Syntéza prekurzorov a N-arylaminooxazolkarboxamidových

inhibítorov VEGFR2 TK

PRIF UK

KOCH

Marek Ondruš

Školiteľ: Mgr. Juraj Dobiáš

• Spracovať vybranú literatúru ohľadom

vlastností, biologickej funkcie TAM TK

receptorov a vývoja inhibítorov pre RTK

• Navrhnúť metodiku syntézy a pripraviť intermediáty,

ako aj predpovedané inhibítory VEGFR2 receptorov TK

Ciele práce

Prečo práve receptory TK?

Apoptická bunkaFotoreceptoru

Apoptická bunkaFotoreceptoru

PtdSerPtdSer Gla doménaGla doména

SHBG doménaSHBG doména

EGF domény EGF domény

Ig doményIg domény

FNIII doményFNIII domény

MakrofágyDendrické bunkySertoliho bunky

RPE bunky

MakrofágyDendrické bunkySertoliho bunky

RPE bunky

Tyrozín kinázová doména

Tyrozín kinázová doména

TAM rodina TK receptorov:

• nadmerná expresia vznik nádorových ochorení

• tkanivová homeostáza (Mer)• proliferácia, migrácia (Axl)• agregácia krvných doštičiek (Tyro3)

• súvis s CSCs

• Axl, Mer, Tyro3

http://www.joelertola.com/grfx/angio/edema.jpg (naposledy navštívené 28.5.2014)

VEGFR2 RTK:

• produkcia VEGF • afinita VEGF k VEGFR2 receptorom EC buniek• proliferácia a migrácia

„SBCP“ vrecko

„SBCP“ = Salt Bridge Containing Pocket (Phe, Lyz, Asp)

R

ONH

OH

skóre = -53.93

17

NHNH2

O

R

ONH

OMe

skóre = -55.25

7

NHNH2

O

• ľahšia syntéza• väčšia selektivita• prídavné interakcie

OMeO2N

NH2

O2N OMe

NBoc

H2N OMe

NBoc

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

OMe

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

R1

1a2 3

Boc Boc

NH

N

O

S OO

OMe

OOH

THF absreflux, 5 h

SnCl2

MeOH40 °C, 18 h

DMF absRT, 18 h

1 M HCl

1,4-dioxán40 °C, 12 h

Boc2ODMAP

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

OMe

NH2 NBoc

Boc

56

NH

HOBtEDC 4

O2N

NH2

O2N

NH

H2N

NH

1a, b2a, b, c, d 3a, b, c, d

N2H4.H2O

EtOH, Pd/CRT, 18 h

NH

N

O

S OO

OMe

OOH

DMF absRT, 18 h

HOBtEDC

4

R2

R1: R2: skóre:7a -H -CONH2 -51.307b -OMe -CONH2 -55.257c -OMe -CONHOH -57.197d -OMe -CNHNHCNHNH2 -61.07

i7b

ii7c

iii 7d

R1 R1 R1

i 2a, b

ii 2c

iii 2dR2 R2

i KNCO, AcOH/(CH3)3, RT, 18 h; ii COCl2, NH2OH.HCl, Et3N; iii kyanoguanidín, HCl, reflux

I. SYNTÉZA

OMeO2N

NH2

O2N OMe

NBoc

H2N OMe

NBoc

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

OMe

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

OMe

skóre = -55.25

12 3

7

Boc Boc

NH

N

O

S OO

OMe

OOH

THF absreflux, 5 h

SnCl2

MeOH40 °C, 18 h

HOBtEDC

DMF absRT, 18 h

4

1 M HCl

1,4-dioxán40 °C, 12 h

KNCO (aq)

