TDX/TDR - Departament de Química Orgànica

Drug Discovery Targeted to Transthyretin Related Amyloidosis

Wed, 13 Mar 2013 09:12:47 GMT

Drug Discovery Targeted to Transthyretin Related Amyloidosis Blasi Pérez, Daniel Several drug discovery approaches has been performed to find new compounds able to interact with high affinity with the hormone binding site of the homotetrameric protein transthyretin (TTR), and stabilize this tetramer, becoming drug candidates to treat several rare amyloid diseases associated with TTR. With this aim, several computational workflows and chemico-biological databases have been developed, and in collaboration with two experimental research laboratories of our TTR Consortium (one contributing with the chemical synthesis or acquisition of the designed compounds, and the other contributing with the biological activity assay results for the synthesized or acquired compounds). The specific objectives of this thesis are: a) The generation of a chemico-biological database containing the historical and newly generated results of the TTR Consortium, containing the chemical structures and biological activities of the TTR ligands. b) Explore the possibility of using repurposing techniques applied to the discovery of new TTR inhibitors among the existing drugs, with particular focus on anti-inflammatory drugs, which are known to be good TTR ligands. c) Design of new flavonoid compounds as TTR ligands by means of structure-based drug design. d) Incorporate the Ligand Efficiency Indices analysis (both retrospective and prospective) as a new tool for designing new compounds with increased efficiency as TTR ligands. e) The computational development of a combined predictive/experimental workflow for the analysis of the metabolic stability of TTR ligands, as a tool for improving the prioritized compounds in our in-house database to obtain new compounds with better metabolic and pharmacokinetic properties. Among this thesis those workflows have been developed in order to obtain possible new amyloidogenic inhibitors: a) A computational workflow to obtain TTR ligand fingerprints has been developed, and the application of this workflow to the repurposing of marketed antiinflammatory drugs has delivered 3 compounds as new TTR stabilizers. b) A computational workflow to obtain a TTR-protein structure based pharmacophore has been developed, and the application of this workflow to a database of flavonoid compounds has delivered one compound as a new TTR stabilizer.

Synthesis, structural elucidation and biological evaluation of Pipecolidepsin A and Phakellistatin 19

Wed, 13 Mar 2013 08:29:32 GMT

Synthesis, structural elucidation and biological evaluation of Pipecolidepsin A and Phakellistatin 19 Pelay Gimeno, Marta Pipecolidepsin A is a cyclodepsipeptide produced by a Homophymia marine sponge that has shown interesting anticancer properties against several human cancer cell lines. From a structural point of view, it is a “head-to-side-chain” cyclodepsipeptide, in which the ester bond links the C-terminal and the side-chain of the unprecedented amino acid AHDMHA. This linkage provides a beta-branched arrangement that comprises a 25-membered macrolactone, and an exocyclic peptidic arm terminated with a polyketide moiety. Furthermore, Pipecolidepsin A contains up to 6 synthetic building blocks with several potential side reactions during the SPPS. The syntheses of the suitable protected derivatives of the amino acids L-threo-beta-EtO-Asn, AHDMHA and DADHOHA have been developed in our laboratory. Additionally, an already described procedure to synthesize the beta-hydroxyacid HTMHA was also adapted and reproduced. The biggest synthetic challenge of Pipecolidepsin A’s synthesis is the construction of the ester bond over an extremely hindered secondary alcohol. Thus, incorporation of the Alloc-pipecolic-OH moiety was studied at different growing stages of the peptide chain, meaning, after coupling of Fmoc-AHDMHA-OH, Fmoc-diMeGln-OH and Fmoc-DADHOHA(Acetonide, Trt)-OH residues. Moreover, when developing the synthetic scheme, some main potential side reactions and synthetic challenges were considered: consecutive coupling of extremely bulky residues, racemization, intramolecular lactamization of unprotected beta-amino diMe-Gln, aspartimides formation and dehydration to nitrile of the unprotected side-chain amides. A robust and reproducible synthetic strategy for Pipecolidepsin A has been developed for the first time. The chemical, structural and biological equivalence between natural and synthetic Pipecolidepsin A has been satisfactorily proved by means of HPLC-PDA co-elution, 1H and 13C NMR spectral assignment comparison, and biological evaluation of both compounds employing a colorimetric assay based on the sulforhodamine B reaction. Importantly, the synthetic scheme has been proved useful to provide straightforward access to analogs that will facilitate valuable structure-activity relationships (SARs). In addition, the synthesis of the cytotoxic proline-rich peptide Phakellistatin 19 was successfully achieved by using a combination of solid-phase and solution techniques. After chemical and spectral validation of the synthetic compound, biological evaluation revealed that synthetic Phakellistatin 19 did not display the same cytotoxicity of the natural counterpart. Thus, two different hypotheses were suggested and studied. The first one points out that preparations of natural Phakellistatins could contain a spectrally undetectable amount of a contamination (structurally related, eg. an epimer, or a totally different compound), which would be responsible for the biological activity. The second one argue that the presence of several Pro residues capable of cis-trans isomerism in a constrained macrocycle provides structures with a complex conformational profile. Individual conformers at Pro linkages bearing different biological properties could be stabilized in different conditions.; Dos productes naturals marins de naturalesa peptídica han estat sintetitzats i estudiats estructuralment en la present tesi doctoral. El Pipecolidepsin A és un ciclodepsipèptid “cap-cadena lateral” que ha mostrat uns valors de citotoxicitat molt prometedors. Té una disposició estructural molt característica en la que un enllaç èster uneix l’extrem carboxil-terminal amb la cadena lateral de l’aminoàcid AHDMHA, originant d’aquesta manera una macrolactona de 25 membres i un braç peptídic exocíclic acabat amb un beta-hidroxiàcid. A més a més, la seva complexitat sintètica es veu incrementada per la presència en la seva estructura de fins a 6 aminoàcids sintètics no comercials. Les síntesis dels derivats correctament protegits dels residus L-threo-beta-EtO-Asn, AHDMHA, DADHOHA i HTMHA han estat desenvolupades i verificades al nostre laboratori. L’etapa crítica de la síntesi del Pipecolidepsin A és la formació de l’enllaç èster sobre un alcohol extremadament impedit. A més a més, són moltes les reaccions secundàries associades als diferents residus sintètics (deshidratació d’amides laterals a nitrils, racemització, formació d’aspartimides, lactamització intramolecular del residu DiMe-Gln quan l’amina està desprotegida...). Tot això es tindrà en compte durant el desenvolupament i validació de l’estratègia sintètica que donarà accés al Pipecolidepsin A, i obrirà la porta a la síntesi d’altres anàlegs i compostos relacionats. El Phakellistatin 19 és un pèptid cíclic homodètic ric en residus prolina. Un esquema sintètic que combina fase sòlida i solució ha estat satisfactòriament desenvolupat. No obstant i malgrat haver verificat l’equivalència química i espectral del Phakellistatin 19 sintètic, aquest no presenta el mateix comportament biològic que el natural. La possibilitat que una impuresa (en especial un epimer) espectralment no detectable sigui la responsable de la citotoxicitat, o bé que la presència de residus Pro capaços d’establir un equilibri cis-trans real generin un complex equilibri conformacional en el que els diferents confòrmers tinguin un perfil biològic diferent, han estat extensivament estudiades.

Desenvolupament de lligands de l’estructura secundària d’RNA implicada en el processat alternatiu de l’exó 10 de la proteïna tau

Tue, 19 Feb 2013 09:08:58 GMT

Desenvolupament de lligands de l’estructura secundària d’RNA implicada en el processat alternatiu de l’exó 10 de la proteïna tau Artigas Solé, Gerard Aquesta tesi doctoral s’ha basat en el desenvolupament de nous compostos amb capacitat per interaccionar de forma selectiva i específica amb l’estructura secundària localitzada al final de l’exó 10 del pre-mRNA codificant de la proteïna tau, ja que l’aparició de mutacions que la desestabilitzen està relacionada amb l’aparició de malalties degeneratives, com ara la FTDP-17 (Demència Frontotemporal i Parkinsonisme associat al cromosoma 17). La identificació dels lligands, s’ha dut a terme mitjançant la química combinatòria dinàmica (DCC) a travès de reaccions reversibles de bescanvi d’enllaços tiol-disulfur sobre una biblioteca dinàmica formada per un total de 10 compostos orgànics derivatitzats amb un grup tiol, tots ells amb capacitat per interaccionar amb els diversos motius estructurals presents a l’RNA. Concretament, s’han sintetitzat quatre molècules denominades Janus amb l’objectiu de reconèixer específicament els parells G-U, que es troben tant a la seqüència nativa com a les mutades, i un derivat de l’ametantrona amb capacitat per intercalar-se a la regió del bulge present a l’estructura de l’RNA diana. A més, també s’ha incorporat un compost heteroaromàtic per al reconeixement de bases desaparellades, dos derivats aminoglicosídics i l’agent intercalant acridina. Els resultats obtinguts han confirmat que els lligands derivats de l’ametantrona interaccionen preferentment amb la seqüència nativa de la diana d’RNA en comparació amb els que contenen acridina, on la combinació amb l’aminoglicòsid ha estat la més afavorida. A continuació, tant la seva síntesi a gran escala com la d’un segon grup de compostos de segona generació, basats en la guanidinilació del fragment neamina i en la doble funcionalització del residu amentatrona, s’ha dut a terme en solució. Un cop sintetitzats els diferents compostos, en una segona part del treball s’ha estudiat la seva interacció amb la diana a través de diverses tècniques biofísiques (espectroscòpia de fluorescència, d’UV-visible i d’RMN), amb l’objectiu de determinar, d’una banda, l’afinitat i l’especificitat amb la seqüència oligoribonucleotídica i, de l’altre, el seu lloc d’unió. Finalment, també s’ha determinat la capacitat estabilitzant dels lligands amb la seqüència nativa i les mutades, clau per al desenvolupament de nous fàrmacs que permetin regular el processat alternatiu de l’exó 10 del pre-mRNA de tau.; RNA plays an essential role in many cellular processes, from the regulation of gene expression to protein synthesis, as well as in the progression of viral diseases. Hence, the discovery of selective and, more importantly, specific ligands for this macromolecule represents a challenge for medicinal and bioorganic chemistry and therapy. Moreover, the potential for targeting RNA with small molecules is immense given its ability to adopt complex three-dimensional structures, similar to those observed in proteins. Most of the known RNA-binding ligands can each bind to several different RNA targets of unrelated sequence and structure, which compromises their biological applications. We hypothesize that affinity and specificity could be improved by combining two or more small molecules with different abilities to recognize some of the secondary structural motifs present in a particular RNA target. This fragment-based lead-discovery search approach offers new perspectives and opportunities for identifying RNA ligands with improved properties, as well as for increasing our understanding of RNA recognition mechanisms. In this PhD thesis, we have used dynamic combinatorial chemistry (DCC) to identify ligands for the stem-loop structure located at the exon 10-5’-intron junction of tau pre-mRNA, which is involved in the onset of several tauopathies, including frontotemporal dementia with Parkinsonism linked to chromosome 17 (FTDP-17). These compounds bind to the stem-loop RNA target with high affinity (70 – 300 nM) and are able to stabilize both the wild-type and the +3, +14 and +16 mutated sequences associated with the development of FTDP-17. In addition, some of them seem to have a preferred binding site in the target RNA, as inferred from spectroscopic studies (UV-visible, fluorescence and NMR).

New Orthogonal Strategies for Peptide Synthesis

Mon, 18 Feb 2013 10:13:53 GMT

New Orthogonal Strategies for Peptide Synthesis Góngora Benítez, Miriam Synthesis of Cys-containing peptides has long been posed as an attractive challenge for peptide chemist. Protecting groups for the nucleophilic beta-thiol group of Cys residues must be stable during peptide elongation, and can be removed under mild conditions when necessary. Synthesis of peptides with multiple-disulfide bonds frequently demands the implementation of additional orthogonal dimensions into the protection schemes. Therefore, combinations of orthogonal and/or compatible protecting groups for each pair of Cys residues enable the regioselective formation of disulfide bridges. The development and study of novel protecting groups for the side-chain of the Cys residue may increase the number of synthetic tools for the efficient synthesis of Cys-containing peptides. The solid-phase strategy has been applied for the preparation of small, medium-sized peptides. Nevertheless, the elongation of large peptide sequences through a stepwise solid-phase peptide synthesis is limited and convergent strategies, such as fragment condensation approach should be adopted. The preparation of fully protected peptide fragments on solid phase for convergent synthesis calls for handles with maintain intact the side-chain protecting groups upon cleavage. The present thesis has focused on the development and application of novel orthogonal strategies for the synthesis of complex peptides, including Cys-containing peptides and long and difficult peptide sequences by fragment condensation approach. Specifically, different Cys-protecting groups have been evaluated and a handle has been designed and developed.; Recientemente, el péptido linaclotide ha sido aprobado por la Food and Drug Administration (FDA) y por la European Medicines Agency (EMA) para el tratamiento de enfermedades gastrointestinales tales como el estreñimiento crónico (EC) y el síndrome del intestino irritable (SII)1. Linaclotide es administrado oralmente, y es un potente agonista selectivo del receptor de la guanilato ciclasa tipo C (GC-C) localizado en el intestino. Desde un punto de vista estructural, este péptido de cadena corta presenta un elevado número de residuos de cisteínas que le confieren una conformación bien definida debido a la presencia de tres enlaces disulfuro intramoleculares entre los residuos Cys1-Cys6, Cys2-Cys10 y Cys5-Cys13. El diseño y la optimización de una estrategia sintética eficiente para la obtención de cantidades que permitan satisfacer el mercado en un futuro, se presenta como un reto debido a la presencia de sus tres puentes disulfuro. Para la optimización de dicha síntesis es fundamental establecer y discutir sus dos principales limitaciones: el riesgo de racemización de los residuos de cisteína durante la síntesis lineal de la cadena peptídica; y el posterior plegamiento y formación de los enlaces disulfuros correctamente. Se diseñaron y estudiaron diversas estrategias regioselectiva, semi-regioselectiva y se exploró la posibilidad de preparar el péptido linaclotide siguiendo una estrategia aleatoria, utilizando un esquema de protección de los residuos de cisteína no selectivo. La elección de los grupos protectores del grupo tiol de las cisteínas, su posición en la secuencia, la influencia de los grupos protectores vecinos, además del orden de plegamiento y formación de los enlaces disulfuro fueron objeto de estudio. Finalmente, el péptido completamente plegado y oxidado se analizó detenidamente con el fin de confirmar que la conectividad establecida entre los residuos de cisteína coincidían con los enlaces disulfuro nativos presentes en Linaclotide.

The synthesis and application of bulky S-stereogenic and P- stereogenic chiral ligands

Tue, 08 Jan 2013 08:54:03 GMT

The synthesis and application of bulky S-stereogenic and P- stereogenic chiral ligands Doran, Seán This doctoral thesis was focused on the design and synthesis of novel chiral ligands for application in asymmetric catalysis. One of the best examples of asymmetric catalysis is the asymmetric hydrogenation reaction for its atom economy, ease of access to both S and R enantiomers and almost ultimate enantiomeric excess obtainable in a multitude of substrates. There has been much investigation into this reaction and there has been a plethora of chiral ligands designed which catalyze this reaction in high enantiomeric excess using metals such as rhodium, iridium and ruthenium. The vast majority of these ligands are diphosphines with their chirality lying either on the backbone of the ligand or on the coordinating phosphorus atom itself. In the beginning of this work investigation was undertook to explore the possibility of successfully employing a new type of ligand class in the asymmetric hydrogenation reaction, namely the N-phosphino sulfinamide or PNSO ligands. PNSO ligands had been successfully applied to the asymmetric Pauson-Khand reaction in the Riera group yielding cyclopentenone Pauson-Khand adducts in high yield and very high enantioselectivity. The family of PNSO ligands prepared in the Riera group was attractive because apart from the high yields and enantioselectivities obtained from the reactions in which they were used, they proved to be easily prepared in short syntheses from commercially available starting materials. It was believed if they could be successfully applied in asymmetric hydrogenation for their ease of preparation they would be an attractive alternative to the diphosphine ligand class. Unfortunately the first two PNSO-Rh complexes successfully prepared provided low enantioselectivities and difficulties were encountered while trying to prepare further analogues. After some time trying to achieve PNSO-Rh complex analogues unsuccessfully the direction of the project was shifted away from the N-phosphino sulfinamide ligand class in asymmetric hydrogenation. The MaxPhos ligand had recently been developed in the group and had proven highly promising. A study was demanded of its substrate scope as applied in rhodium catalyzed asymmetric hydrogenation. Substrates already described in the literature were prepared and the asymmetric hydrogenation of them catalyzed by the MaxPhos-Rh precatalyst was performed and conditions to do so were optimized. Of seven substrates prepared the MaxPhos-Rh proved to hydrogenate five of those with high enantioselectivity. The TOF of the MaxPhos rhodium catalyst applied in the hydrogenation of the Z-MAC substrate was examined by monitoring the flux of hydrogen and was calculated at 0.065 s-1. MaxPhos complexes of cobalt and palladium were prepared to form part of the investigation into widening the reaction scope of the ligand. [(MaxPhos)Co2(CO)4(C2H2)] proved to catalyze the Pauson-Khand reaction of norbornadiene and 1-hexyne with 24 % yield and 28 %, a noteworthy enantiomeric excess for the catalytic asymmetric Pauson-Khand reaction. Chalcogenated derivatives of MaxPhos were prepared. The diselenide was used to explore the electronic nature of the ligand. The MaxPhos-rhodium carbonyl stretching was examined. MaxPhos-BH3 was used to prepare mono-chalcogenated MaxPhos derivatives. They were applied also in asymmetric hydrogenation once complexed to rhodium but enantiomeric excess of no more than 21 % was obtained in the hydrogenation of the substrate Z-MAC. The aminophosphine, a chiral building block and key intermediate in the preparation of the MaxPhos ligand, was used in the attempt to prepare bulky chiral amidine ligands and although two such species were prepared they proved inapplicable in asymmetric catalysis.; Se desarrollaron los ligandos N-fosfino sulfinamida (PNSO) en el grupo de Riera para su aplicación en la reacción Pauson-Khand asimétrica. Se probaron que estos ligandos eran muy eficaces en esta reacción y daban rendimientos y enantioselectividades muy altos de los aductos Pauson-Khand. Probar la eficacia de estos ligandos PNSO en hidrogenación asimétrica formó parte de este trabajo. Se prepararon dos ligandos PNSO, se complejaron con rodio formando complejos neutros. Se protonaron los complejos neutros con ácido tetraflorobórico para formar los complejos catiónicos. Se usaron estos complejos de rodio- PNSO, tanto los complejos neutros como los catiónicos como catalizadores en la hidrogenación asimétrica del sustrato Z-MAC. Los complejos de rodio con el ligando PNSO substituido por el grupo tolilo en azufre no hidrogenaba el sustrato pero los complejos de rodio con el ligando PNSO dotado de tres grupos tert-butilos hidrogenaba el sustrato aunque con baja selectividad. Después de un tiempo intentando conseguir análogos de ligandos tipo PNSO sin éxito se cambió la dirección del proyecto. Se decidió centrarse en el ligando MaxPHOS el cual había sido desarrollado recientemente en el grupo Riera. El ligando MaxPHOS demostró gran eficacia en hidrogenación asimétrica con dos sustratos pero se deseaba un estudio mas amplio del potencial del ligando así que se sintetizaron siete sustratos y se probó el catalizador MaxPHOS en la hidrogenación asimétricas de esos sustratos. El catalizador MaxPHOS-Rh proporcionó excesos enantioméricos muy altos en cinco de los siete sustratos. Se hizo un estudio de las propiedades electrónicas del ligando MaxPHOS aprovechando los estudios de (31)P RMN y el MaxPHOS diselenuro lo cual se preparó anteriormente. También se estudió el “stretching” carbonilo del complejo MaxPHOS-Rh. Se demostró que el ligando MaxPHOS era menos rico en electronos que el ligando trichickenfootphos. Se prepararon complejos de MaxPHOS con paladio y cobalto para examinar la eficacia del ligando en reacciones mas allá de hidrogenación asimétrica como la reacción Pauson–Khand catalítica asimétrica. Se sintetizaron varios derivados del ligando MaxPHOS a partir de los intermedios clave en la preparación del ligando y se probaron en hidrogenación asimétrica proporcionando excesos enantioméricos bajos.

