Marcatge amb 15N de purines i disseny de nous inhibidors del VIH-I

Abstract

[cat] En la present Tesi s'han intentat desenvolupar noves metodologies que permetin modificar les nucleobases puríniques dels nucleòsids amb dues intencions clarament diferenciades: d'una banda, el seu marcatge amb 15N, per tal de facilitar l'anàlisi estructural d'àcids nucleics; d'altra banda, la cerca de noves espècies antivíriques. En els capítols 1 i 2 d'aquesta memòria s'ha estudiat la reactivitat d'una àmplia gamma d'1-sulfonilinosines amb amines. L'objectiu final era comprovar si aquests substrats podrien experimentar atacs nucleòfils sobre la posició electròfila C2 per espècies com amines per a generar un intermedi obert, la posterior ciclació del qual hauria de portar a inosines modifiades en el N1. De les diferents vies de sulfonilació assajades (N1-tosil, N1-triisopropilbenzensulfonil, N1-pentafluorobenzensulfonil, N1-4- nitrobenzensulfonil, N1-2,4-dinitrobenzensulfonil, N1-2-nitrobenzensulfonil, N1-mesil i N1-triflil), la que va donar millors resultats en la reacció amb amoníac marcat fou la corresponent al grup 2-nitrobenzensulfonil. D'aquesta manera s'arribà amb bon rendiment a 2'-desoxiinosines totalment marcades en el N1. D'altra banda, en la reacció amb alquilamines, els grups 2-nitrobenzensulfonil i 2,4-dinitrobenzensulfonil van ser els candidats més adients per alquilar la posició N1 de l'anell de purina. D'aquesta manera es creà també una nova ruta d'accés cap a les 1-alquil-2'-desoxiinosines. En el tercer capítol es presenta i es dicuteix un nou mecanisme de transposició de nucleobases puríniques que permet transformar directament inosines en adenosines N1-alquilades i en [1-15N]adenosines a partir de 2,4-dinitrobenzensulfonilinosines. En el capítol 4 hem desenvolupat un nou mètode de marcatge amb 15N dels grups amino exocíclics de purines. La nostra idea inicial d'introduir directament 15NH3 sobre espècies puríniques activades de forma suau no ha estat possible. En canvi, l'acoblament catalitzat per Pd(0) de 6-bromopurines i 2-bromoinosiens amb quantitats estequiomètriques de [15N]benzamida va resultar molt efectiu. A més, aquest protocol, juntament amb el desenvolupat per al marcatge del N1 de 2'-desoxiinosines, ens ha permès descriure una nova ruta d'accés a les [N,1-15N2]adenosines. Finalment, hem aplicat els procediments desenvolupats per a la modificació de nucleobases puríniques a la preparació de noves espècies nucleosídiques dimèriques dirigides a la inhibició de l'enzim transcriptasa inversa (RT) del virus de la immunodeficiència humana (VIH-1). Així, en el cinquè capítol ens hem centrat en el disseny, la síntesi i l'avaluació de l'activitat anti-VIH d'espècies dimèriques. Aquest estudi ens ha portat al descobriment d'un compost de moderada activitat inhibitòria i de baixa citotoxicitat.

[eng] This PhD Thesis is aimed at the development of new methodologies for the modification of purine nucleobases. In particular, we studied their labeling with 15N. Nitrogen-labeling enjoy several interesting applications; among them, NMR of 15Nlabeled nucleobases has provided key information on local interactions involved in molecular recognition processes, such as hydrogen bonding, protonation, hydration and ligand interactions. On the other hand, we also focused our attention on the design and synthesis of new anti-HIV-1 nucleosides. [1-15N]-Labeling of purine nucleosides was easily achieved from N-nitroinosines via a simple ring opening-ring closing mechanism. Unfortunately, this procedure cannot be applied to 2'-deoxyinosines due to depurination processes during the nitration reaction. To overcome this difficulty, in chapters 1 and 2, we investigated the reaction of other N1-activated inosines (the 1-sulphonylinosines) with amines. Several sulphonyl groups were tested: triflyl, mesyl, tosyl, 4-nitrobenzenesulphonyl, 2,4-dinitrobenzenesulphonyl, 2-nitrobenzenesulphonyl, trimethylbenzenesulphonyl, triisopropylbenzenesulphonyl and pentafluorobenzenesulphonyl. Among them, the 2 -nitrobenzenesulphonyl group turned out to be the most appropriate choice in the reaction with labeled ammonia; and the 2,4-dinitrobenzenesulphonyl gave also good results in the reaction with alkylamines. In the third chapter we explored a different rearrangement mechanism that allowed us the facile conversion of 2,4-dinitrobenzenesulphonylinosines into [115N]adenosines, [1-15N]-2'-deoxyadenosines, and 1-alkyladenosines. Labeling of the amino group of purines focused also our attention. In this connection, in the fourth chapter we studied the Pd-catalyzed coupling of 6- and 2- halopurine nucleosides with synthetic equivalents of ammonia as the label source. This novel approach allowed us a straightforward preparation of double-labeled adenosines, 2'-deoxyadenosines, and [2-15NH2]guanosines, under mild conditions and by using only stoichiometric amounts of the 15N labeled reagent. Finally, in the fifth chapter, we designed and synthesized new dimeric nucleosidic species aimed at the inhibition of the reverse transcriptase enzyme of the HIV-1.