Étude de tour béta actif dans les modulateurs allostériques du récepteur de la prostaglandine F2alpha

La naissance avant terme constitue un important problème de santé périnatale partout dans le monde. Chaque année près de 15 millions de bébés naissent prématurément. Notre laboratoire s’intéresse depuis une décennie à la conception et le développement de nouvelles classes thérapeutiques (appelés agents tocolytiques) capables d’inhiber les contractions utérines et prolonger le temps de gestation. Due à son implication directe dans le déclanchement des contractions utérines, la prostaglandine F2α (FP) est devenue notre cible de choix. Le PDC 113.824 et aza-glycinyl-proline sont apparus comme des inhibiteurs allostériques puissants du récepteur de la prostaglandine F2α, capables de prolonger la durée de gestation chez les souris. Le travail réalisé au cours de ce mémoire a pour objectif d’étudier le tour β nécessaire pour la reconnaissance sur le récepteur de la prostaglandine F2α. Dans la conception de mime peptidique sélectif efficace et puissant, le repliement β est un élément structural essentiel pour le maintien ou l’amélioration de l’activité du mime peptidique. Les études conformationelles du PDC113.824 et l’aza-glycinyl-proline montrent que les squelettes centraux de ces mimes peptidiques pourraient adopter essentiellement un tour β de type I ou II`, ce qui suggère l’implication des deux types de tours dans l’activité biologique. La synthèse de mimes peptidiques adoptant le tour β de type I et II` est devenue une stratégie logique dans la recherche de nouveaux agents tocolytiques. Au cours de ces études quatre analogues du PDC113.824 ont été synthétisés, un azabicyclo[5.3.0]alkanone et un dipeptide macrocyclique (mimes du tours β de type I) pour étudier l’implication du tour β type I. Par la suite la synthèse de glycinyl-proline et le D-alaninyl-proline (des mimes du tour β du type II`) a été réalisée afin de valider l’implication du tour β type II` dans la reconnaissance sur le récepteur. Nous avons utilisé une stratégie de synthèse efficace pour obtenir les deux analogues (azabicyclo [5.3.0]alkanone et dipeptides macrocycles) à partir d’un intermédiaire commun, en procédant par une cyclisation transannulaire diastéréosélective du tétra-peptide.

Development of a Phase Separation Strategy in Macrocyclization Reactions

La réaction de macrocyclisation est une transformation fondamentale en chimie organique de synthèse. Le principal défi associcé à la formation de macrocycles est la compétition inhérente avec la réaction d’oligomérisation qui mène à la formation de sousproduits indésirables. De plus, l’utilisation de conditions de dilutions élevées qui sont nécessaires afin d’obtenir une cyclisation “sélective”, sont souvent décourageantes pour les applications à l’échelle industrielle. Malgré cet intérêt pour les macrocycles, la recherche visant à développer des stratégies environnementalement bénignes, qui permettent d’utiliser des concentrations normales pour leur synthèse, sont encore rares. Cette thèse décrit le développement d’une nouvelle approche générale visant à améliorer l’efficacité des réactions de macrocyclisation en utilisant le contrôle des effets de dilution. Une stratégie de “séparation de phase” qui permet de réaliser des réactions à des concentrations plus élevées a été developpée. Elle se base sur un mélange de solvant aggrégé contrôlé par les propriétés du poly(éthylène glycol) (PEG). Des études de tension de surface, spectroscopie UV et tagging chimique ont été réalisées afin d’élucider le mécanisme de “séparation de phase”. Il est proposé que celui-ci fonctionne par diffusion lente du substrat organique vers la phase ou le catalyseur est actif. La nature du polymère co-solvant joue donc un rôle crutial dans le contrôle de l’aggrégation et de la catalyse La stratégie de “séparation de phase” a initiallement été étudiée en utilisant le couplage oxidatif d’alcynes de type Glaser-Hay co-catalysé par un complexe de cuivre et de nickel puis a été transposée à la chimie en flux continu. Elle fut ensuite appliquée à la cycloaddition d’alcynes et d’azotures catalysée par un complexe de cuivre en “batch” ainsi qu’en flux continu.

