidic residues plus at least another residue(s) is (are) involved in binding the repertoire of P450 2D6 ligands.

Entangled two-photon source using biexciton emission of an asymmetric quantum dot in a cavity

A semiconductor based scheme has been proposed for generating entangled photon pairs from the radiative decay of an electrically pumped biexciton in a quantum dot. Symmetric dots produce polarization entanglement, but experimentally realized asymmetric dots produce photons entangled in both polarization and frequency. In this work, we investigate the possibility of erasing the “which-path” information contained in the frequencies of the photons produced by asymmetric quantum dots to recover polarization-entangled photons. We consider a biexciton with nondegenerate intermediate excitonic states in a leaky optical cavity with pairs of degenerate cavity modes close to the nondegenerate exciton transition frequencies. An open quantum system approach is used to compute the polarization entanglement of the two-photon state after it escapes from the cavity, measured by the visibility of two-photon interference fringes. We explicitly relate the two-photon visibility to the degree of the Bell-inequality violation, deriving a threshold at which Bell-inequality violations will be observed. Our results show that an ideal cavity will produce maximally polarization-entangled photon pairs, and even a nonideal cavity will produce partially entangled photon pairs capable of violating a Bell-inequality.

Electron transfer in acetohydroxy acid synthase as a side reaction of catalysis. implications for the reactivity and partitioning of the carbanion/enamine form of (alpha-hydroxyethyl)thiamin diphosphate in a "nonredox" flavoenzyme

Acetohydroxy acid synthases (AHAS) are thiamin diphosphate- (ThDP-) and FAD-dependent enzymes that catalyze the first common step of branched-chain amino acid biosynthesis in plants, bacteria, and fungi. Although the flavin cofactor is not chemically involved in the physiological reaction of AHAS, it has been shown to be essential for the structural integrity and activity of the enzyme. Here, we report that the enzyme-bound FAD in AHAS is reduced in the course of catalysis in a side reaction. The reduction of the enzyme-bound flavin during turnover of different substrates under aerobic and anaerobic conditions was characterized by stopped-flow kinetics using the intrinsic FAD absorbance. Reduction of enzyme-bound FAD proceeds with a net rate constant of k' = 0.2 s(-1) in the presence of oxygen and approximately 1 s(-1) under anaerobic conditions. No transient flavin radicals are detectable during the reduction process while time-resolved absorbance spectra are recorded. Reconstitution of the binary enzyme-FAD complex with the chemically synthesized intermediate 2-(hydroxyethyl)-ThDP also results in a reduction of the flavin. These data provide evidence for the first time that the key catalytic intermediate 2-(hydroxyethyl)ThDP in the carbanionic/enamine form is not only subject to covalent addition of 2-keto acids and an oxygenase side reaction but also transfers electrons to the adjacent FAD in an intramolecular redox reaction yielding 2-acetyl-ThDP and reduced FAD. The detection of the electron transfer supports the idea of a common ancestor of acetohydroxy acid synthase and pyruvate oxidase, a homologous ThDP- and FAD-dependent enzyme that, in contrast to AHASs, catalyzes a reaction that relies on intercofactor electron transfer.

Iron catalysed assembly of an asymmetric mixed-ligand triple helicate

The 2-pyridinecarbaldehyde isonicotinoyl hydrazone (HPCIH) family of ligands are typically tridentate N,N,O chelators that exhibit very high in vitro activity in mobilizing intracellular Fe and are promising candidates for the treatment of Fe overload diseases. Complexation of ferrous perchlorate with HPCIH in MeCN solution gives the expected six-coordinate complex Fe-II(PCIH)(2). However, complexation of Fe-II with 2-pyridinecarbaldehyde picolinoyl hydrazone (HPCPH, an isomer of HPCIH) under the same conditions leads to spontaneous assembly of an unprecedented asymmetric, mixed-ligand dinuclear triple helical complex Fe-2(II)(PCPH)(2)(PPH), where PPH2- is the dianion of bis(picolinoyl) hydrazine. The X-ray crystal structure of this complex shows that each ligand binds simultaneously to both metal centres in a bidentate fashion. The dinuclear complex exhibits two well separated and totally reversible Fe-III/II redox couples as shown by cyclic voltammetry in MeCN solution.

Asymmetric Bragg mirrors for the reduction of emission wavelength dependence on the viewing angle in organic microcavity light emitting diodes

Organic microcavity light emitting diodes typically exhibit a blue shift of the emitting wavelength with increasing viewing angle. While the wavelength shift can be reduced with the appropriate choice of organic materials and metal mirrors, for further reduction of the emission wavelength shift it is necessary to consider a mirror whose phase shift can partly compensate the effect of the change of optical path within the cavity. In this work, we used a genetic algorithm (GA) to design an asymmetric Bragg mirror in order to minimize the emission wavelength shift with viewing angle. Based on simulation results, the use of asymmetric Bragg mirrors represents a promising way to reduce the emission wavelength shift. Detailed comparison between GA optimized and conventional Bragg mirrors in terms of resonant wavelength dependence on the viewing angle, spectral narrowing, and brightness enhancement is given. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.