Estudi de reaccions catalitzades per l’oxazolidinona de Seebach i per aurats de tipus Na[AuBrx(OH)y]

Wed, 12 Dec 2012 08:16:43 GMT

Estudi de reaccions catalitzades per l’oxazolidinona de Seebach i per aurats de tipus Na[AuBrx(OH)y] Isart Garriga, Carles En la present Tesi s’han abordat dos camps de gran actualitat en la Química Orgànica actual, l’organocatàlisi i la catàlisi promoguda per complexos d’Au(III). En ambdós blocs s’han orientat els esforços en la recerca de nous mètodes sintètics o en aprofundir en els ja existents a fi de millorar−los; sense perdre de vista en cap cas la seva aplicabilitat a casos sintètics reals. En el primer Bloc s’ha tractat de solucionar el problema de la lentitud de moltes de les transformacions organocatalíques. S’ha trobat com la oxazolidinona derivada de la condensació de la L−prolina amb el pivalaldehid (oxazolidinona de Seebach, d’ara endavant SolPro) permet dur a terme reaccions aldòliques entre cetones i aldehids en tan sols dues hores, millorant significativament molts dels temps de reacció descrits en la literatura. Els estudis per RMN de 1H van permetre de determinar que el procés clau era el bescanvi del pivalaldehid amb la cetona corresponent. També es van realitzar una sèrie de càlculs teòrics a fi d’esbrinar quin o quins podien ser els mecanismes implicats en aquests bescanvis. En el darrer capítol del Bloc 1 s’ha avaluat l’activitat catalítica de la SolPro en la reacció de Michael entre nitroalcans i cetones alfa,beta−insaturades, trobant−se que també l’accelera però no de manera tan espectacular com en el cas de l’aldòlica. En el segon Bloc s’han estudiat diverses transformacions que involucren, directa o indirectament, el grup nitro. En el capítol 2.2 s’han preparat diverses N−sulfenilimines quirals amb un procediment desenvolupat recentment en el nostre grup de recerca. En el capítol 2.3 s’ha posat a punt un mètode d’hidròlisi d’N−sulfenilimines realment suau i que evita la racemització dels estereocentres en alfa. Després d’haver provat diversos àcids de Lewis s’ha trobat que l’ús de quantitats catalítiques d’AuBr3 més l’addició de nitrit d’isoamil, permet d’obtenir cetones quirals a partir de la corresponent N−sulfenilimina. A més, és possible acoblar el mètode de formació d’N−sulfenilimines amb el d’hidròlisi d’aquestes, de manera que s’ha desenvolupat una reacció de Nef formal que transcorre en condicions molt suaus (pH pràcticament neutre) i sense racemització dels estereocentres en alfa. En el capítol 2.4 s’ha estudiat la transformació d’oximes a carbonils. De nou, l’AuBr3 s’ha mostrat com l’únic àcid de Lewis que permet la formació de cetones (o aldehids) a partir d’oximes. S’ha aconseguit que el procés sigui catalític si s’empra biacetil o isovaleraldehid com additius. Les condicions en les que té lloc la reacció són suaus (si bé el pH baixa lleugera o moderadament durant el decurs de la reacció). S’ha fet un estudi pioner per Espectrometria de Masses en Electroesprai en mode negatiu a fi de conèixer els detalls mecanístics, trobant−se que les espècies de tipus AuBrx(OH)y─ són les predominants i com la oxima s’hi coordina desplaçant Br─. El mètode s’ha aplicat a més d’una vintena de cetoximes i aldoximes obtenint−se resultats excel•lents.; This Thesis deals about Organocatalysis and gold−mediated catalysis, two fields that have experienced a rapid growth in recent years. In both sections, the efforts have been focused in the development of new synthetic methodologies or in gaining insight into existing procedures in order to improve them. In the first section, we attempted to solve the problem of the slow rate of some organocatalytic transformations. Several oxazolidinones were prepared and then were tested in aldol reactions between ketones and aldehydes. The most efficient was Seebach’s oxazolidinone (SolPro). With this catalyst aldol reaction take less than 2 hours. Exchanges between pìvalaldehyde and different ketones were proved by 1H-NMR studies which suggested that these exchanges are essential in the mechanism. Finally, in chapter 1.5, the scope of the catalytic activity of SolPro was evaluated in a Michael reaction between nitroalkanes and alpha, beta-unsaturated ketones. Transformations in which the nitro group is involved were studied in the second section. In chapter 2.2 several chiral N-sulphenylimines were prepared according a novel procedure developed in our group. In chapter 2.3 a novel method to hydrolyze N-sulphenylimines was developed, which works in very mild conditions (room temperature, almost neutral pH) and avoids the racemization of alpha stereocenters. After an exhaustive screening of several Lewis acids, only AuBr3 catalyzed the reaction at neutral pH and afforded the corresponding ketone without racemization of alpha-stereocenters. Finally, in chapter 2.4, the transformation of oximes into carbonyl compounds was studied. Again, only AuBr3 was able to perform the hydrolysis of oximes into ketones (or aldehydes) in mild conditions (although the pH decreased slightly or moderately during the reaction). A pioneering study by Mass Spectroscopy (Electrospray in negative mode) showed that oximes coordinate to species like AuBrx(OH)y─ and this coordination is crucial in order to obtain the carbonyl compound.

Nous ciclitols com a inhibidors de la glucocerebrosidasa. Aplicació al disseny de xaperones farmacològiques per al tractament de la malaltia de Gaucher

Mon, 18 Jun 2012 10:42:23 GMT

Nous ciclitols com a inhibidors de la glucocerebrosidasa. Aplicació al disseny de xaperones farmacològiques per al tractament de la malaltia de Gaucher Trapero Puig, Ana Els malalts de Gaucher manquen de l’activitat normal de l’enzim lisosomal Glucocerebrosidasa (GCase), una β–glucosidasa que hidrolitza l’enllaç glicosídic entre la glucosa i la ceramida, i són incapaços de metabolitzar la Glucosilceramida, que s’acumula a l’interior dels lisosomes dels macròfags impedint que aquests funcionin correctament. La presència de mutacions en el gen precursor de la GCase provoca un plegament incorrecte de la proteïna en el recicle endoplasmàtic i impedeixen el seu transport al lisosoma on hidrolitza el substrat i, per tant, aquest últim s’acumula en els lisosomes. Per altra banda, la proteïna es degradada en el mateix reticle endoplasmàtic o en l’aparell de Golgi pels proteasomes. Els tractaments actuals per a aquesta malaltia es basen en la inhibició de la producció de substrat utilitzant inhibidors de l’enzim implicat en la seva biosíntesi o en l’augment de l’enzim mitjançant reemplaçament enzimàtic. Durant els últims anys s’han desenvolupat diverses estratègies terapèutiques per a la malaltia de Gaucher. Entre elles, una que ha despertat un gran interès consisteix en el disseny de xaperones farmacològiques, que són inhibidors competitius de l’enzim que, a concentracions subinhibitòries, s’uneixen a l’enzim mutant per a formar un complex que l’estabilitza, facilita el seu correcte plegament i posterior transport al lisosoma, resultant en un augment de l’activitat enzimàtica i una reducció del substrat acumulat. A partir de treballs previs en el nostre grup d’investigació en els que s’han obtingut una sèrie d’aminociclitols que es comporten com a inhibidors selectius de la GCase recombinant (imiglucerasa), en aquesta tesi s’ha treballat en el disseny i síntesi de nous potencials inhibidors de la GCase que actuïn com a xaperones farmacològiques, especialment sobre variants neuronopàtiques. Per aquestes raons, els objectius i l’estructuració del treball van ser els següents: 1) Síntesi dels epòxids ciclofelitol i (1R,6S)-epi-ciclofelitol i avaluació com a inhibidors irreversibles de la imiglucerasa i la β–glucosidasa d’Streptomyces sp. wt. 2) Síntesi d’una família d’aminociclitols C7N, relacionats estructuralment amb la Glucosilceramida, el substrat natural de la GCase. 3) Síntesi de noves sèries d’amino- i diaminociclitols, realitzant modificacions en la configuració d’alguns centres de l’anell de ciclitol i en la naturalesa dels substituents. 3) Disseny i síntesi d’una nova família de ciclitols amb estructura bicíclica formats per un anell polihidroxilat de 6 baules fusionat amb una isourea o una guanidina cíclica de 5 baules. Es va estudiar la importància que té la configuració dels centres en l’activitat inhibidora de la GCase. S’han fet una sèrie d’estudis biològics amb tots els productes sintetitzats. Alguns dels productes van presentar una elevada potència inhibidora de la GCase, tant d’aquest enzim en fibroblasts wild-type com de la imiglucerasa, amb valors de la Ki de l’ordre nanomolar i no van presentar una inhibició destacable sobre altres glicosidases. Després de comprovar que els compostos, que havien resultat ser potents inhibidors de la imiglucerasa, estabilitzen l’activitat d’aquest enzim en condicions de desnaturalització tèrmica, es va estudiar el potencial d’aquests compostos com a xaperones farmacològiques de la GCase amb la col•laboració del Dr. Terry D. Butters. Quan es van tractar els limfoblasts de malalts de Gaucher de les variants N370S o L444P amb alguns dels compostos a concentracions subinhibitòries, es van obtenir augments de l’activitat de la GCase en les cèl•lules tractades respecte a les cèl•lules no tractades. Les concentracions efectives dels compostos en aquest augment són de l’ordre micromolar, nanomolar o fins i tot subnanomolar. Dels resultats obtinguts es pot deduir que, a més de l’alta afinitat per la GCase, alguns compostos presenten la permeabilitat cel•lular, distribució subcel•lular i metabolisme cel•lular adequats per actuar com a xaperones farmacològiques a concentracions molt baixes, de l’ordre nanomolar o inferior.; Gaucher disease (GD) is the most prevalent lysosomal storage disorder caused by a deficiency in the activity of β–glucocerebrosidase (GCase), the lysosomal enzyme responsible for glucosylceramide metabolism into glucose and ceramide. GCase deficiency results in the accumulation of undegraded substrate in the lysosomes of macrophages causing severe symptoms. Approved treatments for GD include enzyme replacement therapy and pharmacological GCase substrate reduction, which are of limited efficacy for disease variants affecting the central nervous system. Recently, a third promising therapeutic option, the pharmacological chaperone therapy, has emerged. This therapy is based on the use of reversible competitive GCase inhibitors that are capable of enhancing its residual hydrolytic activity at sub-inhibitory concentrations by stabilizing the functional form of the misfolded protein and preventing its premature degradation in the endoplasmic reticulum. This improves enzyme trafficking to the lysosome and enhances its hydrolytic activity. The objectives of this thesis were: 1) The synthesis of (i) epoxides cyclophellitol and (1R,6S)- epicyclophellitol, (ii) C7N aminocyclitols derivatives, (iii) new amino- and diaminocyclitol derivatives, and (iv) polyhydroxylated bicyclic isoureas and guanidines. 2) Evaluation of these compounds as inhibitors of recombinant GCase and other glycosidases. Study the effect of the active compounds on the stabilization of recombinant GCase activity against thermal denaturation, to assess the potential of these compounds as pharmacological chaperones (PC). 3) Evaluation of selected compounds as inhibitors of GCase in wild-type human fibroblasts and exploration of the therapeutical potential as PC in human lymphoblasts derived from Gaucher patients homozygous for N370S or L444P variants. When assayed for effects on GCase activity, some of the compounds displayed selective inhibition of GCase with low micromolar to nanomolar IC50’s in isolated enzyme experiments. Interestingly, the active compounds also behaved as GCase inhibitors in wild-type human fibroblasts at nanomolar concentrations. The potential of these compounds as PC was determined by analyzing their capacity for increasing GCase activity in GD lymphoblasts derived from N370S and L444P variants. Some of the compounds are able to increase the GCase activity at low micromolar to subnanomolar concentrations. These results describe a promising series of potent GCase ligands having the cellular properties required for PC.

Modified oligonucleotides for triple helix studies and for the obtention of structures with biomedical and technological interest

Mon, 14 May 2012 10:49:53 GMT

Modified oligonucleotides for triple helix studies and for the obtention of structures with biomedical and technological interest Alvira Torre, Margarita Oligonucleotides are short fragments of DNA (10-100nt) which are of great interest because their applications in molecular biology, biomedicine and nanotechnology. As a result of their ability to base pairing, oligonucleotides can be used as primers, hybridization probes in biosensors, agents for controlling gene expression, structural material in nanotechnology or as substrates for a variety of biochemical and biophysical studies. Chemical modification of oligonucleotides as well as conjugation to different functional molecules allows for modulation of both therapeutical and biotechnological properties. This thesis is focused in the nucleic acid chemistry field and the main objective is the synthesis of modified oligonucleotides for obtaining structures with therapeutical and/or biotechnological interest. Oligonucleotides capable to form structures other than the canonical DNA double helix have received considerable attention in the last years. The ability of triplex forming oligonucleotides (TFOs) to bind specifically to certain duplex DNA regions provides a strategy for site-directed modification of genomic DNA. Besides, G-quadruplexes are four-stranded DNA structures stabilized by stacking of guanine tetrads which have been found in telomeres and some promoters and play a role in regulation of transcription and translation. In addition, they are also interesting for nanotechnological devices. In this context, the first part of the research work was addressed to synthesize parallel stranded oligonucleotide clamps carrying LNA (locked nucleic acid) residues and study the stability of the triplex formed with DNA and RNA target sequences. Secondly, a novel strategy to obtain parallel clamps using the non-templated chemical ligation of two oligonucleotides by 5’-5’ linkages was developed. For this purpose, several protocols for introduce azido and alkyne moieties in the 5’-end of different sequences were developed so that the modified DNA strands could form a parallel hairpin after their chemical ligation by click chemistry. Thirdly, a system composed of four DNA strands whose 5’ ends are covalently attached was designed to form a monomolecular parallel G-quadruplex, which was used to study the effects of some nucleobase modifications in quadruplex structure. Finally, oligonucleotide conjugates carrying Cu(II) complexes were synthesized to construct arrays of electrochemical oscillators for nanotechnology applications.