Tailored Ion Imprinted Polymer Materials for the Preconcentrative Separation of Noble Metals

Tailored ion imprinted polymer materials for the preconcentrative separation of noble metals. This study deals with the synthesis, separation,characterization and analytical application of the noble metals especially palladium and platinum. Platinum group metals(PGM) are currently receiving world wide attention. This group include Palladium(Pt),rhodium(Rh), ruthenium(Ru), iridium(Ir) and osmium(Os).PGM are used as catalysts for a wide variety of hydrogenation, oxidation, isomerization,cyclization,dehydrogenation and dehalogenation reactions.The corrosion resistance of PGM enables them to use in jewellery,electrical and glass industries,extrusion of synthetic fibres,manufacture of laboratory utensils,dental and medical devices. This study clearly establishes selective recovery of platinum from other noble and transition elements.

L´onconasa com a model per l´estudi de les bases moleculars de la citotoxicitat de les ribonucleases pancreàtiques. Aplicacions a la construcció de ribonucleases amb activitat antimicrobiana

La primera part d'aquest treball s´ha centrat en la caracterització i optimització del procés d'activació de l´onconasa recombinant per tal d'obtenir l´enzim igual a la forma nativa. Per això, les reaccions d'eliminació de la Met-1 i la ciclació de la Glu1, necessàries per generar el piroglutamic han estat seguides per MALDI-TOF MS. La segona part d´aquest treball s´ha centrat en l´estudi de la contribució del pont disulfur 30-75 de l´onconasa a les seves propietats biològiques. Els resultats suggereixen que el potencial redox del citosol cel·lular podria reduir el pont disulfur 30-75 de l´onconasa salvatge afectant la unió onconasa -inhibidor proteic de ribonucleases. La tercera part ha consistit en la construcció de variants de l´HP-RNasa i onconasa amb activitat bactericida. Per això, s´ha introduït el determinant bactericida (YRWR) descrit per la proteïna catiònica d'eosinòfils en els dos enzims. Els resultats obtinguts han evidenciat que les dues ribonucleases amb el determinant bactericida presenten activitat citotòxica contra bacteris gram-negatius preferentment.

Síntesi i Reactivitat de nous Macrocicles Nitrogenats Poliinsaturats

En aquesta tesi s'han sintetitzat macrocicles nitrogenats poliinsaturats de diferents mides i s'ha estudiat la seva reactivitat. S'han preparat macrocicles de quinze i setze baules triacetilènics i de quinze baules contenint dos triples i un doble enllaç a l'estructura. S'ha estudiat la ciclotrimerització [2+2+2] d'aquests macrocicles catalitzada per metalls de transició en dissolvents orgànics convencionals o en sals foses. S'han sintetitzat complexos de rodi contenint un lligand carbènic N-heterocíclic per tal d'utilitzar-los com a catalitzadors alternatius al complex de Wilkinson en les reaccions de ciclotrimerització dels macrocicles poliinsaturats i d'altres anàlegs oberts. Els complexos carbènics sintetitzats han presentat una eficiència lleugerament superior a la del catalitzador de Wilkinson. També s'ha iniciat un estudi mecanístic de la cicloisomerització d'aquests macrocicles induïda tèrmicament. Finalment, s'han preparat macrocicles de catorze i dinou baules contenint un nucli endiínic a més d'altres insaturacions i s'ha estudiat la corresponent ciclació de Bergman en estat sòlid.

Synthesis and evaluation of cyclic cationic peptides as antimicrobial agents for use in plant protection

Aquesta tesi doctoral se centra en l'estudi de l'aplicació de pèptids antimicrobians en la lluita contra agents patògens de cultius de plantes d'interès econòmic.L'estratègia sintètica s'ha portat a terme utilitzant metodologies convencionals de síntesi de pèptids en fase sòlida com l'estratègia tridimensional ortogonal Fmoc/tBut/Allyl. Ha calgut fer la recerca de les condicions òptimes per a l'eliminació del grup Allyl i la ciclació. D'entre els pèptids cíclics de 4-10 aminoacids sintetitzats, el decapèptid c(Lys-Leu-Lys-Leu-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) ha resultat ésser el més efectiu i s'ha pres com a base per al disseny d'una quimioteca de 56 pèptids. Dels resultats obtinguts s'ha sintetitzat una segona quimioteca basada en l'estructura general c(X1-X2-X3-X4-Lys-Phe-Lys-Lys-Leu-Gln) determinada com la que posseix el millor perfil d'activitat. Els pèptids més efectius obtinguts constituixen els primers exemples de pèptids cíclics actius contra E. amylovora i poden ser considerats com a bons candidats pel desenvolupament d'agents antimicrobians efectius en protecció vegetal.

