Σχεδιασμός και σύνθεση νέων αρωματικών πολυκυκλικών αναλόγων με κυτταροστατική δράση

Abstract

This PhD thesis deals with the design, synthesis and cytotoxic activity evaluation study of four different classes of new pyranoxanthenone aminoderivatives, which share structural similarity with the cytotoxic acridone alkaloid acronycine. The first series of compounds concists of aminosubstituted angular and linear azapyranoxanthenones, as well as their pyrazole-fused counterparts, which have been synthesized through nucleophilic substitution of precursor tosylates with the suitable 2-dialkylaminoethylamines or 2-hydroxyethylhydrazine respectively. The intermediate tosylates were prepared by the appropriate azaxanthenone (synthesized by a Friedel-Crafts reaction of 2-cloronicotinic acid chloride with 1,3,5-trihydroxybenzene), followed by formation of the pyran ring. The new derivatives proved to be more potent than acronycine, in terms of IC50 values, against murine leucemia L1210 cell line and at the same time they exhibit cytotoxicity against the HT-29 cell line, where the reference compound is inactive. In addition, cell cycle pertubation studies showed that these compounds seem to achieve their cytotoxic effects by blocking the entry of the cells in the S-phase. Aminosubstituted azapyranoxanthenones, which possess a methylene or a carbonyl linker between the xanthenone chromophore and the basic side chain substitution were then synthesized, using 3,5-dihydroxybenzoic acid as starting material. This compound was converted into appropriate chromenes, which upon treatment with 2-chloronicotinic acid provided the angular and linear tetracyclic hydroxymethyl derivatives, as well as the corresponding carboxylic acids. The preparation of the target azapyranoxanthenones was effective through nucleophilic substitution of the corresponding alkyl- or acylchlorides with the suitable 2-dialkylaminoethylamines. The new derivatives exhibit cytotoxicity against the solid tumor HT-29, whereas they proved weakly active against the L1210 cell line. Cell cycle pertubation studies showed that a number of the new compounds inhibit the HT-29 cells by arresting them at the G0/G1 phase. Linear 2-dialkylaminoethylamino- substituted pyranoxanthenones bearing a para- nitro group, either a para- 2-dialkylaminoethylamino- or 2-dialkylaminoacetyl group consitute the third group of the synthesized compounds. The preparation of the nitroderivatives was achieved by the nitration of the appropriate linear 3,4-dihydro-5-hydroxypyranoxanthenone, followed by the transformation of the intermediate 12-nitro compound to the corresponding tosylate, which was then reacted with the suitable 2-dialkylaminoethylamine. The target compounds were prepared by the reduction of the nitro group of the above mentioned analogs, followed by derivativation of the resulting aniline, to provide 2-dialkylaminoethylamines or 2-dialkylaminoacetamides. The new derivatives exhibit interesting cytotoxicity against the solid tumor HT-29 cell line. The evaluation of their antiproliferative activity against the murine leukemia L1210 cell line is currently in progress. Finally, a number of angular dihydropyranoxanthenones bearing an amine or amide chain substitution on the pyrane ring and a methoxy or 2-dialkylaminoethylamino substitution on the chromophore moiety were synthesized, using as starting material the appropriate angular tetracyclic tosylates. A 2-nitro group was first introdused on the pyran ring, followed by insertion of the 2-dialkylaminoethylamino side chain on the chromophore. Successive reductions of the 1,2-double bond of the pyran ring and of the 2-nitro group provided an intermediate amine, which was converted into the target derivatives upon alkylation or acylation. The evaluation of the cytotoxic activity of the novel derivatives against the murine leukemia L1210 cell line and the HT-29 solid tumor is currently in progress.