Síntesi estereoselectiva de fosfines amb quiralitat al fòsfor. Aplicacions en catàlisis

Tue, 24 Jan 2012 13:08:34 GMT

Síntesi estereoselectiva de fosfines amb quiralitat al fòsfor. Aplicacions en catàlisis León Serrano, Thierry L’obtenció de lligands quirals eficients i de fàcil accés segueix essent un dels objectius principals en catàlisi. Les fosfines estereogèniques voluminoses han mostrat ser molt eficients en un ampli ventall de reaccions catalítiques. No obstant, la seva síntesis de forma enantiomèricament pura és molt sovint complicada. Podem considerar que els mètodes més efectius per a la construcció de fòsfor estereogènic són els desenvolupats per Jugé i Evans basats en l’obertura d’oxazafosfolidines enantiopures i la desprotonació enantioselectiva de fosfino-borans, respectivament. Aquests mètodes, tanmateix, presenten limitacions i desavantatges. Aquest fet confereix atractiu al desenvolupament de nous processos per a la síntesi de fòsfor estereogènic. En la present tesi doctoral, es va estudiar la condensació de fenil i tert-butilfosfines amb el (cis)-1-amino-2-indanol. Aquestes ens conduí a les corresponents oxazafosfolidines amb bon rendiment i diastereoselectivitats de fins a 18 : 1. La condensació amb aquest aminoalcohol ens proporcionà oxazafosfolidines amb funció NH lliure. Justament aquesta nova funcionalitat s’ha revelat clau en la química d’obertura d’anells d’oxazafosfolidines. Pel que fa l’obertura d’anell de la 2-feniloxazafosfolidina amb organolítics, aquestes transcorregueren amb inversió o retenció depenent de la substitució sobre l’àtom de nitrogen. Quan tenim un grup NH, l’obertura transcorre amb inversió mentre que quan el nitrogen està substituït amb un metil s’observa retenció tal i com havia descrit Jugé i col•laboradors. En la mateixa línia, l’obertura d’anell de la 2-tert-butiloxazafosfolidina amb el grup NH lliure amb organomagnesians té lloc de forma totalment estereoselectiva a temperatures elevades amb inversió. També s’ha desenvolupat una obertura reductiva de la 2-tert-butiloxazafosfolidina mitjançant l’ús combinat d’una font d’hidrur i un magnesià. Aquesta obertura també és totalment estereoselectiva i no té precedents en la literatura. Els productes d’obertura de la 2-feniloxazafosfolidina es van hidrolitzar segons la metòdica descrita per Jugé a les corresponents metoxifosfines amb bons rendiments i elevats ee. Els productes d’obertura de la 2-tert-butiloxazafosfolidina amb grups alquil es van poder trencar de l’auxiliar quiral amb Li/NH3(liq.) obtenint-se les aminofosfines amb ee>99%. Alternativament, es va desenvolupar una seqüència d’eliminació i posterior hidròlisis que permet alliberar les aril-tert-butilaminofosfines amb bons rendiments i ee>99%. Aquests es va derivatitzar la tert-butilaminofosfina en diferents compostos. Finalment també es va descriure una nova família de lligands basats en fosfinosulfonamides. Es van descriure nous complexos de Rh-fosfinosulfonamida els quals es van aplicar a la reacció de cicloaddició [2+2+2] intramolecular de manera exitosa. Aquests complexos ens van permetre superar amb escreix els resultats descrits prèviament. Finalment, es va dissenyar una nova família de lligands que hem anomenat ThaxPHOS. Es van emprar aquests en la reacció de Pauson-Khand intermolecular catalítica enantioselectiva. La desprotecció i complexació amb dicobalt dóna molt bon resultats i bones diastereoselectivitats gràcies a equilibracions tèrmiques. Inicialment, es va dissenyar una estratègia estequiomètrica enantioselectiva per a l’obtenció de l’adducte de Pauson-Khand amb acetilè lliure sense emprar l’acetilè en forma de gas. L’aplicació d’aquests complexos en la reacció catalítica han donat els millors resultats mai descrits en aquest camp. S’ha plantejat un nou mecanisme catalític per justificar els resultats obtinguts.; The synthesis of efficient and easily affordable chiral ligands are one of the main goals in catalysis. Bulky stereogenic phosphine have demonstrated to be excellent ligands in a broad range of catalytic reactions. Furthermore, their synthesis in an optically pure form is usually difficult. We can consider that the method developed independently by Jugé and Evans are the most effective in this field. Nevertheless, these methods have some drawbacks. These downsides need to be improved and new synthetic methodologies need to be developed to obtain stereogenic phosphorus compounds. In this doctoral thesis we studied the condensation of phenyl- and tert-butylphosphines with (cis)-1-amino-2-indanol. These allowed us to obtain the corresponding oxazaphospholidines with excellent yields and diastereoselectivities (up to 18 : 1). These condensations allowed us to get a free NH functionality. We saw as this secondary amine was the key for our ring-opening strategy. Taking advantage of this group, we performed the ring-opening reaction allowing us to obtain the corresponding ring-opened product with inversion of configuration on the phosphorus atom. This reaction was carried out with total diastereoselectivity, and the ring-opened products obtained from 2-phenyloxazaphospholidine were hydrolyzed following the Jugé procedure described in literature. We obtained the corresponding methoxyphosphine with excellent yields and high ee. The ring-opened products obtained from 2-tert-butyloxazaphospholidine with alkyl groups were reductively cleaved with Li/NH3(l) affording the corresponding aminophosphine with ee>99%. Alternatively, we developed a new strategy based on elimination-hydrolysis to free the corresponding aryl-tert-butylaminophosphines with excellent results and optically pure. Subsequently, we described a new ligand family based on phosphinosulfonamide. We described new complexes of Rh-phosphinosulfonamide and we tested them in the intramolecular cycloaddition [2+2+2] significantly improving on the previous results described. Finally, we designed a new family of PnP* ligands called ThaxPHOS. These ligands were used in the enantioselective catalytic intermolecular Pauson-Khand reaction. The deprotection and successive coordination gave excellent yields and diastereoselectivities due to thermal equilibration. We used ThaxPHOS ligands in this reaction and we described the best results ever obtained in this field and we described a new catalytic mechanism to explain our results.

Nous reactius d’acoblament per a la síntesi de pèptids basats en 2-ciano-2-hidroxiimino acetat d’etil (Oxyma) com a additiu

Fri, 11 Nov 2011 10:33:14 GMT

Nous reactius d’acoblament per a la síntesi de pèptids basats en 2-ciano-2-hidroxiimino acetat d’etil (Oxyma) com a additiu Subirós Funosas, Ramon Els pèptids són biopolímers naturals amb una importància cabdal en el cos humà, actuant com a neurotransmissors, endorfines o hormones. Recentment, s’han descobert propietats molt interessants de pèptids amb aplicacions científiques en camps tan diversos, com ara cosmètica, biotecnologia o química terapéutica. En el darrer cas, destaquen especialment certs pèptids d’origen marí amb una considerable activitat antitumoral, alguns dels qual es troben actualmente en avançades fases clíniques. Amb la intenció de millorar les propietats farmacològiques i farmacocinètiques dels pèptids bioactius, es dissenyen anàlegs que sovint impliquen una dificultat sintètica afegida. En aquest escenari, resulta bàsic comptar amb eines químiques adequades i potents. La present tesi doctoral s’enmarca en el desenvolupament de nous reactius d’aplicació en metodologia de síntesi peptídica. Les mol•lècules que presenten grups N-hidroxilamina àcids tenen un gran rellevància en metodologia de síntesi de pèptids, degut al seu excel•lent caràcter com a grup de sortida en substitucions nucleofíliques. D’entre les diverses famílies que formen aquest grup cal esmentar els benzotriazols, tals com HOBt i HOAt, i les sals d’oni derivades. No obstant, en els darrers anys s’ha conegut la seva tendència a descomposar de manera explosiva en escalfar o sota impacte mecànic, raó per la qual el transport d’aquests reactius per aire s’ha vist restringit o prohibit. Amb la necessitat de disposar d’una nova família de N-hidroxilamines eficient i segura, s’ha posat l’atenció en una classe d’oximes amb substituents electroatraients, que mostren una acidesa en el rang necessari per ser aplicades en la formació de l’enllaç peptídic. Particularment interessant resulta el 2-ciano-2-hidroxiiminoacetat d’etil, reanomenat en aquesta tesi com a Oxyma, que combina de forma òptima estabilitat, reactivitat i disponibilitat comercial. En la present tesi doctoral s’ha estudiat el comportament d’Oxyma i les sals d’uroni (COMU) i fosfoni (PyOxim) derivades, en comparació amb HOBt, HOAt i els corresponents reactius d’acoblament. Els resultats obtinguts mostren un notable increment de la solubilitat, disminució de l’epimerització i augment de l’eficiència d’acoblament quan s’usen reactius basats en Oxyma, sent en models impedits estèricament fins i tot més eficaços que els anàlegs de HOAt. A més, s’ha investigat el perfil de descomposició de Oxyma i COMU, en comparació amb els dels benzotriazols, mitjançant els assajos calorimètrics DSC i ARC. Els resultats permeten concloure que els reactius d’acoblament basats en Oxyma mostren una cinètica de descomposició radicalment oposada a la dels benzotriazols, tot alliberant menys pressió i per tant, el risc tèrmic és també molt menor. Per últim, s’ha comprovat la compatibilitat dels reactius basats en Oxyma amb irradiació per microones. El caràcter de bon grup sortint de les oximes àcides s’ha reafirmat en la síntesi i evaluació de carbonats actius per a la introducció dels grups protectors Fmoc i Alloc. De manera especial, els derivats de ciano-2-piridino oxima van mostrar un alt rendiment amb una formació pràcticament nul•la de dipèptids. Així mateix, l’elevada acidesa d’Oxyma es pot aplicar també en la prevenció de reaccions secundàries catalitzdes per base, com ara aspartimides i piperidides. En aquest sentit, Oxyma indueix una minimització d’aquesta ciclació intramol•lecular i altres reaccions indesitjades causades per la presència de base en una extensió major que HOBt i HOAt. D’altra banda, la reïna 2-clorotritil, utilitzada en la obtenció de pèptids àcid C-terminal protegits, s’ha mostrat estable a tractament d’Oxyma sempre i quan aquests no superin les 24 hores, moment en el que el percentatge de pèptid escindit del suport polimèric pot pujar fins 5%, similar o inferior a l’efecte originat amb tractament de HOBt i HOAt.; Peptides are naturally-ocurring biopolymers that exert essential functions in the human body. Moreover, many applications of peptides have been found recently in cosmetics, biotechnology, drug delivery or medicinal chemistry. Some marine peptidic natural products, in example, show remarkable antitumoral activity and are currently on Phase II clinical trials. Reinforcing available methodological tools in peptide synthesis is basic to overcome the synthetic challenges that pose sophisticated, drug-like peptides. Nowadays, this feature is more relevant since peptide science is facing the fall of N-hydroxybenzotriazoles, such as HOBt and HOAt, as carbodiimide additives due to their explosive potential. The present doctoral manuscript aims at developing novel efficient and safe coupling reagents with application in methodology of peptide synthesis. Organic compounds containing acidic N-hydroxylamine moieties are of great utility in peptide synthesis. Our attention was drawn to a series of stable, highly acidic oximes bearing electron-withdrawing substituents. Among these, ethyl 2-cyano-2-hydroxyiminoacetate (renamed as Oxyma) displays an appropriate balance of stability, reactivity, racemization suppression and comercial availability. Based on promising preliminary reports, an exhaustive study on Oxyma and novel derived onium salts, such as COMU or PyOxim, was undertaken. Results showed a remarkable increase on solubility, epimerization reduction and coupling efficiency when Oxyma and the derived reagents were employed. Moreover, DSC and ARC calorimetric assays, proved that Oxyma-based reagents present slower decomposition kinetics combined with lower termal risk than benzotriazoles. Finally, Oxyma-containing reagents proved to be compatible with microwave. The extraordinary leaving group ability of such acidic oximes was confirmed in the synthesis and evaluation of active carbonates for the introduction of Fmoc and Alloc. Use of Cyano-2-pyridine oxime analogues resulted in high yield of Fmoc-amino acid with minimal dipeptide formation. In addition, the high acidity of Oxyma can be also applied to prevention of base-driven side reactions, like aspartimides or Pro-based overcoupling, in which Oxyma induced a stronger minimization than HOBt and HOAt. Moreover, extremely acid-labile 2-chlorotrityl resin proved to be stable to Oxyma treatments shorther than 24 hours, when the percentage of released peptide rises to 5%, a similar or lower effect to that originated by HOBt and HOAt treatments.

Síntesi d’inhibidors de la integrasa del VIH

Tue, 26 Jul 2011 09:42:02 GMT

Síntesi d’inhibidors de la integrasa del VIH Bosch Hereu, Lluís La present Tesi tracta sobre el desenvolupament d’inhibidors d’integrasa (INIs) del VIH alternatius. Es va partir de la base existent a la literatura química sobre diverses substàncies quelatants d’ions divalents com a potencials inhibidors del procés de strand transfer catalitzat per la integrasa. Amb aquest concepte en mà, varem pensar que la unió de grups quelatants semblants, però no idèntics, als àcids 2,4-dioxocarbonílics a nucleobases o nucleòsids purínics i pirimidínics podrien millorar les propietats farmacocinètiques dels substrats, tot reduint-ne la toxicitat intrínseca d’alguns dicetoàcids. Al Capítol 1 de la Tesi es duen a terme rutes accessibles i segures cap a la síntesis de tetrazols substituïts mitjançant una reacció de cicloaddició-[3+2] entre azides orgàniques i cianurs d’acil en presència de Cu2(OTf)2. Al Capítol 2 es concentren els nostres esforços cap a la preparació de “dicetotetrazols” juntament amb la síntesi de derivats de timidines i AZT amb subestructures de “dicetotetrazols”. Al Capítol 3 es preparen estructures que contenen nucleòsids o nucleobases units a hidroxiquinolines (com a farmacòfors del tipus “dicetoàcids” o “dicetotetrazols”). Finalment, al Capítol 4, es descriuen les diferents rutes que s’han assajat per arribar a la obtenció de N-hidroxiderivats d’hipoxantina i inosines, així com N-hidroxiderivats de benzopirimidines. En aquest cas, el farmacòfor està relacionat amb el Raltegravir, que és l’únic INI aprovat fins la data per la FDA.; As the initial diketo acids, uncovered by Shionogi and Merck pharmaceutical companies around 2000 as integrase inhibitors, turned out to be toxic, other small molecules were early designed. An obvious replacement of the carboxyl group by its bioisoster tetrazole ring was envisaged by many groups. This posed the question of how to prepare these substrates safely and efficiently. A new method to synthesize 5-acetyl or 5-methoxycarbonyl derivatives of tetrazoles was envisaged in our lab taking advantage of the [3+2]-cycloaddition reaction of organic azides with acyl cyanides and alcoxycarbonyl cyanides (ROCO-CO-CN) in the presence of Cu2(OTf)2 as the catalyst of choice. We achieved to carry out these processes under very mild conditions as described in chapter 1. The most outstanding facts of the second topic may be summarized as follows: 5-acetyl-tetrazole (prepared as reported in topic 1) was linked to N3 of thymidine and of 3’-azido-3’-deoxythymidine (AZT), as model compounds of natural nucleosides and of nucleoside RT inhibitors (NRTIs), respectively, by condensation of the lithium salt of 5-acetyl-1-(4-methoxybenzyl)tetrazole, with nucleoside-derived oxo nitriles. Most of the original activity of AZT was retained. A route for the conjugation of potential NRTIs with pharmacophores of integrase inhibitors (INIs) was disclosed. In the third topic, which we examined in parallel with the preceding one, 8-hydroxy-quinolinecarboxylic acids were linked to position 5 of 5-iodo-2’-deoxy- uridines or 5-iodouracils through spacers that were generated by [3+2]-cycloaddition of TMS–C=C–Ura (where Ura means any uracil derivative), with azides, catalysed by Cu2(OTf)2. This is an example of a click reaction with a non-terminal triple bond, but it was shown that the cleavage of C–Si bond preceded the CuAAC reaction. In topic 4, N-hydroxybenzopyrimidine-2-carboxamides and N-hydroxyhypoxanthine-2-carboxamide with the amide nitrogen substituted by a 4-fluorobenzyl group, containing the essential pharmacophoric elements of HIV-1 integrase inhibitor Raltegravir, were synthesized by means of a sequence that involved a cyclization of amino-hydroxamates with methyl trimetoxiacetate. Other approaches were unsuccessful. Unfortunately, prototypes prepared to date are devoid of integrase inhibition and antiviral activity (IC50 and EC50 > 10 μM).

Estudis estructurals i enzimàtics de la Uroporfirinogen III Sintasa humana. Bases moleculars de la Porfíria Eritropoiètica Congènita.

Tue, 12 Apr 2011 14:03:18 GMT

Estudis estructurals i enzimàtics de la Uroporfirinogen III Sintasa humana. Bases moleculars de la Porfíria Eritropoiètica Congènita. Fortian Bernabeu, Arola El grup prostètic hemo és un component essencial de moltes proteïnes, com l'hemoglobina, la mioglobina i els citocroms. Existeixen quatre reaccions concatenades en la síntesi del grup hemo que són comunes en els diferents regnes animal, vegetal, i bacterià. Dues d'aquestes reaccions estan catalitzades per l'enzim Porfobilinogen Desaminasa (PBGD) i l'enzim Uroporfirinogen III Sintasa (U3S). Alteracions en l'activitat enzimàtica de la U3S donen lloc a una malaltia, la Porfíria Eritropoiètica Congènita (PEC). En les últimes dècades s'han incrementat els anàlisis genètica a pacients, facilitant una gran quantitat d'informació que relaciona aquesta malaltia amb alteracions en la seqüència d'aminoàcids de l'enzim U3S.

Per determinar l'activitat enzimàtica dels enzims mutants relacionats amb la patologia s'han clonat, expressat i purificat les 25 mutacions puntuals patogèniques trobades en pacients, així com les proteïnes U3S salvatge i PBGD (necessària per dur a terme l'assaig enzimàtic). Els resultats de l'activitat relativa d'aquests enzims mutants poden explicar un seguit de fenotips, però no la seva totalitat. De fet, l'anàlisi dels resultats de l'activitat enzimàtica ha revelat que la gran majoria de les mutacions retenen una gran quantitat de l'activitat catalítica de la forma salvatge.

Per entendre l'efecte d'algunes mutacions, s'ha realitzat un detallat estudi estructural i termodinàmic d'aquestes proteïnes. Amb aquest objectiu, s'ha determinat l'estabilitat cinètica d'aquestes proteïnes mutants respecte a la proteïna salvatge, i s'ha observat que en alguns casos, la mutació afecta l'estabilitat de l'enzim. Aquests estudis han permès identificar una regió helicoïdal de la proteïna imprescindible per al manteniment de l'estructura nativa.