AcOH/(CH3)2CORT, 18 h

Boc2ODMAP

SnCl2MeOH

40 °C, 18 h

OMeH2N

NH2

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

OMe

NH2

NBoc

Boc

5

6

98 % 95 %

95 %

87 %18 %

98 %

82 % zmes

NHNH2

O

3.1

HOBtEDC

DMF absRT, 18 h

4

+

S OO

OMe

EDC HOBt

N

HN

R2

R1O

N

HN

R2

R1O

HN

HN

R2

R1O

R1: -CH2CH3R2: -CH2CH2CH2-N-(CH3)2

4

3

OMe

NH2

NBoc

Boc

N C NR2

R1

NH

N

HN

OHO

S OO

OMe

NH

N

O

S OO

OMe

NH

N

O

S OO

OMe

NH

N

O

5

OO

NN

R1R2

H+

S OO

OMe

NH

N

O

OO

NNH

R1R2

N

NN

HO

H+

OO N

NN

NH2O

ON

NN

OMe

NBoc

Boc

- H+

S OO

OMe

NH

N

O

ONH

OMe

NBoc

Boc

N

NN

ON

NN

HO

H+

Mechanizmus vzniku amidov

DMF abs RT, 18 h

3 95 %5

S OO

OMe

NH

N

O

OOH S OO

OMe

NH

N

OHOBt

OMe

NH2

EDC

ONH

OMe

4

N

Boc

Boc

NBoc

Boc

1H-NMR analýza

MO14-02C.fid

DMSO-d6 (300 MHz)

7

35

NH

N

O

ONH

OMe

NH

52

1 351.12 (7.2)

3.22 (7.2)

7.15 (8.8, 2.1)8.00 (8.8)

8.69 (2.1)

7.88

7.56 (8.6, 2.2)7.29 (8.6)

7.38 (2.2)

3.86

3.96

A B

C

a

a

6.13 (br)NH2

O

7.88

S

OMe

OO

1

a: 10.00 (br), 9.92 (br)

Celkový výťažok I. syntézy: 14 %

II. SYNTÉZA

S

OMeNH

N

O

NHO

OO

11 12

N

N

10

N

N

N

N NO2

N

N NH2

HNO3H2SO4

H2SO4170 °C, 20 h

64 % 96 %

N2H4.H2O

EtOH, Pd/CRT, 18 h

13

skóre: - 58.46

HOBt, EDC

DMF abs, RT, 18 hMe3Al

DCM, RT, 36 h

NH

N

O

S OO

OMe

OOR

4

4.1

4 R: H4.1 R: Bt

?

Problémová syntéza - Hypotézy• nízka nukleofilita anilínu

• elektrónovo chudobné pyridínové jadrá (voľné elektrónové páry na atómoch N sa nezapájajú do konjugácie, atómy dusíka pôsobia len svojim elektrónakceptórnym efektom) selektívna nitrácia

• možné problémy s chelatáciou pri reakcii s Me3Al

• stéricky brániace vodíky na α a ß uhlíkoch

• znížená reaktivita kyseliny 4 zavedenie Boc skupiny na mostíkovú NH skupinu

NH

N

O

S OO

OMe

OOH

4

NH

N

O

S OO

OMe

OOH

4

mez.štrukt.

N

N NH2

H

H

12

III. SYNTÉZA

OHO2N

NH2

O2N OH

NH

H2N OH

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

OH

1415 16

NH

N

O

S OO

OMe

OOH

AcOH/(CH3)2CORT, 20 h

N2H4 . H2O

EtOH, Pd/CRT, 3 h

4HOBtEDC

DMF absRT, 18 h

17

82 % 57 %

76 %

NH2

ONH

NH2

O

NHNH2

O

KNCO (aq)

skóre = -53.93

MO20-02.fid

DMSO-d6 (300 MHz)

17

35

NH

N

O

ONH

OH

NH

52

1 351.12 (7.4)

3.21 (7.4)

7.54 (8.6, 2.3)7.28 (8.6)

8.70 (2.3)

7.88

7.21 (8.7, 2.5)6.75 (8.7)

8.06 (2.5)

10.02 (br)

3.95

A B

C

a

a

6.23 (br)NH2

O

8.01

S

OMe

OO

1

a: 9.82 (br), 9.80 (br)

1H-NMR analýza

Celkový výťažok III. syntézy: 36 %

Záver• vypracovaná metodika prípravy amidov arylaminooxazolov z kyseliny 4

• v celkovo 16 syntetických krokoch sme pripravili prekurzor 6 a 2 potenciálne inhibítory pre receptory VEGFR2 TK v celkových výťažkoch 14 a 36 %

