Νέοι ετεροκυκλικοί χηλικοί παράγοντες με αντιική και αντιπαρασιτική δράση

Abstract

The present doctoral dissertation describes the design, synthesis and biological evaluation of new compounds, bearing a bidental metal chelating functional group, which can act as potent metalloenzyme inhibitors. The present work is divided into two parts. The first part comprises a series of 48 hydantoin analogues which are substituted with the carbohydroxamic acid group, and they exhibit antitrypanosomal activity against T. brucei and T. cruzi. The design of these compounds was based on previous data and publications of our research group, which showed that the introduction of the acetohydroxamic acid moiety on the imidic nitrogen atom of lipophilic spirocarbocyclic 2,6-diketopiperazines, leads to derivatives with significant trypanocidal activity. More specifically, in the present thesis, spirocarbocyclic and disubstituted hydantoin analogues bearing the acetohydroxamic acid moiety on the imidic nitrogen were synthesized. In addition, acetohydroxamic acid analogues bearing a N-methyl or a N-benzyl substitution on the amidic nitrogen atom of the hydantoin ring were synthesized, as well as a class of spirocarbocyclic glycine hydroxamic and proline hydroxamic acids. Considering the approach to further exploit compounds that act by bind metal ions in more than one microorganism and the fact that several metal chelating agents with anti-HCV activity have been reported in the literature, the novel synthesized analogues were tested for their antiviral activity against HCV replication and other re-emerging Flaviviruses of the Flaviviridae family. The new analogues exhibited highly potent antitrypanosomal activity against T. brucei with EC50 values ranging from nanomolar to low micromolar range and remarkable selectivity indices. Some acetohydroxamic acid derivatives are also active against T. cruzi with EC50 values at submicromolar to micromolar levels. Moreover, most compounds display potent activity in nanomolar to low micromolar range against two different HCV genotypes, and some of them are active against one or more Flaviviruses. The second part refers to the synthesis of 19 N-hydroxypyridinediones (HPDs), as HBV RNaseH inhibitors. The idea was based on the ability of certain compounds, bearing the N-hydroxyimidic moiety, to inhibit HBV replication. In particular, HPDs conjugated to arylamines, alkylamines and aryl-alkyl-amines were synthesized. The compounds were tested for their activity against HBV replication, and most of them are active with submicromolar to low micromolar EC50 values. By synthesizing these new HPDs, an improvement in the therapeutic index of the lead compound was achieved, with no simultaneous suppression of the human enzyme, huRNaseH1.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή περιγράφονται ο σχεδιασμός, η σύνθεση και η αξιολόγηση της βιολογικής δράσης νέων ενώσεων, που φέρουν δισχιδή χηλικό υποκαταστάτη συμπλοκοποίησης μετάλλων και μπορούν να δράσουν ως ισχυροί αναστολείς μεταλλοενζύμων. Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος περιλαμβάνει μια σειρά 48 υδαντοϊνικών αναλόγων τα οποία είναι υποκατεστημένα με την καρβοϋδροξαμική ομάδα και επιδεικνύουν αντιτρυπανοσωμιακή δράση έναντι των Τ. brucei και T. cruzi. Ο σχεδιασμός αυτών των ενώσεων βασίστηκε σε προηγούμενα δεδομένα και δημοσιεύσεις της ερευνητικής μας ομάδας, σύμφωνα με τα οποία η εισαγωγή της ακετοϋδροξαμικής ομάδας στο ιμιδικό άτομο αζώτου λιπόφιλων σπειροκαρβοκυκλικών 2,6-δικετοπιπεραζινών οδηγεί σε ανάλογα με σημαντική αντιτρυπανοσωμιακή δράση. Πιο συγκεκριμένα, στην παρούσα διατριβή συντέθηκαν σπειροκαρβοκυκλικά και δισυποκατεστημένα υδαντοϊνικά ανάλογα που φέρουν στο ιμιδικό άζωτο την ακετοϋδροξαμική ομάδα. Επιπλέον συντέθηκαν ακετοϋδροξαμικά ανάλογα που φέρουν Ν-μεθυλο ή Ν-βενζυλο υποκατάσταση στο αμιδικό άζωτο του υδαντοϊνικού δακτυλίου καθώς επίσης και μια κατηγορία σπειροκαρβοκυκλικών γλυκινοϋδροξαμικών και προλινοϋδροξαμικών οξέων. Λαμβάνοντας υπόψη την προσέγγιση για περαιτέρω εκμετάλλευση ενώσεων που δρουν δεσμεύοντας μεταλλικά ιόντα σε περισσότερους από έναν μικροοργανισμούς, και το γεγονός ότι αρκετοί χηλικοί παράγοντες με αντι-HCV δράση έχουν αναφερθεί στη βιβλιογραφία, τα νεοσυντεθειμένα ανάλογα εξετάστηκαν για την αντιική τους δράση έναντι της αντιγραφής του HCV και επανεμφανιζόμενων Φλαβοϊών της οικογένειας Flaviviridae. Τα νέα ανάλογα επέδειξαν πολύ ισχυρή αντιτρυπανοσωμιακή δράση έναντι του Τ. brucei με τιμές EC50 που κυμαίνονται από τη νανομοριακή μέχρι τη χαμηλή μικρομοριακή κλίμακα και αξιοσημείωτους δείκτες εκλεκτικότητας. Ορισμένα ακετοϋδροξαμικά παράγωγα είναι επίσης δραστικά έναντι του T. cruzi με τιμές EC50 σε υπομικρομοριακά έως μικρομοριακά επίπεδα. Επιπλέον, οι περισσότερες ενώσεις εμφανίζουν ισχυρή δράση σε νανομοριακή και χαμηλή μικρομοριακή κλίμακα έναντι δύο διαφορετικών γονοτύπων του HCV και ορισμένες είναι δραστικές έναντι ενός ή περισσότερων Φλαβοϊών. Το δεύτερο μέρος αναφέρεται στη σύνθεση 19 N-υδροξυπυριδινοδιονών (HPDs), ως αναστολείς της HBV RNaseH. Η ιδέα προήλθε βάσει της ικανότητας ορισμένων ενώσεων, που φέρουν την Ν-υδροξυιμιδική ομάδα, να αναστέλλουν την αντιγραφή του HBV. Συγκεκριμένα, συντέθηκαν HPDs συζευγμένες με αρυλαμίνες, αλκυλαμίνες και αρυλ- αλκυλ- αμίνες. Οι ενώσεις ελέγχθηκαν για τη δράση τους έναντι της αντιγραφής του HBV, και οι περισσότερες από αυτές είναι δραστικές με υπομικρομοριακές έως χαμηλές μικρομοριακές τιμές EC50. Με τη σύνθεση αυτών των νέων HPDs επιτεύχθηκε βελτίωση του θεραπευτικού δείκτη της ένωσης-οδηγού, χωρίς ταυτόχρονη καταστολή του ανθρώπινου ενζύμου, huRNaseH1.