Per altra banda, s'havia descrit que la mutació C73R es trobava present en més d'un terç dels pacients de PEC, sent una mutació associada als fenotips més greus. Amb la col·laboració del Dr. Juan Manuel Falcón i el seu equip, i amb l'objectiu d'entendre l'efecte d'aquesta mutació en els sistemes vius, s'han realitzat una sèrie d'experiments in vivo que han permès determinar l'estabilitat relativa de la mutació C73R en l'entorn cel·lular, essent aquesta molt inferior respecte a l'enzim salvatge i mostrant un patró de degradació intracel·lular prematur. Nombrosos estudis han posat de manifest la possibilitat de manipular el plegament proteic dins de la cèl·lula mitjançant la utilització de "xaperones químiques". S'ha vist que l'ús d'aquests compostos pot aplicar-se en varies malalties associades amb pèrdues de la funció degudes a mutacions desestabilitzants. Estudis preliminars amb "xaperones químiques" han permès retenir la proteïna mutant C73R intracel·lular evitant-ne la degradació, obrint així, una nova línia d'investigació terapèutica.; The term porphyria describes a family of autosomal diseases produced by the existence of one or more mutations in any of the enzymes in the heme group biosynthetic pathway. In particular, a deficient Uroporphyrinogen III Synthase (U3S) activity is ultimately responsible for the human Congenital Erythropoietic Porphyria (CEP). The severity of the disease is usually related to the residual enzyme activity.

In an effort to better understand the relationship between U3S malfunction and CEP, we set out to obtain a detailed characterization of the 25 pathogenic missense mutations of U3S. Comparing the enzymatic activity results, we demonstrate that in some cases, enzyme activity is not the only explanation for the severity of the disease. Our hypothesis is that mutants can also alter protein unfolding thermodynamics, so stability properties of U3S have been investigated. We have demonstrated that protein unfold takes place so fast in a subset of mutations that retain most of the synthase activity, which explain their CEP phenotype. Furthermore, an important key helix for protein stability has been identified.

Through collaboration with Dr. Juan Manuel Falcón, in vivo behaviour of the wild-type human U3S and the most frequently mutation found in CEP patients, C73R mutation, have been investigated. Preliminary results indicate that C73R mutant is expressed in some mammal cells, but its in vivo stability is lower than in case of the wild-type. Our recent experiments with chemical chaperones have increased C73R mutant in vivo stability, suggesting a new potential therapeutic treatment.

Aplicació i estudis mecànics de les reaccions de trimetilfosfina i diversos activadors amb nitrocompostos alifàtics, oximes i azides

Tue, 12 Apr 2011 14:03:16 GMT

Aplicació i estudis mecànics de les reaccions de trimetilfosfina i diversos activadors amb nitrocompostos alifàtics, oximes i azides Burés Amat, Jordi En la present Tesi s'ha estudiat l'efecte de diversos activadors de trimetilfosfina en diferents reaccions i s'ha fet l'esforç d'esbrinar els mecanismes de reacció. Així s'han pogut racionalitzar els comportaments dels activadors, cosa que ha permès de desenvolupar nous mètodes de síntesi o millorar-ne d'altres.

En el capítol 1.2 s'ha optimitzat la transformació de nitroalcans secundaris en cetones. Els millors activadors per dur a terme la reacció reacció són el disulfur de 4-terc-butiltiofenil i l'N-(fenilseleno)ftalimida. La reacció té lloc llavors de manera suau, catalítica i sense que es generi cap subproducte pudent. L'N-(fenilseleno)ftalimida millora els rendiments de les reaccions que impliquen grups nitro impedits.

L'estudi mecanístic de la reacció va aportar nous coneixements que ens van permetre variar l'activador i el nombre d'equivalents de trimetilfosfina per convertir a voluntat els nitroalcans secundaris en imines o en N-sulfenilimines. En el capítol 1.3 s'ha descrit el primer mètode de conversió directa de nitroalcans secundaris o cetooximes en N-fenilsulfenilimines. En la majoria dels casos, els rendiments són superiors al 90% i els possibles centres estereogènics en α al grup C=NSPh no es veuen afectats durant la reacció.

Malauradament, el mètode descrit en el capítol 1.2 produeix la racemització total dels centres en α al grup CHNO2. Per tal de solucionar-ho, en el capítol 1.4 s'ha estudiat la hidròlisi de les N-sulfenilimines obtingudes en el capítol 1.3 catalitzada per àcids de Lewis. El AuBr3 ha estat la única sal metàl·lica capaç de promoure la hidròlisi a un pH neutre. A més, es pot realitzar la reacció de formació d'N-sulfenilimines i la hidròlisi amb AuBr3 de manera consecutiva, tot obtenint les cetones corresponents sense afectació dels centres estereogènics en α al grup CHNO2 de partida.

En la segona part de la present Tesi doctoral, s'ha estudiat l'acoblament directe entre àcids carboxílics i azides mitjançat per trimetilfosfina. S'han emprat diferents activadors (PhSSPh, PySSPy, 4-PySS-4-Py, PhSeSePh, PySeSePy), alguns dels quals acceleren la reacció de manera significativa. S'ha proposat un mecanisme i s'ha reinvestigat la presència d'una reacció paràsita que explica perfectament la diferència tan gran d'activitat entre activadors aparentment tan semblants. Aquesta metòdica s'ha emprat en un pas clau de la síntesi de les fluvirucines B1-B5 i alguns anàlegs, en el nostre grup de recerca.; Different trimethylphosphine activators have been explored in different reactions, with a special effort to understand reaction mechanisms. It was possible to rationalize the different behavior and performance of the activators and to develop new synthetic methodologies or to improve the existing ones.

In chapter 1.2 the transformation of secondary nitroalkanes to ketones was optimized. The best activators to carry out this reaction are 4,4'-bis-tert-butyldiphenyl disulfide and N-(phenylselenenyl)phthalimide. With these improvements, the reaction takes place catalytically, under mild conditions and avoiding the generation of a stinking subproduct. N- (phenylselenenyl)phthalimide improves the yield of the reactions when sterically hindered nitro groups are used as starting material.

The knowledge gained through mechanistic studies allowed us to change the activator and the number of equivalents of trimethylphosphine to transform secondary nitroalkanes to imines or N-phenylsulfenyl ketimines. In chapter 1.3 we describe the first direct conversion of secondary nitroalkanes or ketoximes to N-phenylsulfenyl ketimines. Reaction yields are generally over 90% and α stereogenic centers to the C=NSPh group are not affected during the reaction.

Unfortunately, the method described in chapter 1.2 produces the total racemization of α stereogenic centers to CHNO2. To solve this problem, in chapter 1.4 we studied the hydrolysis of the N-sulfenilimines obtained in chapter 1.3, catalyzed by a Lewis acid. We proved that AuBr3 is the only metallic salt that hydrolyzes N-sulfenilimines under neutral pH conditions. Moreover, it is possible to do both reactions, the formation of N-phenylsulfenyl ketimines and its hydrolysis with AuBr3, sequentially in one pot without affecting the α stereocenters of the starting material CHNO2.

Also, the direct coupling between carboxylic acids and azides mediated by trimethylphosphine has been studied. Different activators (PhSSPh, 2-PySS-2-Py, 4-PySS-4-Py, PhSeSePh, 2-PySeSe-2-Py) have been used, some of them producing a significant acceleration of the reaction rate. We propose a reaction mechanism for this coupling and the existence of a parasitic reaction. This parasitic reaction explains the huge difference in activity between activators with similar structures. In our group, this new methodology has already been used in a crucial step of the synthesis of fluvirucins B2-B5 and other analogues.

Radical and non-radical carbazole derivatives formolecular electronics. Molecular Glasses and Liquid Crystals.

Tue, 12 Apr 2011 14:03:15 GMT

Radical and non-radical carbazole derivatives formolecular electronics. Molecular Glasses and Liquid Crystals. Castellanos Ortega, Sonia Molecular electronics is an emergent area of the new technologies related to the use of organic and biological materials in optoelectronic and electronic devices. Among the materials used in electronic applications, low molecular weight materials, or molecular materials, became of great interest in the last years, due to the advantages they present in front of the traditional polymeric materials, such as, easier synthesis, purification and characterization, and a better processability.

The objectives of this thesis were the preparation and characterization of new molecular materials bearing the carbazole heterocycle (part 1), the evaluation of their charge transport properties (part 2) and their application in electronic devices, for the ones that presented the required properties (part 3).

1. Materials. New compounds belonging to two groups were prepared: non-radical carbazole derivatives, mainly based in the N-phenylcarbazole aromatic core, and radical carbazole derivatives, based on structures that combine the unit tris(2,4,6-trichlorophenyl)methyl radical and the carbazole fragment. Depending on the morphology of their solid state, the sought materials were classified in liquid crystals and molecular glasses, that is, molecular materials showing glassy states. The light absorption, photoluminescence and electrochemical properties of the different derivatives and their solid state phases were determined by different techniques. The studies proved that the mesogens deriving from N-phenylcarbazole with 7 alkoxyl chains presented ordered columnar phases. These columnar mesophases were stabilized by doping with 2,4,7-trinitrofluorenone and destabilized by the presence of terminal carboxílic acids. However, the derivatives with the same aromatic core but only 4 alkoxyl chains formed lamelar phases (layers). The analogous N-phenylcarbazole derivatives with 7 and 4 methoxy groups, though, presented glassy states. Derivatives of the 1,3,5-tris(N-carbazolyl)benzene bearing tricyanovinyl moieties, which showed reversible reductions -an opposite behavior to the 1,3,5-tris(N-carbazolyl)benzene hole-transporting precursor- and high thermal stability, were prepared. The first discotic radical bearing the unpaired electron in the center of the aromatic core and showing columnar liquid-crystalline phases was prepared. A change in the magnetic behavior due to changes in the molecular disposition was detected in this radical compound at temperatures under rt. and over rt.
2. Charge transport properties. The most representative glassy molecules and columnar liquid crystals were evaluated as semiconductors. The used techniques were the xerographic time-of-flight (XTOF), for molecular glasses, and the time of flight (TOF), for liquid crystals. The obtained results indicated that some of the radical molecular glasses presented charge transport with high mobility values for both holes and electrons (bipolar materials), whereas some of the non-radical molecular glasses showed moderate hole mobility values by XTOF measurements. The charge mobility of liquid crystals could not be evaluated due to the highly dispersive regime of their charge transport. A methodology to attain homeotropic alignment of the radical mesogen columns within the measure cells was found.
3. Electronic devices. Organic thin film transistors (OTFTs) of two radical compounds, as well as of an N-phenylcarbazole derivative were built. A p-type semiconductor behavior was observed in some cases. Schottky type and bulk-heterojunction organic photovoltaic devices (OPVs) with N-carbazolylTTM radical were prepared. In these devices the radical adduct worked as a donor material. Acceptable open circuit voltage values and symbathic behaviors were observed in the measured cells.; De entre els materials que es fan servir per aplicacions electròniques, els materials de baix pes molecular, o materials moleculars, han estat el centre d'un gran interés en els últims anys al camp de l'electrònica molecular degut als avantatges que presenten enfront dels materials polimèrics tradicionals.

El treball realitzat durant aquesta tesi tingué com a objectiu la preparació i caracterització de nous materials moleculars que continguessin l'heterocicle de carbazole (part 1), l'avaluació de les seves propietats de transport de càrrega (part 2) i la seva aplicació en dispositius electrònics (part 3).

1. Materials. Es van preparar i caracteritzar nous compostos pertanyents a dos grups: derivats del carbazole no radicalaris, principalment basats en el nucli aromàtic d'N-fenilcarbazole i derivats del carbazole radicalaris, basats en estructures que combinen la unitat radicalària de tris(2,4,6-triclorofenil)metil i el fragment de carbazole. Es van determinar les propietats fotoluminiscents i electroquímiques dels diferents derivats i es van caracteritzar les seves fases cristall-líquid o vítries mijtançant diferents tècniques. Entre els materials preparats es van detectar des de cristalls líquids columnars que presentaven processos d'oxidació reversible fins a vidres moleculars amb capacitat de reduir-se reversiblement. A més, es va obtenir el primer radical discòtic que presenta l'electró desaparellat en el centre del nucli aromàtic. El comportament magnètic d'aquest radical variava en funció de la temperatura degut als canvis en la seva ordenació molecular.

2. Propietats de transport de càrrega. Es van avaluar els vidres moleculars per la tècnica de temps de vol xerogràfic (XTOF) i els cristalls líquids columnars per la tècnica de temps de vol (TOF). Els resultats obtinguts més rellevants indicaven que alguns dels compostos radicalaris actuaven com a vidres moleculars bipolars (transportardors de forats i electrons).

3. Dispositius electrònics. Es va observar un comportament de semiconductor tipus-p en alguns transistors de capa fina orgànics (OTFTs) basats en compostos radicalaris i en un derivat de l'N-fenilcarbazole. Es van preparar cel·les solars (OPVs) amb el radical N-carbazolilTTM que presentaren voltatges de circuit obert amb valors acceptables i comportaments simbàtics.

Geoquímica orgànica de conques lacustres fòssils

Tue, 12 Apr 2011 14:03:15 GMT

Geoquímica orgànica de conques lacustres fòssils Heras i Cisa, F. Xavier de las (Francesc Xavier) La memòria té dos apartats diferenciats. Al primer es caracteritzen des del punt de vista estructural bio-marcadors (o fòssils moleculars) com ara hidrocarburs alifàtics, alicílics i aromàtics, compostos oxigenats (alcohols, aldehids, cetones, àcids mono i dicarboxílics i hidroàcids) i sofrats (tiolans, tians, benziotofens i alquitiofens).

Alguns d'aquests biomarcadors es descriuen per primer cop com a cetoalcohols, alcandiols i hidroxiàcids substituïts en posicions centrals de la cadena i derivats dels àcids dicarboxílics. També es descriuen per primer cop, derivats tiofènics i tiolànics d'hidrocarburs hopànics.

En el segon capítol s'utilitzen els biomarcadors identificats, per a la caracterització de les aportacions predominants de matèria orgànica dins de les unitats lacustres de la regió nord-oriental de la Península Ibèrica: Campins (Oligocè Superior), Rubielos de Mora i Ribesalbes (Miocè Mitjà), Libros i Cerdanya (Miocè Superior).

A més, s'han reconegut a les conques diversos ambients deposicionals: anòxic, òxic, hipersalí i les seves transicions.

Finalment, s'han descrit noves etapes en els processos de diagènesi de triterpanoïdes d'orígen continental; esteroïdes i isoprenoïdes, així com de la fosfatogènesi.; La memoria tiene dos apartados diferenciados: en el primero se caracterizan desde el punto de vista estructural biomarcadores (o fósiles moleculares) tales como hidrocarburos alifáticos, alicílicos y aromáticos, compuestos oxigenados (alcoholes, aldehidos, cetonas, ácidos mono y dicarboxilicos e hidroxiacidos) y azufrados (tiolanos, tianos, benzotiofenos y alquiltiofenos).

Algunos de estos biomarcadores se describen por primera vez como cetoalcoholes, alcandioles e hidroxiácidos sustituidos en posiciones centrales de la cadena y derivados de los ácidos dicarboxílicos. También se describen por primera vez, derivados tiofénicos y tiolánicos de hidrocarburos hopánicos.

En el segundo capitulo se utilizan los biomarcadores identificados, para la caracterización de los aportes predominantes de materia orgánica dentro de las unidades lacustres de la región nororiental de la Península Ibérica: Campins (Oligoceno Superior), Rubielos de Mora y Ribesalbes (Mioceno Medio), Libros y Cerdanya (Mioceno Superior).

Además, se han reconocido en las cuencas distintos ambientes deposicionales: anóxico, óxico, hipersalino y sus transiciones.

Finalmente, se han descrito nuevas etapas en los procesos de diagénesis de triterpanoides de origen continental; esteroides e isoprenoides, así como de la fosfatogénesis.