Στην παρούσα διατριβή σχεδιάστηκαν, συντέθηκαν και μελετήθηκαν ως προς την κυτταροτοξική δράση τους, νέες πυρανοξανθενόνες, που είναι δομικά ανάλογα του αλκαλοειδούς ακρονυσίνη και διακρίνονται σε τέσσερεις κατηγορίες. Αμινοϋποκατεστημένες γωνιακές και γραμμικές αζαπυρανοξανθενόνες, καθώς και ανάλογα που φέρουν συμπυκνωμένο αμινοϋποκατεστημένο πυραζολικό δακτύλιο. Τα παράγωγα αυτά παρασκευάσθηκαν μέσω πυρηνόφιλης υποκατάστασης πρόδρομων π-τολουολοσουλφονικών εστέρων, με 2-διαλκυλαμινοαιθυλαμίνη ή 2-υδροξυαιθυλοϋδραζίνη αντίστοιχα. Οι π-τολουολοσουλφονικοί εστέρες συντέθηκαν από την κατάλληλη αζαξανθενόνη, η οποία σχηματίσθηκε μέσω αντίδρασης του χλωριδίου του 2-χλωρονικοτινικού οξέος με 1,3,5-τριυδροξυβενζόλιο, ενώ ακολούθησε ο σχηματισμός του πυρανικού δακτυλίου. Όλα τα παράγωγα παρουσίασαν ισχυρότερη κυτταροτοξική δράση από την ακρονυσίνη έναντι της λευχαιμικής σειράς L1210 και ταυτόχρονα ήταν δραστικά έναντι του στερεού όγκου παχέoς εντέρου ΗΤ-29, όπου η ακρονυσίνη δεν παρουσιάζει δράση. Τα περισσότερα παράγωγα εμποδίζουν την είσοδο των κυττάρων στη φάση S του κυτταρικού κύκλου. Αμινοϋποκατεστημένες αζαπυρανοξανθενόνες στις οποίες μεταξύ της αμινικής αλυσίδας και του αρωματικού συστήματος παρεμβάλλεται μεθυλένιο ή καρβονυλομάδα. Ως πρώτη ύλη για τη σύνθεσή τους χρησιμοποιήθηκε το 3,5-διυδροξυβενζοϊκό οξύ, το οποίο αρχικά μετατράπηκε στα κατάλληλα χρωμένια, από τα οποία με αντίδραση με το 2-χλωρονικοτινικό οξύ λήφθηκαν με σειρά αντιδράσεων τα αντίστοιχα γωνιακά και γραμμικά τετρακυκλικά υδροξυμεθυλοπαράγωγα, καθώς και τα αντίστοιχα καρβοξυλικά οξέα. Από τα τελευταία, μέσω πυρηνόφιλης υποκατάστασης των αλκυλο- ή ακυλοχλωριδίων τους με 2-διαλκυλαμινοαιθυλαμίνη σχηματίστηκαν οι υποκατεστημένες αζαπυρανοξανθενόνες. Όλα τα παράγωγα αποδείχθηκαν δραστικά έναντι του στερεού όγκου HT-29, ενώ μόνο τα διαμινοπαράγωγα παρουσίασαν κυτταροτοξική δράση έναντι της λευχαιμικής σειράς L1210. Ορισμένα από τα παράγωγα που εξετάστηκαν φάνηκε ότι προκαλούν συσσώρευση των κυττάρων στη φάση G0/G1 του κυτταρικού κύκλου. Γραμμικές πυρανοξανθενόνες, που φέρουν πλευρική αμινομάδα και σε παρα-θέση ως προς αυτή δεύτερη υποκατάσταση νιτρομάδας, διαλκυλαμινοακετυλομάδας ή διαλκυλαμινοαιθυλαμινομάδας. Τα αμινοϋποκατεστημένα νιτροπαράγωγα προέκυψαν μέσω νίτρωσης της κατάλληλης γραμμικής 3,4-διυδρο-5-υδροξυπυρανοξανθενόνης, μετατροπής του ενδιάμεσου 12-νιτροπαραγώγου προς τον αντίστοιχο π-τολουολοσουλφονικό εστέρα και πυρηνόφιλης υποκατάστασης με 2-διαλκυλαμινοαιθυλαμίνη. Με αναγωγή της νιτρομάδας των τελευταίων παραγώγων και εισαγωγή δεύτερης αμινικής ή αμιδικής υποκατάστασης στην ανιλίνη που προκύπτει παρελήφθησαν οι τελικές ξανθενόνες. Τα μόρια που συντέθηκαν είναι δραστικά έναντι της κυτταρικής σειράς HT-29, στοιχείο που επιβεβαιώνει ότι η παρα δισυποκατάσταση συμβάλλει στη δραστικότητα των παραγώγων αυτής της κατηγορίας. Η αξιολόγηση της δράσης τους έναντι της σειράς L1210 βρίσκεται υπό εξέλιξη.Γωνιακές διϋδροπυρανοξανθενόνες που φέρουν υποκατάσταση αμιδικής ή αμινικής αλυσίδας επί του πυρανικού δακτυλίου καθώς και μεθοξυ- ή διαλκυλαμινοαιθυλαμινοϋποκατάσταση επί του αρωματικού συστήματος. Τα μόρια παρασκευάστηκαν από τον κατάλληλο π-τολουολοσουλφονικό εστέρα γωνιακής πυρανοξανθενόνης με εισαγωγή αρχικά νιτρομάδας επί του πυρανικού δακτυλίου, πυρηνόφιλης υποκατάστασης του τοζυλεστέρα με 2-διαλκυλαμινοαιθυλαμίνη, αναγωγής του 1,2-διπλού δεσμού και της νιτρομάδας και εισαγωγής κατάλληλης αμινικής ή αμιδικής υποκατάστασης επί της σχηματιζόμενης πρωτοταγούς αμίνης. Η αξιολόγηση της κυτταροτοξικής δράσης των παραγώγων έναντι των κυτταρικών σειρών L1210 και ΗΤ-29 βρίσκεται υπό εξέλιξη.