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Seminario de Equipo Heterobetaínas

Estudio sistemático de diversos modelos estructurales sencillos basados en cationes quinolizinio. Síntesis de librería, estudio de propiedades intercalantes ADN y evaluación de potencial actividad biológica. Seminario de Equipo Heterobetaínas. Cationes heteroaromáticos.

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  1. Estudio sistemático de diversos modelos estructurales sencillos basados en cationes quinolizinio. Síntesis de librería, estudio de propiedades intercalantes ADN y evaluación de potencial actividad biológica Seminario de Equipo Heterobetaínas Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  2. Cationes heteroaromáticos Cationes tipo quinolizinio Biciclo, 2 de 6 miembros, N+-cabeza de puente Cationes tipo azolio Heterociclos de 5 miembros Cationes tipo azolio Heterociclos de 6 miembros - Presentes en productos naturales - Colorantes fluorescentes - Surfactantes catiónicos - Biocidas - Compuestos antiproliferativos - Líquidos iónicos … - Presentes en productos naturales - Compuestos antiproliferativos (1984) - Inhibidores de proteínas quinasas de la familia CKII (1997) - Colorantes fluorescentes (2005) Ej. cationes indolo[2,3-a]quinolizinio Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  3. Productos naturales con motivos quinolizinio (heteroaromáticos, cationicos, N+ cabeza de puente) Indolo[2,3-a]quinolizinio Quinolizinio 1. Vaquero, Juan J.; Alvarez-Builla, J. Heterocycles Containing a Ring-Junction Nitrogen in Modern Heterocyclic Chemistry.Julio Alvarez-Builla, Juan J. Vaquero and Jose BarluengaEds. 2011, WILEY-VCH Verlag, vol. 4, cap. 22. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  4. Precedentes Grupo: quinolizinios con interés farmacológico •  Etapa clave de la síntesis. • Condensación de Westphal (mecanismo desconocido, fuertemente dependiente de la sal de cicloimonio de partida, del compuesto 1,2-dicarbonílico, base, disolvente, temperatura …).2 • Condensación de Westphal intramolecular.3 • Condensación de Westphal en fase sólida.4 • Reacciones de metátesis.5 2. Como referencia en nuestro grupo : “Aplicación de la condensación de Westphal para la síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN”; tesis del Dr. Jorge G. Siro. Julio 1998, UAH. 3. “ Síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN via condensación de Westphal inter- e intramoleculr”, tesis del Dr. Valentín Martínez. Noviembre 1999, UAH. 4. “Síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN derivados de b-carbolina”; tesis del Dr. Enrique J. Benito. Abril 2004, UAH. 5. “Síntesis de quinolizinio y cationes análogos por reacción de metátesis”; tesis de la Dr. Ana Nuñez. Marzo 2006. Posteriores trabajos de tesis de Beatriz Abarca, Raúl Custodio… Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  5. Precedentes Grupo: quinolizinios con interés farmacológico • Objetivo : interés farmacológico. - Síntesis de estructuras “grandes” por condensación de Westphal. Estudio intercalación o bisintercalación ADN en algunos de los ejemplos. - Síntesis de un número limitado de dímeros simétricos, unidos a través de una cadena tipo diamida, 6,4 diamina (cuaternaria), 6,4 o alquino.2 Estudio intercalación ADN.6 • Resultado : trabajos (tesis, publicaciones, …) - Estructuras funcionalizadas con interés como intercalantes de ADN. 2. “Aplicación de la condensación de Westphal para la síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN”; tesis del Dr. Jorge G. Siro. Julio 1998, UAH. 3. “ Síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN via condensación de Westphal inter- e intramolecular”, tesis del Dr. Valentín Martínez. Noviembre 1999, UAH. 4. “Síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN derivados de b-carbolina”; tesis del Dr. Enrique J. Benito. Abril 2004, UAH. 5. “Síntesis de quinolizinio y cationes análogos por reacción de metátesis”; tesis de la Dr. Ana Nuñez. Marzo 2006. Posteriores trabajos de tesis de Beatriz Abarca, Raúl Custodio… 6. “Nuevos agentes intercalantes sobre ADN: derivados de pirido [1,2-a] y piridazino [1,6-a] bencimidazolio”; tesis del Dr. Joaquín Pastor. Octubre 1994, UAH; “Nuevos agentes intercalantes de ADN derivados de g-carbolina”; tesis del Dr. Andrés Molina. Mayo 1995, UAH; y, más recientemente, ref. 4. 