Síndrome de l'oli tòxic: contribució a la seva etiologia mitjançant estudis xenobioquímics del 3-(Nfenilamino)-1,2-propandiol, La

Tue, 12 Apr 2011 14:03:13 GMT

Síndrome de l'oli tòxic: contribució a la seva etiologia mitjançant estudis xenobioquímics del 3-(Nfenilamino)-1,2-propandiol, La Martinez Cabot, Anna Diferents estudis epidemiològics han indicat els derivats mono- i diesterificats del 3-(N-fenilamino)1,2-propandiol (PAP) com a biomarcadors de les partides d'oli de colza que van causar la síndrome de l'oli tòxic (SOT), una intoxicació que va tenir lloc a Espanya al 1981, i que va provocar més de 400 morts i va afectar a més de 20,000 persones. Aquests esters del PAP poden ser hidrolitzats per part de la lipasa pancreàtica humana donant lloc a PAP en un últim estadi. Per aquest motiu, els estudis de metabolisme, tant de primera com de segona fase, s'han centrat en aquesta molècula. Així, incubacions de PAP en presència de microsomes hepàtics han mostrat que el CYP450 és capaç de bioactivar aquest compost donant lloc al corresponent derivat 4'-hidroxilat com a principal metabòlit. Aquest fenol derivat del PAP, però, és força inestable i es pot tornar a oxidar donant lloc a una espècie iminoquinònica altament reactiva, i per tant, de potencial toxicitat. En presència de molècules amb un grup tiol lliure, com són el glutatió o l'N-acetilcisteïna, aquesta iminoquinona derivada del PAP pot formar els corresponents tio-conjugats mitjançant una addició de Michael. En aquest cas, els conjugats es poden tornar a oxidar donant lloc als corresponents derivats iminoquinònics, els quals, en presència de glutatió o N-acetilcisteïna formen bis- i tris-adductes, però en absència d'aquests tiols isomeritzen a la corresponent base de Schiff i posteriorment s'hidrolitzen per donar lloc als corresponents conjugats derivats del 4-aminofenol juntament amb gliceraldehid. Aquest comportament es podria extrapolar a d'altres derivats del 4-aminofenol que continguin un CH2 adjacent al residu anilínic. Aquest seria el cas d'un dels possibles metabòlits de la 3-(N-fenilamino)alanina (PAA), un dels contaminants presents en els lots d'L-triptòfan responsables de la síndrome de l'eosinofília-miàlgia (SEM), una altra intoxicació de característiques similars a la SOT que va tenir lloc l'any 1989 als Estats Units i que va afectar a més de 1500 persones. Així, s'ha demostrat que la PAA en presència de microsomes de fetge humà pot ser metabolitzada pel CYP450 donant lloc al corresponent derivat 4'hidroxilat, el qual es pot re-oxidar fàcilment per formar el corresponent intermedi iminoquinònic i donar lloc posteriorment al 4-aminofenol i a la formilglicina. Aquest fet estableix un nou vincle d'unió entre ambdues síndromes, no només a través de la generació d'un compost comú de coneguda toxicitat (4-aminofenol), sinó també mitjançant la generació d'espècies carboníliques que podrien representar un factor de risc addicional.; Toxic Oil Syndrome (TOS) was a massive food intoxication episode that occurred in 1981 in central and northern Spain, causing more than 400 deaths and affecting more than 20,000 people. TOS was attributed to the ingestion of a rapeseed oil that had been adulterated with aniline and illegally refined for human consumption. Epidemilogical investigations established the mono- and diester derivatives of 3-(N-penylamino)-propane-1,2-diol as biomarkers of the toxic oil. These PAP esters can be hydrolyzed by pancreatic lipase leading finally to PAP. For this reason, metabolism studies have been focused in this molecule. Thus, PAP incubations in presence of liver microsomes have shown the capacity of CYP450 to bioactivate this compound giving rise to the 4'-hydroxylated derivative as the main metabolite. However, this phenol derivative is unstable and can be re-oxidated leading a highly reactive, and potentially toxic, quinoneimine specie. In presence of molecules with a free thiol group, as glutathione or N-acetylcysteine, this quinoneimine derivative can forme the corresponding thio-conjugate. However, these conjugates can be re-oxidated giving rise to the corresponding quinenimine derivatives, which in presence of glutathione or N-acetylcysteine lead to bis- and tris-conjugates, but in absence of thiols can isomerize to the corresponding Schiff base and then be hydrolyzed to lead the corresponding 4-aminophenol conjugates and glyceraldehyde. This behaviour could be extrapolated to other species with a CH2 adjacent to the anilinic residue. This could be the case of one of the possible metabolites of 3-(N-phenylamino)-alanine (PAA), one of the contaminants present in the L-tryptophan batches responsible for Eosinophilia-Myalgia Syndrome (EMS), another similar intoxication that took place in 1989 in US and that affected more than 1500 people. Thus, it has been demonstrated that PAA in presence of human liver microsomes can be metabolized by CYP450 to give rise the corresponding 4'-hydroxy derivative, which can be re-oxidated leading the corresponding quinoneimine intermediate and then 4-aminophenol and formyl glycine. This fact provides support of a linkage between EMS and TOS, not only by the generation of a final common toxic compound (4-aminophenol), but also by the concomitant release of carbonyl especies that could represent an additional risk factor.

Formació del motiu quàdruplex bi-loop amb oligonucleòtids lineals i aplicació a la ciclació assistida per motlle

Tue, 12 Apr 2011 14:03:13 GMT

Formació del motiu quàdruplex bi-loop amb oligonucleòtids lineals i aplicació a la ciclació assistida per motlle Viladoms Claverol, Júlia Els àcids nucleics poden existir a la natura en una varietat de formes estructurals potencialment rellevants per al funcionament i la regulació dels gens. Aquesta tesi doctoral versa sobre una estructura no canònica del DNA: l'estructura quàdruplex anomenada bi-loop. Es tracta d'un motiu que implica la interacció de dues cadenes que es disposen antiparal·lelament i es mantenen unides per quatre parells de bases intermoleculars. Els parells s'enfronten pel solc menor formant dues tètrades no planes. Aquest motiu havia estat observat en l'estructura cristal·logràfica d'un heptàmer lineal i en les estructures en solució de diversos octàmers cíclics.
Un dels objectius d'aquesta tesi doctoral era aprofundir en l'estudi del bi-loop per tal de determinar-ne els requeriments seqüencials i intentar observar-lo per primera vegada en solució amb oligonucleòtids lineals.
Inicialment s'estudià el motiu bi-loop heterolineal, format per un oligonucleòtid cíclic i un altre lineal, partint de l'heterodímer d+d. Mitjançant RMN, s'observà que la formació del complex heterolineal és més favorable quan l'oligonucleòtid lineal es troba tallat entre els nucleòtids aparellats. Tot i així, el seu extrem 3' és flexible i un dels parells de bases només es troba parcialment format. En tenir un oligonucleòtid lineal tallat pel llaç, sembla que també s'estructura en forma de bi-loop en presència del motlle cíclic, però aquesta estructuració es perd en allargar-ne els extrems.
Per altra banda, s'ha vist que el bi-loop pot estar estabilitzat per parells no canònics, com els GT. Les dades de RMN permeten afirmar que l'octàmer cíclic d s'estructura en forma de bi-loop estabilitzat per una tètrada GTGT directa i una GCGC desplaçada. Un altre octàmer cíclic, d, pot autoassociar-se de dues formes diferents donant lloc a dos dímers: un estabilitzat per dues tètrades mixtes GCGT desplaçades i el segon estabilitzat per una tètrada GTGT desplaçada i una GCGC desplaçada.
L'observació del motiu en fragments lineals en solució seria de gran importància com a pas previ per a establir-ne la rellevància biològica. Amb aquest objectiu es dissenyaren cinc seqüències lineals derivades d'octàmers cíclics que formen bi-loops força estables però que no poden formar estructures monomèriques. D'aquestes, només dues d'elles s'estructuren en solució en forma de bi-loop: d(TGCTTCGT) i d(TCGTTGCT). La seva estructura es va determinar mitjançant dinàmica molecular restringida i s'assembla molt a totes les estructures de la mateixa família. Aquests dímers, però, són molt menys estables que el seu anàleg cíclic degut al cost entròpic de doblegar les cadenes.
El segon objectiu d'aquesta tesi era emprar el motiu bi-loop com a motlle per a la ciclació assistida. Inicialment es va assajar la ciclació d'oligonucleòtids lineals fosforilats en un dels seus extrems en presència d'un motlle cíclic que afavorís la formació d'un motiu heterolineal, sense èxit. S'observà la massa del producte de ciclació, però aquest no es va poder aïllar, de manera que es conclou que el motiu no és prou estable o és massa flexible. Posteriorment es va assajar la ciclació d'oligonucleòtids lineals fosforilats en 3' que s'autoestructuren en forma de bi-loop. Usant EDC o bromur de cianogen es va poder observar la formació del motiu tant per espectrometria de masses com per electroforesi en gel de poliacrilamida.
Per últim, s'ha intentat aplicar la ciclació assistida per motlle a la fase sòlida, per superar les limitacions de mida del cicle i aprofitar els avantatges de treball i purificació de la fase sòlida, especialment el desancoratge selectiu de les cadenes. No s'ha pogut assolir l'objectiu desitjat degut a la dificultat d'activar un fosfat diester en un medi aquós.; Non-canonical forms of DNA may play important roles in gene function and regulation. This thesis is focused on a type of non-canonical quadruplex called bi-loop. The bi-loop results from interaction of two chains and it is stabilized by four intermolecular base pairs. The base pairs face each other through their minor groove sides giving rise to two non-planar tetrads. This motif has been observed in the crystal structure of a lineal heptamer and in the solution structures of several cyclic octamers.
In this thesis we wished to further define the sequence requirements for the bi-loop formation, and to observe it in solution with linear oligonucleotides for the first time. The study started with the so-called heterolineal complexes, formed by a cyclic octamer and a linear one. Using NMR, we observed that the formation of the bi-loop is favoured when the nick is between the base pairs, although the 3'-end is flexible. We also observed that the bi-loop can be stabilized by non-canonical base-pairs, such as GT. The cyclic octamers d and d form bi-loops stabilized by GT and GC pairs, giving rise to three new types of tetrads (direct GTGT, slipped GTGT and slipped GCGT).
Observation of the motif in solution with linear oligonucleotides would be very important to reinforce its potential biological relevance. For this purpose, five linear sequences that cannot form hairpins were designed. Two of these sequences were found to form a bi-loop motif in solution: d(TGCTTCGT) and d(TCGTTGCT). Their structures were solved by RMD and proved to be very similar to those formed by cyclic molecules, though less stable due to the entropic cost.
Secondly, we wanted to use the bi-loop motif as a template for assisted cyclization. We started with the heterolineal complexes and we were not lucky in achieving the ligation. In contrast, we succeeded in the cyclization of linear phosphorylated oligonucleotides that formed bi-loop homodimers.
Finally, the solid-phase template-directed cyclization of oligonucleotides was also assayed. We were not successful because of the difficulty in activating a phosphate diester moiety in an aqueous medium.

Sintesi de lligands monovalents i divalents semi-rígids d'avidina i estreptavidina i estudi de la seva interacció.

Tue, 12 Apr 2011 14:03:12 GMT

Sintesi de lligands monovalents i divalents semi-rígids d'avidina i estreptavidina i estudi de la seva interacció. Ayet Galcerà, Eva L'avidina i l'estreptavidina són proteïnes tetramèriques molt conegudes degut a la seva elevada constant d'associació (Ka ≈ 1015 M-1 i 2.5 x 1013 M-1 respectivament) al seu lligand natural, la biotina. Aquesta forta unió ha fet possible la utilització del sistema (estrep)avidina-biotina en moltes aplicacions biomèdiques. L'objectiu del present treball ha estat la síntesi de nous lligands d'avidina (Av) i estreptavidina (SAv) i l'estudi de la seva interacció. S'han sintetitzat lligands monovalents d'Av i SAv amb un sistema bicíclic de tipus [3.3.1], tant de tipus propandiurea (PDU), com dimetilpropandiurea (DMPDU) i s'ha demostrat que aquests lligands s'uneixen a les proteïnes Av i SAv. S'ha observat que aquests lligands presenten les següents característiques:

- El canvi de sistema bicíclic de DMPDU a PDU es tradueix en un augment de la constant d'associació tant a Av com a SAv.

- La introducció d'una cadena lateral de valerat sobre l'àtom de N per a generar l'enantiòmer (+) comporta un augment important de la constant d'associació (Ka) a SAv i Av, tant en el sistema de tipus PDU com en el de tipus DMPDU. En canvi, quan s'introdueix la cadena de valerat sobre el N per a generar l'enantiòmer (-), els canvis en la Ka són molt menors i de signe contrari, és a dir, hi ha un petit increment en el cas de la DMPDU, però una petita disminució en el cas de la PDU quan s'uneix a SAv. En canvi, amb Av es produeix sempre una disminució de Ka.

- En els lligands de tipus DMPDU, passar de tenir la cadena de valerat unida del C cap de pont a tenir-la unida al N del grup ureido com a enantiòmer (+), comporta un augment de la Ka, més important en Av que en SAv.

- En els lligands amb cadena de valerat unida al N, l'enantiòmer (+) té una major afinitat per Av i SAv que l'enantiòmer (-), tant en els lligands de tipus PDU, com en els de tipus DMPDU.

- En el compost DMPDU-C-C4-COOH, la derivatització de la cadena lateral d'àcid carboxílic en forma d'amida afecta poc a la seva Ka a SAv, però fa disminuir bastant la Ka en el cas d'Av.

- El compost (+)-PDU-N-C4-COOH és el que presenta major Ka, tant a Av com a SAv, essent inclòs superior a la del compost anàleg derivat del glicoluril (+)-Gril-N-C4-COOH.

Per algunes aplicacions pot resultar interessant l'ús de lligands divalents, els quals tenen dues unitats d'un lligand monovalent unides covalentment a través d'un espaiador. La longitud òptima de l'espaiador hauria de ser coneguda per tal d'evitar processos d'oligomerització. En aquest sentit pot resultar útil la utilització de lligands monovalents amb una moderada constant d'associació a Av i SAv, per tal d'obtenir lligands divalents reversibles. Amb aquests lligands es poden mesurar fàcilment les constants d'associació a Av i SAv, donant una indicació de com d'apropiat és l'espaiador per a cada proteïna amb la finalitat de formar el complex intramolecular. Amb aquest objectiu, s'han sintetitzat una sèrie de lligands, i s'ha mesurat la constant d'associació a SAv. La unitat monovalent d'aquests lligands es basa en el sistema bicíclic dimetilpropandiurea, el qual presenta una moderada constant d'associació (Ka = 2.8 x 105 M-1) per SAv. Els braços espaiadors dels lligands divalents eren o bé cadenes alifàtiques o bé cadenes de polièters d'etilenglicol, amb la formació de lligands que presenten una major constant d'associació per SAv que el lligand monovalent de referència.
La introducció de l'anell aromàtic a l'espaiador es tradueix en un augment significatiu de la constant d'associació a SAv, com a resultat de la preorganització del lligand divalent. Aquestes diferències han estat inferiors o pràcticament inapreciables per a Av.
Finalment s'han explorat noves rutes de síntesis de nous lligands divalents amb una part rígida més extensa que en els lligands anteriors.; ENGLISH VERSION:

TITLE OF THE THESIS: "Synthesis of monovalent and divalent semi-rigid ligands of avidin and streptavidin and study of their interaction"

SUMMARY: Avidin and streptavidin are tetrameric proteins well-known for their high binding affinity (Ka ≈ 1015 M-1 and 2.5 x 1013 M-1 respectively ) towards biotin, its natural ligand. This strong binding has allowed to use the (strept)avidin-biotin system in many biochemical applications. The aim of the present work was the synthesis of new ligands of avidin and streptavidin and the study of their interaction. New monovalent ligands with a bicyclic framework [3.3.1], of the type propanediurea (PDU) or dimethylpropanediurea (DMPDU) has been synthesized and proved to bind the proteins avidin and streptavidin. For some applications it might be interesting to use divalent ligands, i.e. those having two units of a monovalent ligand covalently linked via a spacer arm. In order to design these divalent ligands, the optimal spacer length should be known, otherwise oligomerization could be placed. More informative could be the use of divalent ligands having two units of a monovalent ligand of moderate binding affinity for avidin and streptavidin. With these reversible ligands it should be possible to easily measure the binding constants of the complexes with avidin and streptavidin, giving an indication of how appropiate a given spacer is for each protein in order to form the intramolecular complex.
For this purpose, a series of divalent ligands has been synthesized, and their binding affinity to streptavidin has been measured. The monovalent unit of these divalent ligands is based on the dimethylpropanediurea bicyclic framework, and shows a moderate binding affinity (Ka = 2.8 x 105 M-1) for streptavidin.
The spacer arms of the divalent ligands were either aliphatic or polyethers chains derived from ethylene glycol, with the former ligands showing a higher binding affinity for streptavidin than the monovalent ligand of reference.
Introduction of an aromatic ring into the spacer arm lead to a significant increase in the binding affinity for streptavidin, as a result of the preorganization of the divalent ligand. These semi-rigid divalent ligands have effective molarities of up to 2.7 M towards streptavidin, which means that they preferentially form of the divalent complex (intramolecular binding) with streptavidin in a broad range of concentrations up to their effective molarity.
Several ways for the synthesis of new divalent ligands with a more extended rigid part were explored.

Use of calix[4]arenes to recover the self-assembly ability of mutated p53 tetramerization domains

Tue, 12 Apr 2011 14:03:11 GMT

Use of calix[4]arenes to recover the self-assembly ability of mutated p53 tetramerization domains Gordo Villoslada, Susana Protein-protein interactions are essential in biological processes and thus, they have become very promising therapeutic targets. Nevertheless, the artificial modulation of protein complexes remains a challenge. Since most work to date has been focused on the inhibition of protein-protein interactions, there is little precedent on the design of molecules which can induce, stabilize or recover the oligomerization state of proteins. In this context, the system comprised of the tetramerization domain of protein p53 (p53TD) and its oncogenic mutants with defective oligomerization properties is an outstanding case of study for the design and evaluation of molecules which can recover the tetrameric structure.
Through a collaboration with Prof. Javier de Mendoza, a family of para-guanidinomethyl-calix[4]arenes able to interact simultaneously with the four monomers of the p53 tetramerization domain was rationally designed; hence, the interaction with these compounds would stabilize the whole tetrameric assembly.
In order to evaluate experimentally said calix[4]arenes, three natural oncogenic mutants of the p53TD with defective assembly abilities were biosynthesized. Namely, they are: G334V, R337H and L344P.
Once synthesized and purified the calix[4]arenes compounds, their molecular recognition properties were tested through a battery of biophysical techniques, including nuclear magnetic resonances (on both the protein and the ligand), circular dichroism, differential scanning calorimetry, crystallography, mass spectrometry and chemical cross-linking. The results clearly show that these calix[4]arenes interact with the proteins as intended and, the most important, they can thermally and kinetically stabilize the tetrameric state.
These results are the perfect evidence of the proof-of-concept initially sought: a little synthetic ligand can stabilize the oligomeric state of proteins which are structurally defective. In addition, the study of several ligands with different functionalizations provides further understanding about the basis of molecular recognition events. On the one hand, the guanidinium group has a vital role for high affinity interactions. On the other hand, structural flexibility, in both the protein and the ligand, enables the molecules to adopt the optimal conformation for the tightest interaction, thereby underscoring the ambiguous and unpredictable role of the entropy in interaction processes.; Las interacciones proteína-proteína son esenciales en muchos procesos biológicos y por ello resultan dianas terapéuticas muy prometedoras. Sin embargo, modular artificialmente complejos proteicos resulta todavía un gran reto. Hasta la fecha, los esfuerzos se han dirigido básicamente hacia la inhibición de interacciones proteína-proteína; pocos precedentes describen el diseño de moléculas que puedan inducir, estabilizar o recuperar el estado oligomérico de proteínas. En relación a lo último, el sistema formado por el dominio de tetramerización de la proteína p53 (p53TD) y sus mutantes oncogénicos con oligomerización defectuosa representa un excelente modelo para el diseño y la evaluación de moléculas que puedan recuperar el estado tetramérico nativo.
En colaboración con el Prof. Javier de Mendoza, se diseñaron racionalmente compuestos para-guanidinometil-calix[4]arenos capaces de interaccionar con simultáneamente con las cuatros unidades que estructuran el dominio de tetramerización de p53, de tal modo que podrían estabilizar el estado oligomérico de la proteína.
Para la evaluación experimental de dichos ligandos calix[4]arenos, se biosintetizaron tres mutantes naturales de p53TD con tetramerización defectuosa: G334V, encontrado en cánceres de pulmón; R337H, asociado al carcinoma adrenocortical infantil; y L344P, asociado al síndrome Li-Fraumeni.
Tras la síntesis y purificación de los compuestos guanidinometil-calix[4]arenos, sus capacidades de interacción con las proteínas se estudiaron por técnicas biofísicas, que incluyen resonancia magnética nuclear (sobre la proteína y sobre el ligando), dicroismo circular, calorimetría diferencial de barrido, calorimetría isotérmica de titulación, cristalografía, espectrometría de masas y entrecruzamiento químico. Los resultados muestran claramente que los calix[4]arenos pueden interaccionar con las proteínas tal y como se habían diseñado; en consecuencia, estos ligandos son capaces de estabilizar térmica y cinéticamente las proteínas mutantes, recuperando así su estado tetramérico.
Estos resultados son la perfecta prueba del concepto inicialmente planteado: un pequeño ligando sintético diseñado puede estabilizar el estado oligomérico de proteínas estructuralmente defectuosas. El estudio de varios ligandos con diferentes grupos funcionales también pone de manifiesto otros fenómenos de particular relevancia en el campo del reconocimiento de superficies proteicas. Por una parte, el grupo guanidinio tiene un papel clave para la afinidad de la interacción. Por otra parte, la flexibilidad estructural de ambos componentes: la proteína y el ligando, permite que se establezcan interacciones más estrechas y fuertes, lo que refleja el papel tan ambiguo e impredecible de la entropía en procesos de interacción.