Enantioselective Intramolecular Michael Addition of Nitronates onto Conjugated Esters: Access to Cyclic γ-Amino Acids with up to Three Stereocenters

A highly stereoselective synthesis of conformationally constrained cyclic γ-amino acids has been devised. The key step involves an intramolecular cyclization of a nitronate onto a conjugated ester, promoted by a bifunctional thiourea catalyst. This methodology has been successfully applied to generate a variety of γ-amino acids, including some containing three contiguous stereocenters, with very high diastereoselectivity and excellent enantioselectivity. It is postulated that an interaction that is key to the success of the process is the simultaneous coordination of the thiourea functionality to both the conjugated ester and the nitronate. Finally, the synthetic utility of these compounds is demonstrated in the synthesis of two dipeptides derived from the C- and N-termini.

Proliferative and anti-proliferative effects of titanium- and iron-based metallocene anti-cancer drugs

In previous work we have found that Cp2TiCl2 and its corresponding deriv. of tamoxifen, Titanocene tamoxifen, show an unexpected proliferative effect on hormone dependent breast cancer cells MCF-7. In order to check if this behavior is a general trend for titanocene derivs. we have tested two other titanocene derivs., Titanocene Y and Titanocene K, on this cell line. Interestingly, these two titanocene complexes behave in a totally different manner. Titanocene K is highly proliferative on MCF-7 cells even at low concns. (0.5 .mu.M), thus behave almost similarly to Cp2TiCl2. This proliferative effect is also obsd. in the presence of bovine serum albumin (BSA). In contrast, Titanocene Y alone has almost no effect on MCF-7 at a concn. of 10 .mu.M, but exhibits a significant dose dependent cytotoxic effect of up to 50% when incubated with BSA (20-50 .mu.g/mL). This confirms the crucial role played by the binding to serum proteins in the expression of the in vivo, cytotoxicity of the titanocene complexes. From the hydridolithiation reaction of 6-p-anisylfulvene with LiBEt3H followed by transmetallation with iron dichloride [bis-[(p-methoxy-benzyl)cyclopentadienyl]iron(II)] (Ferrocene Y) was synthesized. This complex, which was characterized by single crystal X-ray diffraction, contains the robust ferrocenyl unit instead of Ti assocd. with easily leaving groups such as chlorine and shows only a modest cytotoxicity against MCF-7 or MDA-MB-231 cells.

Copper complexes of new benzodioxotetraaza macrocycles with potential applications in nuclear medicine

Two novel benzodioxotetraaza macrocycles [2,9-dioxo-1,4,7,10-tetraazabicyclo[10.4.0]1,11-hexadeca-1(11),13,15-triene (H(2)L1) and 2,10-dioxo-1,4,8,11-tetraazabicyclo[11.4.0]1,12-heptadeca-1(12),14,16-triene (H(2)L2)] were synthesized by a [1 + 1] crablike cyclization. The protonation constants of both ligands were determined by H-1 NMR titration and by potentiometry at 25.0 degrees C in 0.10 M ionic strength in KNO3. The latter method was also used to ascertain the stability constants of their copper(II) complexes. These studies showed that the CuL1 complex has a much lower thermodynamic stability than the CuL2, and the H(2)L2 displays an excellent affinity for copper(II), due to the good fit of copper(II) into its cavity. The copper complexes of the novel ligands were characterized by electronic spectroscopy in solution and by crystal X-ray diffraction. These studies indicated that the copper center in the CuL1 complex adopts a square-pyramidal geometry with the four nitrogen atoms of the macrocycle forming the equatorial plane and a water molecule at axial position, and the copper in the CuL2 complex is square-planar. Several labeling conditions were tested, and only H(2)L2 could be labeled with Cu-67 efficiently (> 98%) in mild conditions (39 degrees C, 15 min) to provide a slightly hydrophilic radioligand (log D = -0.19 +/- 0.03 at pH 7.4). The in vitro stability was studied in the presence of different buffers or with an excess of diethylenetriamine-pentaethanoic acid. Very high stability was shown under these conditions for over 5 days. The incubation of the radiocopper complex in human serum showed 6% protein binding.

Enthalpy-driven ring-opening polymerization of highly strained macrocyclic biaryl-ether-ketones

Highly strained macrocyclic ether-ketones obtained by nickel-catalyzed cyclization of linear precursor oligomers undergo ring-opening polyinerization via ether exchange in the presence of nucleophilic initiators such as fluoride or phenoxide anions. Strain enthapies of these macrocycles, from DSC analyses of their exothermic ring-opening polymerization are in the range 50-90 kJ mol(-1). Melt-phase polymerization generally affords slightly cross-linked materials, but solution-phase polymerization at high macrocycle concentrations gives fully soluble, high molar mass polymers with inherent viscosities of up to 1.78 dL g(-1). Sequence-analysis of the resulting polymers by C-13 NMR shows that alternating or random monomer sequences may be obtained, depending on whether one or both aromatic rings adjacent to the ether linkages are activated toward nucleophilic attack.