• inhibítory 7 a 17 boli odoslané na biologické testovanie

• kompletne fyzikálno-chemicky sme opísali 7 nových látok

• problémová syntéza inhibítora 13 je predmetom našej ďalšej práce

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

OMe

skóre = -55.25

7

NHNH2

O

14 %

NH

N

O

S OO

OMe

ONH

OH

17

NHNH2

O

skóre = -53.93

36 %

ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ

I. Otázka: Boli urobené iné experimenty na určenie multiplicity signálov?

1D NMR spektroskopické metódy:

• APT („Attached Proton Test“) – diferencuje uhlíkové jadrá s nepárnym počtom viazaných vodíkov - CH a CH3 (pozitívny signál) a párnym počtom vodíkov C a CH2 (negatívny signál).

• DEPT – („Distorsionless Enhancement by Polarization Transfer“) – diferencuje len medzi CH, CH2 a CH3, quartérny nedokáže.

• magnetizácia pri 135 ° pozitívny signál CH a CH3, negatívny signál CH2

• magnetizácia pri 90 ° pozitívny signál len CH• magnetizácia pri 45 °C pozitívne signálny všetkých uhlíkových jadier

II. otázka: Aké metódy by ste mohli použiť na jednoznačné priradenie všetkých signálov v NMR?

NH

N

O

S OO

O

ONH

OMe

NHNH2

O

HH

H

H

CH3

• NOESY – 2D NMR spektroskopia, vyžiarením NH vodíkov pozorované zvýšenie intenzity signálov priestorovo blízkych vodíkových jadier vo vzdialenosti menšej ako 5Å.• NOE (1D NMR), ROESY (NOESY v rotujúcom režime).

III. otázka: Skúšali ste pomocou molekulového modelovania vypočítať elektrónové rozloženie HOMO orbitálu?

Elektrónové rozloženie HOMO orbitálu: AM1/DFT-6-31G**

O

O NH

OH+

O

O NH2

O R NH2

R NH

O

7.1tautomerizácia

R NH2R NH

ONH2

7

O

OH

KOCNO

O HNC

O

O

OHKOCN

O

O HNC

OR NH

NHO

H+

tautomerizácia

acetylkarbamát

IV. Otázka: V akom výťažku ste získali vedľajší produkt 7.1 a prečo je zrejme preferovaný vznik tohto produktu? Mate nejaké zdôvodnenie, prečo sa podarilo získať produkt analogickej

reakcie 15 až v 82 % výťažku?

NH

6 7

N

O

ONH

OMe

NH2

NH

N

O

ONH

OMe

NHNH2

O

KNCO (aq)

AcOH / (CH3)2CORT, 18 h

OMe

S OO

OMe

S OO

16 %

OH

NO2

NH2

OH

NO2

HN

14 15

NH2

O

KNCO (aq)

AcOH / (CH3)2CORT, 20 h

82 %

Mechanizmus chránenia s Boc2O

N

NO O

O

O

O N

N

O O

O O

OCO2

O

O

NO2

O

NO2

N

HO

DMAP Boc2O N

N

HN

O

NO2

N

Boc

Boc

H

H

1O

O

O

Boc2O

22.1

Mechanizmus redukcie

R NO

O

e-

R NO

O

H+

R NOH

O

e-

R NOH

O

H+

R NOH

OHR

-H2ON O

e-

R N O

R N OHe-

R N OHH+

RHN OH

2e-

R NH OH R NH2 H2OR NH OH2 H+

H+

R NOH

OR N

O

O

H2H

protón transferR N

OH

OHR

-H2ON O R

HN OH

2 HR NH2 H2O

H2

SnCl2:

N2H4.H2O:

Mechanizmus odchránenia Boc

NHR

OO

NHR

OOHHCl - CO2

ClNHR

OOH

H HH

HO

R NH2protón transfer

N

OH

OO N

O

OO

H H

N

O

O

- H2OS

OHHO

OO

N

N

N

N N

HO

O

N

NNO2

sigma komplexpí komplex

N

N NO2

- H+

11

10

nitróniový katión

Mechanizmus nitrácie

Mechanizmus s Me3Al

AlMeMe

MeR NH2

AlMe

Me

NH2Me

R

- CH4Al

Me

Me

HN R

R

OR

O

R O

HNR