New Protecting Groups for the Synthesis of Complex Peptides

Tue, 12 Apr 2011 14:03:09 GMT

New Protecting Groups for the Synthesis of Complex Peptides Isidro Llobet, Albert The increasing importance of peptides as drugs creates the necessity of new methodologies for the synthesis of complex peptides. This PhD thesis has been focused on the development of new protecting groups (including new linkers) for peptide synthesis. The work done has solved several problems in peptide synthesis making it more versatile. These are some of the results obtained:

- The removal conditions of the pNZ group as α-amino and Orn and Lys side chain protector have been optimized. These optimized conditions make pNZ orthogonal to the most used protecting groups in the Fmoc/tBu solid phase peptide synthesis strategy (Fmoc, Boc and Alloc) and minimize its most important side reactions such as formation of diketopiperazines, aspartimides and removal of the α-Fmoc group. The use of the pNZ group allows also the synthesis of complex and biologically interesting peptides such as the antitumoral peptide Kahalalide F.

- A new protecting agent, the Fmoc-2-mercaptobenzothiazole (Fmoc-MBT), has been developed. It prevents side reactions in the synthesis of Fmoc-amino acids.

New protecting groups developed:

- p-Nitromandelic linker (pNM): it is useful for the synthesis of peptides and depsipeptides using the Boc/Bn strategy.
- Backbone protectors (3,4-ethylenedioxythenyl (EDOTn) and 1-methyl-3-indolylmethyl (MIM)): they improve some of the poperties of the present backbone protectors such as their difficult elimination and steric hindrance.
- Phenyl-EDOTn derivatives as super acid labile carboxylic acid protecting groups.
- 1,2-dimethylindole-3-sulfonyl (MIS) as a protector of the side chain of arginine: it is much more acid labile than the present protecting groups and it is compatible with tryptophan containing peptides.; Els pèptids estan cobrant una importància creixent com a fàrmacs i això fa necessàries noves eines per a la seva síntesi. Aquesta Tesi Doctoral se centra en el desenvolupament de grups protectors per a la síntesi de pèptids complexos. Aquests protectors poden ser molècules petites lliures o unides a suports polimèrics. En el darrer cas s'anomenen espaïadors bifuncionals.

L'impuls decisiu per a la química de pèptids va ser el desenvolupament de la metodologia de fase sòlida per part de Merrifield als anys 60. L'estratègia original de Merrifield es denomina Boc/Bn (tert-butiloxicarbonil/benzil). En ella el grup α-amino dels aminoàcids està protegit pel grup Boc, làbil a àcid trifluoroacètic (TFA), i les cadenes laterals dels aminoàicds estan protegides amb protectors de tipus benzílic, eliminats al escindir el pèptid de la resina amb àcids forts, en general HF. Actualment, però, l'estratègia més usada es la Fmoc/tBu (9- fluorenilmetoxicarbonil/tert-butil) ón el grup α-amino es protegeix amb el grup Fmoc, làbil a bases, i les cadenes laterals amb grups de tipus tert-butil, eliminats al escindir el pèptid de la resina amb TFA.

El treball realitzat en aquesta Tesi ha permès resoldre alguns dels problemes actuals en síntesi de pèptids aconseguint fer-la més versàtil. En concret:

- S'han millorat les condicions d'eliminació del grup pNZ com a protector d'α-amino i de les cadenes laterals d'Orn i Lys. Aquestes condicions el fan ortogonal als protectors més usats en síntesi de pèptids (Boc, Fmoc y Alloc) i minimitzen les reaccions secundàries associades a la síntesi de pèptids en fase sòlida mitjantçant l'estratègia Fmoc/tBu, com la formació de dicetopiperazines, aspartimides i l'eliminació del grup α-Fmoc. L´ús del prup pNZ permet a més l'accés a estructures peptídiques complexes així com el desenvolupament de noves estratègies de síntesi de pèptids d'elevat interès biològic com el pèptid antitumoral Kahalalide F.
- S'ha desenvolupat un nou agent protector, el Fmoc-2-mercaptobenzotiazole (Fmoc-MBT), que permet la síntesi de Fmoc-aminoàcids evitant les reaccions secundàries associades als reactius actuals.

Nous protectors desenvolupats:

- Espaïador bifuncional p-nitromandèlic (pNM): és útil per a la síntesi de pèptids i depsipèptids mitjantçant química Boc/Bn.
- Protectors d'amides de l'esquelet peptídic (3,4-etilendioxi-2-tenil (EDOTn) y 1-metil-3- indolilmetil (MIM)): milloren algunes de les propietats dels protectors actuals com la seva difícil eliminació i el seu impediment estèric.
- Derivats del fenil-EDOTn com a grups protectors d'àcids carboxílics molt làbils a medi àcid (estàndar i espaïadors bifuncionals).
- 1,2-dimetilindole-3-sulfonil (MIS) com a protector de la cadena lateral de l'arginina molt més làbil a medi àcid que els protectors actuals i compatible amb pèptids que contenen triptòfan. ; RESUMEN EN CASTELLANO

Los péptidos están cobrando cada vez más importancia como fármacos y esto hace necesarias nuevas herramientas para su síntesis. La presente Tesis Doctoral se centra en el desarrollo de grupos protectores para síntesis de péptidos complejos. Estos protectores pueden se moléculas pequeñas o unidas a soportes poliméricos. En este último caso se denominan espaciadores bifuncionales.

El impulso decisivo para la química de péptidos fue el desarrollo de la metodología de fase sólida por parte de Merrifield en los años 60. La estrategia original de Merrifield, se denomina Boc/Bn (tert-butiloxicarbonilo/benzilo). En ella el grupo α-amino de los amino ácidos está protegido con el grupo Boc, lábil a ácido trifluoroacético (TFA), y las cadenas laterales de los amino ácidos están en general protegidas con protectores de tipo benzílico, eliminados al escindir el péptido de la resina con ácidos fuertes, generalmente HF. Sin embargo, en la actualidad, la estrategia más usada es la Fmoc/tBu (9-fluorenilmetoxicarbonilo/tert-butilo) , en la cual el grupo α-amino se protege con el grupo Fmoc, lábil a bases y las cadenas laterales con grupos de tipo tert-butilo, eliminados al escindir el péptido de la resina con TFA.

El trabajo realizado en la presente Tesis ha permitido resolver algunos de los problemas actuales en síntesis de péptidos haciéndola mas versátil. Concretamente:

- Se han mejorado las condiciones de eliminación del grupo pNZ como protector del α-amino y de las cadenas laterales de Orn y Lys. Estas condiciones lo hacen ortogonal a los protectores más usados en síntesis de péptidos (Boc, Fmoc y Alloc) y minimizan reacciones secundarias asociadas a la síntesis de péptidos en fase sólida mediante la estrategia Fmoc/tBu, como la formación de dicetopiperazinas, aspartimidas y la eliminación del grupo α-Fmoc. El uso del grupo pNZ permite además el acceso a estructuras peptídicas complejas así como el desarrollo de nuevas estrategias de síntesis de péptidos de elevado interés biológico como el péptido antitumoral Kahalalide F.

- Se ha desarrollado un nuevo agente protector, el Fmoc-2-mercaptobenzotiazol (Fmoc-MBT), que permite la síntesis de Fmoc-amino ácidos evitando las reacciones secundarias asociadas a los reactivos actuales.

Nuevos grupos protectores desarrollados:

- Espaciador bifuncional p-nitromandélico (pNM): es útil para la síntesis de péptidos y depsipéptidos mediante química Boc/Bn.

- Protectores de amidas del esqueleto peptídico (3,4-etilendioxi-2-tenil (EDOTn) y 1-metil-3- indolilmetil (MIM): mejoran algunas de las propiedades de los protectores actuales, com su difícil eliminación y su impedimento estérico.

- Derivados del fenil-EDOTn como grupos protectores de ácidos carboxílicos muy lábiles a medio ácido (estándar y espaciadores bifuncionales).

- 1,2-dimetilindole-3-sulfonil (MIS) como protecor de la cadena lateral de la arginina mucho más lábil a medio ácido que los protectores actuales y compatible con péptidos que contienen triptófano.

Estudi de les mesofases líquido-cristal·lines columnars en compostos porfirínics derivats de l'hemina

Tue, 12 Apr 2011 14:03:08 GMT

Estudi de les mesofases líquido-cristal·lines columnars en compostos porfirínics derivats de l'hemina Segade Rodríguez, Antonio A la present Tesi s'ha dut a terme la síntesi i la caracterització de les propietats líquido-cristal·lines, també denominades mesomorfisme, d'una sèrie de compostos porfirínics derivats del producte natural i comercial hemina (clorur de ferriprotoporfirina IX). Per als compostos amb una estructura general corresponent a la d'un èster tetrakis(3,5-dialquiloxifenílic) de la 31,32,81,82-tetradehidrocoproporfirina III, el mesomorfisme termotròpic, observat pot ser explicat a partir de la formació de dues mesofases de tipus columnar hexagonal denominades Colh1 i Colh2. La caracterització habitual del mesomorfisme mitjançant les tècniques de MOP (Microscòpia Òptica amb llum Polaritzada), DSC (calorimetria diferencial d'escombratge, Differential Scanning Calorimetry) i DRX (Difractometria de Raigs X), combinada amb estudis addicionals de modelatge molecular i d'homoassociació en solució mitjançant les espectroscòpies d'UV-VIS i 1H RMN, permet determinar l'organització de les molècules en cada una de les mesofases. A la mesofase Colh2, les molècules adopten una conformació "plana", que permeten un millor establiment d'interaccions π-π intermoleculars; a la mesofase Colh1, en canvi, les molècules adopten conformacions energèticament més favorables, que permeten alhora l'establiment d'interaccions CH/π intermoleculars per a la formació d'associacions trimoleculars dins dels apilaments columnars de la mesofase. Els experiments emprant la DSC, a més, mostren que la cinètica de la transició entre les mesofases Colh1 i Colh2, quan es donen en un mateix compost, ocorre d'una manera ràpida en el sentit d'escalfament, mentre que la conversió de la mesofase Colh2 en la mesofase Colh1 en refredar necessita d'un temps de repòs de l'ordre d'hores per a completar-se.

La caracterització dels nous èsters tetrakis(3,5-dialquiloxifenílics) sintetitzats en la present Tesi també permet avaluar la influència que certs factors estructurals, com ara la metal·lació de l'anell de porfirina, l'ús de cadenes alquíliques laterals de curta llargària o la introducció de punts de ramificació a les cadenes alquíliques, exerceixen sobre el mesomorfisme observat. De la mateixa manera, també s'estudia l'efecte de la mescla d'aquests compostos amb un compost orgànic acceptor d'electrons, la 2,4,7-trinitro-9-fluorenona (TNF).

Finalment, al present treball es duu a terme el disseny i l'estudi de la síntesi de compostos tetraporfirínics anulars amb potencials propietats líquido-cristal·lines. Tot i que no s'ha aconseguit sintetitzat els compostos objectiu, els estudis han permès desenvolupar una metodologia per a la separació dels isòmers de l'èster dimetílic de la bromodeuteroporfirina, així com la identificació inequívoca de cada un d'ells, gràcies a l'estudi de l'espectre de RMN bidimensional NOESY de derivats sintetitzats a través de la reacció de Heck-Mizoroki amb compostos estirènics para-substituïts.; In the present Thesis, the synthesis and characterization of the liquid-crystalline properties (or mesomorphism) of a series of porphyrin compounds has been carried out. The compounds are derived from commercially available natural product hemin (ferriprotoporphyrin IX chloride), and their general structure is a 31,32,81,82-tetradehydrocoproporphyrin tetrakis(3,5-dialkyloxyphenyl) ester. The observed mesomorphic behaviour can be explained by the formation of two columnar hexagonal mesophases labeled as Colh1 and Colh2. The usual characterization of the mesomorphic behaviour by POM (Polarized Optical Microscopy), DSC (Differential Scanning Calorimetry) and XRD (X-Ray Diffractometry), combined with additional studies of molecular modeling and homoassociation in solution by UV-VIS and 1H NMR spectroscopy, allows to determine the organization of molecules in both mesophases. In the Colh2 mesophase, molecules attain a "flat" conformation, with a better establishment of intermolecular π-π stacking interactions; on the other hand, in the Colh1 mesophase molecules attain energetically more favourable conformations that allow the establishment of intermolecular CH/π bridges, which lead to the formation of trimolecular associations within the columnar stacks of the mesophase. Moreover, additional DSC experiments show that the transition between mesophases Colh1 and Colh2, when formed by the same compound, proceeds through different kinetics: while it is fast when heating from the Colh1 to the Colh2 mesophase, the conversion from the Colh2 to the Colh1 mesophase on cooling needs several hours to be complete.

The characterization of new tetrakis(3,5-dialkyloxyphenyl) esters in the present work has also allowed the influence that certain factors such as the metalation of the porphyrin ring, the shortening of the side alykl chains or the introduction of branching points in the chains, exert on the observed mesomorphic behaviour. The effect on mixing the compounds with an electronic acceptor organic compound, 2,4,7,-trinitro-9-fluorenone (TNF) has also been studied.

Finally, the design and the attempt of the sythesis of tetraporphyrin macrocycles with potential liquid-crystalline properties has been also carried out. Altough the target compounds could not be obtained, the present work has allowed the developement of a metodology for the separation of isomeric bromodeuteroporphyrin dimethyl esters, as well as the unequivocal identification of each one of them by means of the bidimensional NOESY NMR spectra of derivatives, obtained by the Heck-Mizoroki coupling with "para"-substituted styrenic compounds.

Síntesi asimètrica de productes amb interès farmacològic a partir d'epoxialcohols insaturats.

Tue, 12 Apr 2011 14:03:08 GMT

Síntesi asimètrica de productes amb interès farmacològic a partir d'epoxialcohols insaturats. Alegret Molina, Carlos En la present Tesi Doctoral es descriu la síntesi enantioselectiva de compostos amb un cert interès farmacològic, mitjançant la síntesi asimètrica utilitzant catalitzadors quirals.

La reacció clau per assolir els intermedis quirals necessaris és l'epoxidació asimètrica de Sharpless, que realitzem sobre un alcohol al·lílic que conté a més alguna insaturació addicional. Aquesta reacció permet obtenir epoxialcohols quirals amb elevats excessos enantiomèrics (generalment 90-95% ee), dóna accés als dos possibles enantiòmers segons la naturalesa del tartrat utilitzat (si és de configuració L o D) i s'ha pogut realitzar a escala multigram (50-100 g).

A continuació, l'obertura regioselectiva dels epoxialcohols amb nucleòfils nitrogenats dóna lloc a 3-amino-1,2-diols (mitjançant les metodologies desenvolupades per Sharpless i Croti) o 2-amino-1,3-diols (gràcies a la metodologia desenvolupada per Roush i col·laboradors) insaturats, uns sintons adients per a l'obtenció d'una gran diversitat de productes naturals. Per una banda, la estereoespecificitat de les obertures permet obtenir aquests sintons amb una estereoquímica ben definida. D'altra banda, la insaturació addicional que contenen permet l'obtenció de productes cíclics gràcies a reaccions com la ciclació de ring-closing metathesis, o mitjançant oxidacions i posteriors ciclacions per atac nucleòfil intramolecular.

Gràcies a la utilització d'aquestes estratègies, i a la posterior transformació de la funcionalitat aminodiol, en la present Tesi Doctoral s'han obtingut diversos productes farmacològicament interesants, com ho són aminoalcohols i aminoàcids cíclics. Per una banda, a partir de 3-amino-1,2-diols insaturats s'han pogut obtenir: i) tots els possibles diastereòmers de les 4-desoxi-3-conduramines protegides, així com una nova família de desoxiinosamines (concretament 6-desoxi-5-aminociclitols), tots ells aminocarbasucres (potencials inhibidors de glicosidases); ii) l'àcid trans-4-metilpipecòlic (component de potents inhibidors de la trombina); iii) 6-alquilpipecolats de metil, i per posterior transformacions, la indolizidina trans-209D (un alcaloide present en la secreció de granotes neotropicals, i que actuen com a bloquejadors de la transmissió neuromuscular). D'altra banda, i a Partir de 2-amino-1,3-diols insaturats, s'ha pogut obtenir l'àcid trans-3-hidroxipipecòlic, i s'ha començat a investigar un nou accés a azasucres tipus (desoxi)azapiranosa. Finalment, també s'ha desenvolupat una nova estratègia eficient per a l'obtenció, a escala multigram, d'aminoàcids insaturats (al·lilglicines) N-Boc i Fmoc protegits, que són uns compostos de gran interès en la síntesis de pèptids modificats.