7. “Desarrollo y validación de nuevas metodologías para la caracterización de la interacción de ligandos con ADN. Estudio de la unión de cromóforos catiónicos heteroaromáticos con potencialidad intercalante”; tesis de la Dr. Verónica García. Julio 2009. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  6. Precedentes Grupo : Estructuras 1. “Nuevos agentes intercalantes sobre ADN: derivados de pirido [1,2-a] y piridazino [1,6-a] bencimidazolio”; tesis del Dr. Joaquín Pastor. Octubre 1994, UAH 2. “Nuevos agentes intercalantes de ADN derivados de g-carbolina”; tesis del Dr. Andrés Molina. Mayo 1995, UAH. 3. “Aplicación de la condensación de Westphal para la síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN”; tesis del Dr. Jorge G. Siro. Julio 1998, UAH. 4. “Síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN derivados de b-carbolina”; tesis del Dr. Enrique J. Benito. Abril 2004, UAH. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  7. Precedentes Grupo : Estructuras Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  8. Estructuras “base” Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  9. Objetivos de nuestro proyecto Estudio sistemáticode intercalación de ADN en función de la heterobetaína y evaluación de la actividad biológica de los productos. •  Síntesis + sencillos →¡Compuestos no descritos! • Selección de compuestos 1,4-dinucleófilos más SIMPLES: revisión de precedentes equipo. • › Síntesis de sales de cicloimonio (N+-NH2 y N+-CH2CO2Et). • Condensación de Westphal (“end-game” series) con el 1,2-dicarbonílico más sencillo : DODO. • › Optimización. •  Ensayos de Intercalación con el ADN →¡No hay estudio sistemático! • Estudio de las propiedades de intercalación de ADN : screening “homogéneo” de los compuestos preparados (mismas condiciones método: análisis de curvas de fusión interacción ADN-comp). • › Identificación de la “serie sencilla” más intercalante. → Diversificación. • Evaluación de la posible selectividad por ácidos nucleicos (AT o GC). •  Potencial actividad biológica, fluorescencia … • Estudio de potencial actividad de los compuestos por citometría de flujo (colaboración ?) • Posible interés como colorantes fluorescentes. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  10. Selectividad vs estructura Intercalantes de ADN Estudio homogéneo del potencial intercalante Métodos para estudiar la interacción selectiva con ADN “Footprinting” Calorimetría Espectroscopía RMN  Cristalografía de rayos X Desplazamiento de la fluorescencia, FID(“Fluorescent Intercalator Displacement”) → Análisis de curvas de fusión interacción ADN – compuesto. Prof. Alberto Domingo. Ensayo de selectividad de secuencia ADN (preferencia AT vs GC) Ensayo de Intercalación con el ADN Librería de productos (≠ heterobetaínas sencillas) Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  11. Nuevo método determinación selectividad por secuencia de ADN Melting curve analysis of FRET-labeled DNA “FRET-labeled DNA melting assay” Ensayo basado en curvas de disociación térmica de ADN 8 → Ventajas vs métodos tradicionales:  Rápido Bajo coste Altamente reproducible  Muy poca cantidad de muestra Aplicable a alto número de muestras (HTS) 8. A. Domingo, V. García, Juan J. Vaquero,A highly sensitive and miniaturized fluorescence-based DNA melting assay for DNA-binding ligand screening and profiling, PCT/ES 210000264, 2010. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  12. Intercalantes ADN Interés de los compuestos sintetizados RT-PCR “DNA dyes” Colorantes ADN Ensayo fluorescente Compuestos fluorescentes Teñido de células Ensayo de intercalación ADN Ensayo antiproliferativo Librería compuestos tipo quinolizinio Potential antitumoral Selectividad en función de estructura Ensayo de selectividad secuencia ADN Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  13. Síntesis librería: compuestos “sencillos” • Etapa final común en síntesis de series : Condensación de Westphal..  Compuesto 1,2-dicarbonílico más sencillo : glioxal → 1,4-dioxano-2,3-diol = “DODO”,9 equivalente sintético (anh) • Sales de alquil/amino cicloiminio más sencillas: › Aminación (NH2,con MSH) o alquilación (CH2GEA = éster, acilo, nitrilo, … → CH2CO2Et, decarbox.) › YH2 → CH3 › Parte del heterociclo → quimioteca del equipo (mín. 3 ciclos, ?).7 9. Angew. Chem.- Int. Ed. Eng. 1989, 588; J. Org. Chem.1991, 4858. 10. MSH = O-hidroxilaminomesitilensulfonilo. 7. “Desarrollo y validación de nuevas metodologías para la caracterización de la interacción de ligandos con ADN. Estudio de la unión de cromóforos catiónicos heteroaromáticos con potencialidad intercalante”; tesis de la Dr. Verónica García. Julio 2009. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  14. Revisión de quimioteca del equipo: selección sales de cicloiminio Sales de b-carbolinolio Sales de benzoimidazolio y naftoimidazolio Sal de a-carbolinolio Sales de g-carbolinolios Sales de pirrolopirazinio Sales de pirrolopirimidinio Sales de perimidinio 16 compuestos Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  15. Trabajo realizado: serie benzoimidazolio y naftoimidazolio Naftoimidazolio √Quimioteca: EBM-007 Preparación de O-hidroxilaminomesitilensulfonato (MSH) a escala multigramo.11 Benzoimidazolio 11. Synthesis1977, 198, 53; proced.exp. N-aminación con MSH nuestro equipo: Tetrahedron1991, 47(35), 7329-7342; J. Org. Chem.1999, 64(11), 3907-3915. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  16. Trabajo realizado: serie benzoimidazolio y naftoimidazolio Condensación de Westphal. Tesis Dr. Jorge G. Siro y publicación del equipo: optimización de condiciones de reacción entre compuesto 1,2-dicarbonílico sencillo y un sustrato “modelo” (N-amino-2-picolina).3, 12 Parámetros considerados : › Equivalentes sintéticos: glioxal acuoso, dihidrogenosulfito de glioxal, DODO / nº eq = 1-3 › Base: Et3N, NaOAc, K2CO3, KOH / nºeq.: 0.2-2 › Disolvente: EtOH, acetona, THF, CH2Cl2, DMF › Temperatura reacción: 30 hasta 80ºC → Condiciones optimizadas (una sal de cicloiminio): 1.2 eq DODO, 1.2 eq Et3N, DMF, 70ºC 12 3. “Aplicación de la condensación de Westphal para la síntesis de nuevos agentes intercalantes de ADN”; tesis del Dr. Jorge G. Siro. Julio 1998, UAH. Para la optimización, hace un estudio factorial en dos niveles y para condiciones óptimas sigue el método “simplex básico” descrito en Carlson, R. “Design and optimization in organic synthesis” Elsevier, Amsterdam 1992, 89. 12. Publicadas por el equipo en Tetrahedron2000, 56, 2469-2472. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  17. Trabajo realizado: series a- y b-carbolinas a-carbolina √Quimioteca: PVL-027 b-carbolinas Síntesis b-carbolina N+-aminada Síntesis b-carbolina N+-alquilada Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  18. Trabajo realizado: series g-carbolinas Síntesis 4-cloro-2-metilpiridina Síntesis heterociclo: sustitución benzotriazol + descomposición Ensayo por microondas (doméstico). rso-017.13 • Más tiempo de irradiación (rso-019): no producto. • Calibración equipo necesaria ? Ensayo calentamiento convencional. rso-028.13 13. Publicado por el grupo en Tetrahedron Lett.1993, 34(16), 2673-2676. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  19. Trabajo realizado: series g-carbolinas Descomposición triazoderivado intermedio + ciclación = g-carbolina. La nomenclatura … inorgánica !! rso-060 Publicación del equipo13- texto: “with pyrophosphoric acid” › Ácido pirofosfórico (ácido difosfórico): H4P2O7; Aldrich, Fluka, Acrôs …CAS [2466-09-3] Publicación del equipo13 - esquemas: H2P2O7→?? › Ensayo con ácido polifosfórico (ácido ortofosfórico, ácido fosfórico(V)): H3PO4CAS [7664-38-2] rso-061 Repetir con H3PO4 (+ cantidad) y continuar/finalizar síntesis 13. Publicado por el grupo en Tetrahedron Lett.1993, 34(16), 2673-2676. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  20. Trabajo a realizar: series g-carbolinas Repetir con H3PO4 (+ cantidad) y continuar/finalizar síntesis Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  21. Trabajo realizado: series pirrolopirazinio Síntesis heterociclo precursor Síntesis pirrolopirazinio N+-aminado Síntesis pirrolopirazinio N+-alquilado Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  22. Trabajo realizado: series pirrolopirimidinio Síntesis heterociclo precursor; condiciones tesis del Dr. Valentín Martínez, 19994 – No reproducible ? › rso-005; 2 eq fenilendiam., calent. 30 min → no producto › rso-006; 1 eq fenilendiam., calent. 4h → no producto › Importancia orden adición: Tetrahedron Lett.2006, 47, 799-801 - (no se llegó a probar). Síntesis heterociclo precursor; condiciones Dña Patricia Sánchez Alonso. √ Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  23. Trabajo realizado: series pirrolopirimidinio Síntesis pirrolopirimidinio N+-aminado Síntesis pirrolopirimidinio N+-alquilado Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  24. Trabajo realizado: series perimidinio Síntesis heterociclo precursor Síntesis perimidinio N+-aminado Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  25. Trabajo realizado: series perimidinio Síntesis perimidinio N+-alquilado Propuesta: invertir orden de alquilaciones. Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  26. Trabajo realizado: vista general Naftoimidazolio √Quimioteca: EBM-007 XPdte. N-alquil; Westphal Benzoimidazolio √rso-034-s a-Carbolina √Quimioteca; PVL-27 √rso-035-B +Purif. pdte. √rso-056-B +Purif. pdte. b-Carbolinas √rso-061-B Repetir (+cantidad); separ.isóm.; N-amin/N-alquil.; Westphal g-Carbolinas √rso-056-s +Purif. pdte. Pirrolopirazinios √rso-053-s +Purif. pdte. Pirrolopirimidinio √rso-089-s Westphal pdte. √rso-090-B Pdte.Rdto.;Westphal XPdte. N-alquil; N-metil.; Westphal √rso-051-s Westphal pdte. Perimidinio Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  27. Trabajo en proceso 1 Completando la síntesis de librería. - Concluir síntesis de los productos indicados (sales de cicloiminio + Westphal). - Mayor purificación de algunos compuestos finales. › Trituración y lavados de los productos crudos. › Purificación por filtración sobre sílice o cromatografía de intercambio catiónico. 2 Condensación de Westphal. Optimización en función de la sal de cicloiminio.14 › Para cada tipo de sal de cicloiminio. Condiciones tipo seleccionadas: √ 1. DODO (1.2 eq), Et3N (1.2 eq), DMF, 70ºC; Siro: Tetrahedron2000, 56, 2469-2472. √ 2. DODO (1 eq), NaOAc (anh, 1 eq), acetona, 56ºC; Tetrahedron1991, 47(35), 7329-7342. 3. DODO (1.1 eq), Et3N (1.1 eq), EtOH (t.a. o refl.); Dña. Patricia Sánchez Alonso. 14. No pretende ser una optimización “completa” (requeriría más tiempo –fin contrato-). Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  28. Trabajo por hacer 1 Completar la síntesis y pendiente toda la caracterización de productos. › Intermedios no descritos. › Casi todos los productos finales (nuevos). 2 Informes. › Informe de mi labor desempeñada para el vicerrectorado de investigación UAH. › Informe grupo: Parte experimental completa para el equipo. Agradecimientos Financiación : Contrato postdoctoral del programa propio de la UAH Prof. Juan Jose Vaquero / Prof. Julio Álvarez-Builla Prof. David Sucunza Demás profesores y compañeros del equipo heterobetaínas Rosa M. Suárez; 14/02/2013

  29. Seminario Grupo Heterobetaínas Dept. Química Orgánica II Rosa M. Suárez; 14/02/2013

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