Photochemical, photophysical and redox properties of novel fulgimide derivatives with attached 2,2 '-bipyridine (bpy) and [M(bpy)(3)](2+) (M = Ru and Os) moieties

Fulgimides monosubstituted with [M(bpy)(3)](2+) (M = Ru, Os; bpy = 2,2'-bipyridine) chromophore units and with a single bpy group were synthesized and investigated as components of conceivable dinuclear photochromic switches of luminescence. The E-, Z- and closed-ring (C) photoisomer forms of the bpy-bound fulgimide were successfully separated by semi-preparative HPLC. The same procedure failed, however, in the case of the [M(bpy)(3)](2+)-substituted fulgimides. Energy transfer from the excited photochromic unit to the metal-bpy centre competes with the fulgimide cyclization, reducing the photocyclization quantum yields by approximately one order of magnitude compared to the non-complexed fulgimide-bpy ligand (phi(EC) = 0.17, phi(EZ) = 0.071, phi(ZE) = 0.15 at lambda(exc) = 334 nm). The cycloreversion of the fulgimide-bpy ligand is less efficient (phi(CE) = 0.047 at lambda(exc) = 520 nm). The intensity of the (MLCT)-M-3-based luminescence of the metal-bpy chromophore (in MeCN, phi(deaer) = 6.6 x 10(-2) and tau(deaer) = 1.09 mu s for Ru; phi(deaer) = 6.7 x 10(-3) and tau(deaer) = 62 ns for Os) is not affected by the fulgimide photoconversion. These results and supporting spectro-electrochemical data reveal that the lowest triplet excited states of the photochromic fulgimide moiety in all its E-, Z- and closed-ring forms lie above the lowest 3MLCT levels of the attached ruthenium and osmium chromophores. The actual components are therefore unlikely to form a triad acting as functional switch of energy transfer from [Ru(bpy)(3)](2+) to [Os(bpy)(3)](2+) through the photochromic fulgimide bridge.

A new route to furanoeremophilane sesquiterpenoids. Synthesis of Senecio metabolites (+/-)-6-hydroxyeuryopsin, (+/-)-1,10-epoxy-6-hydroxyeuryopsin, (+/-)-toluccanolide A and (+/-)-toluccanolide C

A new strategy for the synthesis of sesquiterpenoids of the furanoeremophilane family was developed in which the tricyclic nucleus was assembled in an A + C -> A - C -> A - B - C sequence. The A - C connection was made via coupling of a cyclohexenylmethyl bromide with a stannylfuran under "ligandless" Stille conditions, and the key cyclization which closed ring B was accomplished with complete stereocontrol by intramolecular formylation of a 2-silylfuran in the presence of trimethylsilyl triflate. This route was used to complete the first total syntheses of the furanoeremophilane 6-hydroxyeuryopsin and the eremophilenolides toluccanolide A and toluccanolide C, as well as a formal synthesis of 1,10-epoxy-6-hydroxyeuryopsin.

Sequential ring-closing metathesis and nitrone cycloaddition on glucose-derived substrates: a divergent approach to analogues of spiroannulated carbanucleosides and conformationally locked nucleosides

The carbohydrate-derived substrate 3-C-allyl-1,2: 5,6-di-O-isopropylidene-alpha-D-allofuranose was judiciously manipulated for preparing suitable synthons, which could be converted to a variety of isoxazolidino-spirocycles and -tricycles through the application of ring-closing metathesis (RCM) and intramolecular nitrone cycloaddition (INC) reactions. Cleavage of the isoxazolidine rings of some of these derivatives by tranfer hydrogenolysis followed by coupling of the generated amino functionalities with 5-amino-4,6-dichloropyrimidine furnished the corresponding chloropyrimidine nucleosides, which were elaborated to spiroannulated carbanucleosides and conformationally locked bicyclo[2.2.1] heptane/ oxa-bicyclo[3.2.1]octane nucleosides. However, use of higher temperature for the cyclization of one of the chloropyrimidines led to the dimethylaminopurine analogue as a sole product, formed via nucleophilic displacement of the chloro group by dimethylamine generated from DMF.