Entre les diferents reaccions que s'han fet servir per dur a terme aquestes transformacions, destaquem la utilització d'addicions de diferents tipus de reactius organometàl·lics, reduccions i dihidroxilacions diastereoselectives, ciclacions per ring¬closing metathesis, ciclacions per desplaçament nucleòfil i oxidacions al·líliques, entre d'altres.; This work is directed to the asymmetric synthesis of pharmacologically interesting compounds from unsaturated epoxialcohols.
The starting unsaturated epoxialcohols are obtained by Asymmetric Sharpless Epoxidation, from unsaturated allyl alcohols. This reaction is characterized by: i) two new chiral centers are generated; ii) only catalytic quantities of the chiral reagent are needed; iii) the two possible enantiomers can be easily obtained, depending on the chiral reagent used; iv) is selective for allyl alcohols. It gives generally compounds with high optical purity (90-95% ee), and has been used in multigram scale (50-100 g).
The general strategy used in this work is based on the regioselective ring opening of these unsaturated epoxyalcohols with nitrogenated nucleophiles; whereas the utilization of Sharpless or Crotti's methodologies has yield 3-amino-1,2-diols, the Roush strategy gave 2-amino-1,3-diols, containing an additional unsaturation. This additional double bond has been used for the obtaining of cyclic products as amino alcohols (amino sugars) or amino acids with pharmacological interest. This has been done using the ring-closing metathesis or by oxidation/activation followed by intramolecular nucleophilic displacement.
Following this strategy, and by transformations of the aminodiol functionality, we present in this work the obtaining of desoxyconduramines and desoxyinosamines (aminocyclitols, a type of aminocarbasugars); pipecolic acid derivatives such as the trans-3-hydroxypipecolic or trans-4-methylpipecol acids, as well as 6-alkyl pipecolates; the indolizidine trans-209D; and unsaturated amino acids (allylglycines) N-Boc and Fmoc protected. Finally, a new access to iminosugars (desoxyazapiranose type) has been investigated.
The key steeps in these reactions include diastereoselective organometallic additions, reductions and dihydroxylation, cyclizations by RCM or by intramolecular nucleophilic displacement, etc.

Estudio teórico y experimental de cetoximas y aldononitrilos peracetilados

Tue, 12 Apr 2011 14:03:07 GMT

Estudio teórico y experimental de cetoximas y aldononitrilos peracetilados Velasco Castrillo, Dolores El estudio de los azúcares libres, sea cual sea el método a utilizar, genera principalmente un problema que es la coexistencia en solución de más de una estructura (formas abiertas, cíclicas..) para la misma sustancia. Nuestra idea se basa en utilizar un único tipo de derivados versátiles, de los que sea factible extraer información por aplicación de todas las técnicas posibles. El presente estudio se ha realizado sobre los aldononitrilos peracetilados (PAAN), y las cetoxinas peracetiladas (PAKO) producidas simultáneamente en el mismo sistema de reacción y que conservan la total identidad de las aldosas y las cetonas de partida. Sobre estos derivados se ha llevado a cabo un estudio analítico por cromatografía de fases y cromatografía líquida de alta resolución, así como se ha desarrollado un método de identificación estructural de azúcares, específicamente de aldosas. En resumen, los resultados más relevantes obtenidos son:

1. Los aldononitrilos peracetilados (PAAN) y cetoxinas peracetiladas (PAKO) son derivados de los monosacáridos que desde todos los puntos de vista de su comportamiento cromatográfico, cromatografía de gases o cromatografía líquida, estabilidad, purificación, comportamiento en espectrometría de masas y resonancia magnética nuclear y estudio conformacional teórico por aplicación de la Mecánica Molecular, han demostrado ser adecuados para el fin propuesto, es decir, disponer de un método de asignación estructural de azúcares.

2. Se ha completado lo descrito para la cromatográfia de gases-espectrometría de masas de los aldononitrilos peracetilados con su extensión a todos los derivados de monosacáridos de tres a seis átomos de carbono, y a la utilización de columnas capilares. Las cetoxinas peracetiladas se han estudiado en menor extensión debido a la no disponibilidad comercial de numerosas cetosas. Se han determinado condiciones cromatográficas que permiten la separación total de todos los compuestos estudiados.

3. El principal problema que presenta la cromatografía líquida de alta resolución en su aplicación a los derivados elegidos radica en las columnas disponibles en el mercado. Ninguna de ellas, de polaridad ordinaria, fase reversa, polaridades intermedias, aquirales o quirales, ha permitido una resolución aceptable para la totalidad de los productos estudiados. Sí se han logrado condiciones, en especial en columnas del tipo C-18, para separar de modo razonable mezclas de hasta siete compuestos distintos, lo que mejora la mayoría de los trabajos descritos hasta la fecha.

4. Los azúcares sin previa derivación presentan grandes problemas a la hora de su estudio cromatográfico por cromatografía líquida de alta resolución, hasta el punto de que, entre las columnas ensayadas por nosotros, incluso la más específica teóricamente diseñada para este tipo de análisis (columna de intercambio catiónico), es incapaz de resolver mezclas sencillas de monosacáridos.

5. Se ha preparado una nueva fase estacionaria quiral por anclaje del aminoácido L-treonina a una aminosílice, aplicando los métodos propios de la síntesis de péptidos en fase sólida. Esta preparación ha presentado dificultades suplementarias debido a la restricción del rango de pH que plantea el soporte sólido utilizado. La fase estacionaria así preparada ha presentado un comportamiento cromatográfico análogo a los aminosílices convencionales, sin mejorar la resolución de la separación de los aldonomitrilos y cetoxinas peracetiladas, ni ha resultado útil en la resolución de las mezclas racémicas ensayadas.

6. Se han registrado, interpretado y determinado las constantes de acoplamiento de diecinueve diferentes aldonomitrilos y cetoxinas peracetiladas.

7. Se ha ampliado el campo de aplicación del programa de Mecánica Molecular (MM2) por parametrización de las constantes necesarias relativas a la presencia de un grupo ciano con un grupo acetoxi. Para esta parametrización se han empleado los datos estructurales y conformacionales de ventiuna moléculas, así como se han calculado por MNDO datos análogos para otras once moléculas cuyos valores no se encontraban en la literatura.

8. Los datos de las constantes anteriormente citadas se han empleado, junto con las ya incluidas en el programa MM2, para la determinación de las poblaciones conformacionales relativas de treinta aldononitrilos peracetilados, que abarcan desde los derivados de las aldotetrosas a los de la aldoheptosas, inclusive. Los datos obtenidos han servido, además, para el análisis conformacional de estos compuestos.

9. A partir de los datos conformacionales anteriores se ha aplicado la ecuación de Altona para predecir las constantes de acoplamiento vecinales de estos sistemas. Dado que la concordancia hallada era limitada, se ha reparametrizado dicha ecuación por aplicación del programa KEONE, obteniéndose a partir de estos nuevos parámetros una concordancia del 100% entre los valores teóricos y los experimentales de acuerdo con el criterio de desviación estándar "r.m.s".

10. Por último, como resultado del presente trabajo se dispone de un método de determinación estructural de aldosas, tal que por formación de sus aldononitrilos peracetilados, estudio cromatográfico por cromatografía de gases y cromatografía líquida de alta resolución, espectrometría de masas, determinación de las constantes de acoplamiento vecinales y correlación de estas constantes con las calculadas teóricamente por aplicación de la Mecánica Molecular y la ecuación de Altona reparametizada, se está en condiciones de reconocer la aldosa de partida. Este método se ha puesto a punto con las aldosas de cuatro a seis átomos de carbono y es de aplicación práctica para aldosas de mayor tamaño.; In the present dissertation, the paracetylated hetooxines and aidononitriles are proposed as adequate derivatives to analyse sugar mixtures. They are stable and easy made derivatives that conserve all the structural features of the parent sugar. There are two main parts in the dissertation. The first one is referred to the analysis of sugar mixtures by using chromatographic methods as gas chromatography and high performance liquid chromatography. Good resolutions are obtained using capillary columns (SE-54) for gas chromatography. This technique has been employed coupled with mass spectrometry, which gives quickly information about the nature of the sugar (aldose or ketose) and the length of the hydrocarbon chain. Several columns have been studied as stationary phases for the separation of this kind of compounds by HPLC. Better resolutions are obtained with reverse phases. A new chiral stationary phase for HPLC has been syntetized anchoring the aminoacid threonine to an aminophase. This synthesis has been done following the methodology of synthesis of peptides in solid phase. The second part is related with the structural study of these compounds creating a correlation between experimental coupling constants between vicinal hydrogens, calculated ones and configuration. Firstly, coupling constants of peracetylated aldononitriles of four, five, six carbon atoms in the hydrocarbon chain, as well those of the D-glycero-D-gulo-hetpononitrile, have been determinated. Secondly, theoretical coupling constants have been calculated applying the Altona' equiation to the different confirmations estimated for each compound. Previously, a conformational analysis has been done using the Molecular Mechanics approach (MM2). It was necessary to parametrize this program previously to its use. Now the force field of MM2 has been enlarged, being possible to calculate structures and conformational energy differences of cyano compunds with ester groups in positions. Finally, the comparison of the experimental data, H,H vicinal coupling constants, with the calculated one has proved this is a good method for total identification of aldoses.

Estudis sobre els derivats del 3-(N-fenilamino)-1,2-propandiol (PAP), compostos relacionats amb la síndrome de l'oli tòxic

Tue, 12 Apr 2011 14:03:06 GMT

Estudis sobre els derivats del 3-(N-fenilamino)-1,2-propandiol (PAP), compostos relacionats amb la síndrome de l'oli tòxic Escabrós Cuberes, Jordi Les malalties de transmissió alimentària, especialment les que posen en perill la vida, incideixen en un dels requisits bàsics per a la salut i el benestar de les persones: la necessitat d'aliments innocus i exempts de contaminació. Aquestes tipus de malalties han estat presents durant tota la història i en la societat actual han en alguns casos esdevingut un important problema de salut pública. El principal factor que ha contribuït a aquesta problemàtica és la globalització, la qual permet que de forma ràpida i extensa les intoxicacions alimentàries puguin afectar la població. La síndrome de l'oli tòxic (SOT) que va aparèixer repentinament a Espanya l'any 1981 va afectar a més de 20.000 persones i va provocar més de 400 morts. Estudis epidemiològics i d'anàlisi química d'olis relacionats amb la SOT van relacionar la malaltia amb el consum d'oli de colza desnaturalitzat amb anilina, refinat il·legalment, barrejat amb altres olis i venut com a comestible. Tot i que 25 anys més tard es continua sense identificar els veritables agents causants de la intoxicació, es coneix que les anilides dels àcids grassos són bons biomarcadors de l'oli adulterat i que els derivats acilats del 3-(fenilamino)propan-1,2-diol (PAP) ho són de l'oli tòxic. Per aquest motiu, aquests darrers composts han estat senyalats com els principals sospitosos d'haver causat la intoxicació i així es justifica l'interès que ha desvetllat el seu estudi en el últims anys.
Els estudis realitzats en la present tesi han estat centrats en realitzar noves aportacions relacionades amb la SOT, les quals es poden resumir en tres punts. Per una banda s'ha dut a terme l'obtenció d'un model d'oli tòxic el qual reproduís de la forma més fidel els olis causants de la intoxicació. Aquests olis s'han obtingut amb concentracions d'anilides i de derivats del PAP de l'ordre dels associats amb la SOT. Per tal d'obtenir els nivells desitjats d'anilides i de derivats del PAP, s'ha desenvolupat un procés model de desodorització mitjançant el qual es controlaria l'efecte de les diverses variables que influeixen en la formació d'aquests derivats anilínics. Una altra aportació que s'ha realitzat és la síntesi d'estàndards de compostos de la família dels derivats del PAP els quals han estat identificats en els olis models realitzats en el nostre laboratori. Finalment s'ha dut a terme un estudi exhaustiu de la formació dels derivats anilínics en olis models, així com la seva interrelació i reactivitat en les condicions de desodorització i d'emmagatzematge, amb la finalitat de trobar una explicació a les diferències observades entre els olis tractats a Catalunya i els de Sevilla pel que fa a la seva composició química.; Toxic Oil Syndrome (TOS) was a food-born intoxication that occurred in Spain in 1981. It caused over 400 deaths and affected more than 20,000 people. TOS was attributed to the ingestion of rapeseed oil that had been adulterated with aniline, illegally refined and delivered for human consumption. Two chemical species derived from aniline have been identified in oil batches: fatty acid anilides, qualified as biomarkers of the adulterated oil, and fatty acid esters of 3-(N-phenylamino)propane-1,2-diol (PAP), considered toxic oil biomarkers. These compounds were generated by chemical processes during oil refining, specifically in the deodorization step, which involves treatment of the oil at high temperatures under vacuum to remove volatile contaminants.
Taking precedent into account, the initial objective of the present thesis was to reproduce on a laboratory scale the deodorization process that would have taken place at the refinery involved with TOS. Specifically, the production of refined, aniline-denatured rapeseed oils with a composition of aniline derivatives similar to that found in the toxic oil batches was attempted. Such model oils would then be used for conducting further studies in animals. On the other hand, we have synthetised a family of PAP derivatives that have been identified in laboratory-processed oils. Finally, we focused on the formation, the interactions and the reactivity between OOPAP, OPAP, and OA. Of particular interest was the interaction observed between OOPAP and OA. This relationship was investigated in more depth to evaluate its potential relevance to the final composition of the toxic oil model as well as to the toxicity of TOS.

Diseño, síntesis y estructura de dominios helicoidales. Influencia de la introducción de aminoácidos D.

Tue, 12 Apr 2011 14:03:06 GMT

Diseño, síntesis y estructura de dominios helicoidales. Influencia de la introducción de aminoácidos D. Granados Ramírez, Carmen Giovana 1) "Diseño, síntesis y caracterización de inhibidores de la fusión de VIH-1 análogos del péptido C34 de gp41 con D aminoácido"

En el proceso de fusión del virus del VIH-1 a la célula diana intervienen las proteínas de la cubierta viral gp120 y gp41. La gp120 al interaccionar con el receptor CD4 y co-receptores sufre un cambio conformacional que enseguida causa cambios en la estructura de gp41. Esta proteína sufre una reorganización que conduce al acercamiento entre la región N-terminal y la región C-terminal de gp41 aproximando las membranas celular y viral entre si. El péptido C34 tiene buenas propiedades como inhibidor de la fusión viral y forma complejos estables con el péptido N36 derivado de la región N-terminal de gp41. En este capítulo se discute el efecto de cambiar la quiralidad del péptido C34 total o parcialmente, para aumentar la estabilidad de este péptido frente a proteasas. Mientras los péptidos derivados de C34 con todo-D aminoácidos fueron incapaces de inhibir la fusión del VIH-1. Los péptidos heteroquirales, especialmente el péptido M3C34, son capaces de formar complejos estables con N36 e inhibir la fusión.

2) "Identificación de complejos heteroquirales entre péptidos todo-D y el fragmento N-terminal del dominio de B de la proteína A de Staphyloccus aureus"

La proteína A es un factor patogénico encontrado en la superficie del Staphylococcus aureus. Esta proteína es capaz de unirse al fragmento cristalizable de las inmunoglobulinas G. El dominio B, un trímero de hélices antiparalelas, es uno de los cinco dominios responsables de este reconocimiento. Péptidos derivados de la región N-terminal de este dominio no tienen una estructura estable en disolución. Sin embargo, la presencia de la de péptidos correspondientes a la región C-terminal del dominio forman complejos que aumentan el contenido helicoidal del sistema. En este capitulo se diseñó una quimioteca OBOC (del ingles "one bead one compound") de 4096 péptidos con aminoácidos D derivados de la secuencia de la hélice C-terminal el domino B, con el objetivo de identificar péptidos todo-D capaces de interactuar con el fragmento N-terminal del domino B y de formar complejos no covalentes heteroquirales.

3) "Síntesis, caracterización estructural y evaluación de la interacción con inmunoglobulina G de nuevos análogos del dominio B de la proteína A de Staphylococcus aureus"

Los fragmentos correspondientes a la hélice C-terminal y región N-terminal del domino B de la proteína A de Staphylococcus. aureus forman complejos que aumentan la helicidad del sistema. En nuestro grupo se identificaron dos péptidos derivados de la hélice C-terminal del dominio B que forman complejos con el fragmento N-terminal con mutaciones en los residuos Ser 44 y Leu 47. En esta parte se describe la caracterización estructural y evaluación de la actividad de los complejos no covalentes formados entre estos péptidos y el fragmento N-terminal del dominio B y los dominios enteros. Después de comprobar que el fragmento N-terminal interaccionaba con los análogos no naturales de la hélice C-terminal se sintetizaron los dos dominios análogos con las modificaciones encontradas en la región C-terminal (Ser44Phe Leu47Lys y Ser44Phe Leu47Val). El análisis de estructura por dicroísmo circular reveló que los análogos mostraban estructura helicoidal y eran térmicamente estables. Por resonancia de plasmon superficial se encontró que los análogos se unían a inmunoglobulina de conejo y al fragmento cristalizable de las inmunoglobulinas humano con una afinidad similar, aunque con cambios en las cinéticas de asociación y disociación. La información estructural de cada residuo se analizó por medio de resonancia magnética nuclear. Este estudio mostró que los dominios análogos conservan tres regiones helicoidales y de acuerdo a los experimentos de intercambio H/D se pliegan de forma similar al dominio natural.; This thesis is divided in three parts. The first part is about the design, synthesis and characterization of new peptide inhibitors of the HIV-1 fusion derived of the C-terminal region of gp41. In the second part was described the design and synthesis of a library of all-D peptide derived of the C-terminal region of B domain of protein A of Staphylococcus aureus to identify all-D peptides which could interact with the N-terminal fragment of B domain to get heteroquiral non covalent complexes. The third part is about the synthesis, structural characterization and activity evaluation of two new analogues en B domain of protein A of Staphylococcus aureus with mutations in Ser44 and Leu47.

Síntesi de nous catalitzadors per a reaccions d'organocatàlisi

Tue, 12 Apr 2011 14:03:05 GMT

Síntesi de nous catalitzadors per a reaccions d'organocatàlisi García-Delgado Banchs, Noemí INTRODUCCIÓ:
Un dels camps que recentment han experimentat un desenvolupament més intens en química orgànica és la catàlisi asimètrica. Dins de la catàlisi asimètrica, una de les àrees més estudiades en el nostre grup de recerca ha estat el desenvolupament de lligands per a diverses reaccions estereoselectives. En la present tesi es va voler ampliar l'ús de 1,2-aminoalcohols com a building blocks per a noves aplicacions i per això, es va requerir primer una síntesi eficient. Un cop optimitzada aquesta síntesi es procedí a l'estudi d'aquestes molècules com a nous catalitzadors per a reaccions d'organocatàlisi.

SÍNTESI DE β-AMINO ALCOHOLS:

El primer pas d'aquesta síntesi és l'obertura totalment regio- i estereoselectiva emprant al·lilamina com a equivalent sintètic de l'amoníac, seguit per una desprotecció senzilla i barata amb Pd/C. Aquestes metodologia és molt senzilla, molt convenient per a la preparació de 2-amino-2-aril-1,1-difeniletanols.

Normalment, la síntesi d'epòxids es fa mitjançant la reacció de Jacobsen. Degut a que aquesta reacció empra un catalitzador organometàl·lic, un dels nostres interessos va ser evitar l'ús de qualsevol metall. Vam realitzar llavors la síntesi d'epòxids mitjançant la reacció de Mitsunobu intramolecular de 1,2-diols. En començar a optimitzar la ciclodeshidratació del 1,1,2-trifenildiol amb DIAD i diferents fosfines, ens vam adonar que l'enantioselectivitat del procés depenia de la fosfina emprada.

Aquests resultats preliminars ens van sorprendre i van ser el motiu de començar l'estudi de la generalitat del procés depenent de les fosfines i diferents diols per així poder proposar un nou mecanisme alternatiu de la reacció.

APLICACIÓ DELS BETA-AMINOALCOHOLS: ORGANOCATÀLISI:

Fins els darrers anys els catalitzadors emprats per a la síntesi de nous compostos orgànics estaven basats en metalls de transició o enzims. Recentment, ha aparegut una tercera aproximació anomenada organocatàlisi. Aquest tipus de nova catàlisi empra molècules purament orgàniques i no és necessari l'ús de metalls. A més a més, aquests catalitzadors han demostrat ser robustos, barats i molt atractius per a la preparació de compostos que no toleren contaminació amb metalls (ex.fàrmacs).

Vista la importància de l'organocatàlisi en el camp de la catàlsisi enantioselectiva, vàrem proposar-nos el trobar aplicacions dels nostres aminoalcohols o derivats com a nous organocatàlitzadors. Una de les estructures bàsiques dels organocatalitzadors presents a la literatura és una amina secundària en un anell de 5 baules (ex. prolina, oxazolidinones). En base a això, vam pensar en oxazolidines derivades dels nostres aminoalcohols com a nous organocatalitzadors. Per assajar els nostres nous compostos s'emprà la reacció de Michael organocatalítica. En tots els casos es van obtenir bons rendiments i ee's entre bons i moderats però, desafortunadament, els catalitzadors resultaren ser relativament poc estables. Per aquest motiu, es va decidir proseguir amb catalitzadors basats en derivats de prolina.

Primerament es van sintetitzar nous catalitzadors derivats d'un precursor del Ramipril (medicament per al tractament d'atacs de cor) i posteriorment es varen assajar en la reacció de alfa-aminació. Per monitoritzar les reaccions es realitzaren estudis cinètics emprant un aparell de FT-IR in situ, i d'aquesta manera, poder comparar l'efecte de l'estructura del catalitzador en la reacció.Es va poder comprovar que les reaccions en tots els casos presenten un comportament autoinductiu i s'han proposat els mecanismes i estats de transició mediats pels nous catalitzadors.

APLICACIÓ DE 1,2-DIOLS: ORGANOCATÀLISI BASADA EN INTERACCIONS D'ENLLAÇ D'H:

Paral·lelament es va decidir reaccions organocatalítiques basades en enllaç d'hidrogen mediades amb els diols obtinguts prèviament per a la síntesi d'epòxids.

Primerament es va estudiar la capacitat d'interacció dels nostres diols amb diamines ja que, segons la literatura, és una característica molt important d'aquest tipus de compostos. Les constants de complexació es van obtenir per valoracions tant per RMN com per calorimetria.

Un cop obtinguts aquests resultats, es va emprar el complex més fort per a la reacció de d'hetero-Diels-Alder. En el nostre cas, els complexos són actius però els productes obtinguts vàren ser racèmics.; "SYNTHESIS OF NEW CATALISTS FOR ORGANOCATALYTIC REACTIONS"

INTRODUCTION:

One of our group areas is the development of chiral amino alcohols for different transformations. To extend the use of congested 1,2-amino alcohols as a common building block for other applications (such as organocatalysis), first an efficient synthesis of this structures was required.

SYNTHESIS OF β-AMINO ALCOHOLS:

A complete regio- and stereoselective ring-opening reaction was achieved by using allylamine as an ammonia equivalent followed by an easy and cheap deprotection with Pd/C and CH3SO3H.
Usually, we have synthesized the epoxides by using the Jacobsen epoxidation. One of our aims was to avoid the use of any metal to make the process "greener" so we decided to use the intramolecular Mitsunobu reaction of 1,2-diols.

When we tested the cyclodehydratation we realized that, depending on the phosphine used, opposite enantiomers of the epoxide were obtained.

These results surprised us and made us to study the scope and propose an alternative mechanism in the reaction.

AMINO ALCOHOLS APPLICATION:ORGANOCATALYSIS:

Until the last years the catalysts employed for enantioselective synthesis of organic compounds were transition metal complexes and enzymes. But recently, between these two approaches, a third one has emerged - organocatalysis. This kind of new catalysis use purely "organic" molecules and no metals are required which make them attractive for the preparation of compounds that do not tolerate metal contamination, e.g. pharmaceutical products.

We wanted to find applications of our amino alcohols or derivatives in organocatalytic reactions. Based in the literature, we thought that oxazolidines derived from aminoalcohols could be valid derivatives. Once they were synthesized, the Michael reaction was chosen as a test for our new oxazolidines. Good yields and good to moderate ee's were obtained in most cases but, unfortunately, these catalysts have a low stability so we decided to start studying organocatalytic reactions based on proline derivatives.

A precursor of Ramipril was used to obtain two new catalysts. These new catalysts were tested in the α-amination reaction. Kinetic studies have been done with an in situ FT-IR apparatus to compare the different structures and to propose the mechanisms with our new catalysts.

1,2-DIOLS APPLICATION: H-BOND BASED ORGANOCATALYSIS:

Simultaneously, we decided to try our diols as H-bond based organocatalysts. But, first of all, we studied the interaction of our diols with different diamines. The bonding constants values (Kb) were obtained by NMR and calorimetric studies. With these results in hand, we decided to use the strongest complexes in the Diels-Alder reaction. In our case the catalysts were active, but the obtained products were racemic.

Homoasociación de porfirinas solubles en agua

Tue, 12 Apr 2011 14:03:04 GMT

Homoasociación de porfirinas solubles en agua Escudero Rodríguez, Carlos Esta tesis doctoral tiene como objetivo general el estudio de los procesos de agregación de porfirinas sulfonadas amfifílicas.

En el primer capítulo se presentan los trabajos dirigidos a la obtención de porfirinas sulfonadas, necesarias para los objetivos generales de este trabajo. Se ha descrito una nueva vía de sulfonación de 5,15-difenilporfirina que únicamente tiene lugar en presencia de SO3 libre y que proporciona la sulfonación en las posiciones meso.
En el segundo capítulo se describen los resultados obtenidos en el estudio de la homoasociación de porfirinas sulfonadas solubles en agua, objetivo principal de este trabajo. La mayor parte de este capítulo corresponde al estudio de la 5,10,15,20-tetraquis(4-sulfonatofenil)porfirina (H4TPPS4) y la 5-fenil-10,15,20-tris(4-sulfonatofenil)porfirina (H3TPPS3). Estas porfirinas han sido obtenidas por primera vez en forma de ácido sulfónico para estudiar la importancia de la naturaleza de los contracationes en el proceso de homoasociación. El valor de pKa(1/2) estimado para estas porfirinas no difiere significativamente respecto al valor descrito previamente para sus respectivas sales sódicas. En cambio, la evolución en agua pura de la homoasociación de H4TPPS4 y H3TPPS3 es mucho más lenta que la de sus respectivas sales sódicas (Na4TPPS4 y Na3TPPS3). Además, los ácidos sulfónicos H4TPPS4 y H3TPPS3, al contrario que sus respectivas sales sódicas, interaccionan con las paredes de los recipientes de vidrio neutro, vidrio Pyrex y cuarzo. En estado sólido, se observa que cuando hay presente una cantidad de H2O menor que la requerida para estabilizar los J-agregados, H4TPPS4 y H3TPPS3 se estabilizan intermolecularmente lado-a-lado, pero formando agregados de menor extensión.
Se han estudiado los agregados de estas porfirinas mediante AFM. Las mesofases de H4TPPS4 son cintas que con el tiempo sólo aumentan su longitud pero mantienen una anchura uniforme dentro de un rango relativamente estrecho (35 nm - 60 nm) y un espesor constante de 3,2 nm. En cambio para la H3TPPS3 en un primer estadio se observan cintas rectas, de anchura similar (35 nm - 80 nm) y de espesor igual que las de H4TPPS4, que evolucionan con el tiempo plegándose espontáneamente. Hemos propuesto un modelo de bicapa para los agregados de ambas especies que difieren en la naturaleza de su interficie, iónica para los homasociados de H4TPPS4 e hidrofóbica para los de H3TPPS3.
También se ha estudiado la influencia de las fuerzas hidrodinámicas generadas al agitar soluciones agregadas de HnTPPSn (n= 3, 4). En el caso de H4TPPS4 la agitación provoca la ruptura mecánica de los agregados y en el caso de H3TPPS3, acelera el proceso de plegamiento y fomenta la formación de estructuras plegadas. Uno de los resultados más importantes de este trabajo es que la agitación de soluciones concentradas recién preparadas de H3TPPS3 permite la selección estadística del signo de quiralidad de las bandas de DC según el sentido de agitación utilizado.
En la parte final de este segundo capítulo se presentan resultados del trabajo realizado en la Universidad de Catania, que muestran cómo la jerarquía de las distintas etapas de agregación de estas porfirinas permite controlar la formación de determinadas estructuras supramoleculares. El autoensamblaje de Na4TPPS4 muestra una influencia jerárquica del orden de adición NaCl/porfirina en su comportamiento de agregación. Para [Na4TPPS4]final < 3 microM, la adición del NaCl antes que la porfirina muestra la aparición de J-agregados mientras que al adicionar primero la porfirina estos no se detectan.

Por último, en el capítulo tercero, se estudia por AFM la formación de monocapas de monoestearato de glicerilo sobre grafito. Se pudo demostrar que en el proceso de autoensamblaje bidimensional de la especie racémica sobre el sustrato de grafito tiene lugar una ruptura espontánea de la simetría especular.; Self-assembly processes of amphiphilic porphyrins are receiving increasing interest because of the possibility to obtain Supramolecular structures with defined geometries.
One of the primary goals of this thesis has been to obtain for the first time the 5,10,15,20-tetrakis(4-sulfophenyl)porphyrin (H4TPPS4) and the 5-phenyl-10,15,20-tris(4-sulfophenyl)-porphyrin (H3TPPS3) as pure sulfonic acids. The study of these porphyrins allows a better understanding of the importance of the nature of the counterions in aggregation processes. These porphyrins, as pure sulfonic acids, aggregate slower than their sodium salts and, unlike those, interact with glass and quartz surfaces. Freshly prepared H4TPPS4 and H3TPPS3 homoassociates show similar shapes: straight tapes with a 3,2 nm constant height, widths of 35-80 nm, and lengths of 200-800 nm. The aggregates evolve with time increasing their lengths but maintaining similar widths and the same height, H4TPPS4 aggregates remain straight, but those of H3TPPS3, on the contrary, begin to fold spontaneously. We have proposed a bilayer model for H4TPPS4 and H3TPPS3 aggregates. For the former ones this implies the existence of an ionic interaction between the two layers and for the latter ones a hydrophobic one.
The influence of hydrodynamic forces generated by stirring aggregated solutions of HnTPPSn (n = 3, 4) has also been studied. In the case of H4TPPS4, stirring causes the mechanical rupture of the aggregates and, in the case of H3TPPS3, accelerates the process of folding and promotes the formation of folded structures. One of the most important conclusions of this work is that the stirring of H3TPPS3 freshly prepared concentrated solutions allows statistical selection of the chiral sign of the DC bands according to the stirring sense.
The work performed at the University of Catania shows how the hierarchy of the various stages of aggregation of these porphyrins allows the control of the formation of certain supramolecular structures. The self-assembly process of Na4TPPS4 shows a hierarchical dependence on the addition order of NaCl / porphyrin.
Finally, we have studied the formation of 1-monostearoylglycerol monolayers on graphite by AFM. We show that in the two-dimensional self-assembly process of this racemic substance on graphite there is a spontaneous breaking of mirror symmetry.

Estratègies analítiques per a la detecció d'hormones anabolitzants basades en l'ús de receptors específics

Tue, 12 Apr 2011 14:03:03 GMT

Estratègies analítiques per a la detecció d'hormones anabolitzants basades en l'ús de receptors específics Salvador Vico, Juan Pablo Els esteroides anabolitzants androgènics (AAS) són compostos sintètics que mimetitzen l'efecte que produeix la testosterona, androgen endogen. Aquest tipus de compostos s'utilitzen per l'augment del rendiment físic dels esportistes o per incrementar la producció de carn en l'àmbit de la ramaderia. Aquest tipus de pràctiques estan regulades i prohibides per diferents organismes tant governamentals com esportius, la qualcosa crea una necessitat de disposar de mètodes de control. Com a resposta a aquesta situació, el propòsit d'aquesta tesi doctoral ha estat el desenvolupament de noves metodologies basades en receptors selectius per a la determinació de diferents AAS en matrius biològiques. Es descriuen el desenvolupament i l'aplicació de diferents tècniques immunoquímiques (ELISA i Immunosorbents) per la determinació de Estanozolol (St), Boldenona (B) i Metilboldenona (MB) en orina bovina. Així com es desenvolupa un ELISA per la determinació de la Tetrahidrogestrinona, THG, un nou anabolitzant de disseny que va ser sintetitzat per no ser detectat. També es descriu el desenvolupament d'un nou tipus de receptors sintètics, els MIPs (Molecular Imprinted Polymers), selectius per Testosterona i Boldenona.

Per tal d'obtenir anticossos policlonals selectius pel St, B, MB i THG, s'han dissenyat l'haptèns d'immunització fent servir d'eines de modelització molecular per avaluar el grau de homologia entre aquests hatens, els analits diana i els corresponents metabòlits. Així, els 5 haptens dissenyats i sintetitzats haurien de permetre el reconeixement de A) St i 3'OHSt (hB_St), simultaneament; B) St i 16OH-St (hA_St), simultaneament; C) B, MB i alfa-B (hA_B), simultaneament; D) MB (hB_MB) i E) THG (hTHG). Per la immunització, cadascun dels haptens preparats es va acoblar covalentment a l'HCH (horseshoe crab hemocyanin). La producción d'anticossos es va fer mitjançant protocols ben establerts al laboratori amb conills blancs de la varietat New Zealand.

La determinació immunoquímica de molecules de baix pes molecular es fa sota configuracións de tipus competitu, per la qualcosa va ser necessari preparar altres inmunoreactius, per acobalment covalent d'haptens amb la BSA (bovine serum albumin) i a l'HRP (horseradish peroxidase). D'aquesta manera es van establir els següents assaigs immunoenzimàtics per a la detecció de St, B, MB i THG.

. Pel cas del St, es van obtenir 3 diferents ELISAs per a la determinació selectiva de St, St i 3'OH-St, i St i 16OH-St, amb una detectabilitat de IC50 de 0.55, 2.15 i 1.65 nM, respectivament pel St.
· Per la B i MB, es van obtenir unes corbes de calibració en format directe amb una IC50 de 4 nM i 2.15 nM.
· Per la determinació de THG es va obtenir una IC50 de 1.44 nM.

Per tal de detectar-les en matrius tan de origen animal com d'origen humà, es van desenvolupar diferents procediments analitics.

Finalment, un altre tipus de metodologia desenvolupada per la determinació de hormones anabolitzants és la de utilitzar polímers d'empremta molecular (MIP) per la testosterona. Aquesta metodologia consisteix en fer polimeritzar la testosterona en presència d'uns monòmers de reconeixement i amb l'ajut d'un agent reticulant, per crear una xarxa tridimensional que conté la testosterona. Un cop eliminada de la matriu polimèrica la testosterona es quedaria una cavitat que té afinitat per la testosterona. Aquesta metodologia es va realitzar amb èxit pel reconeixement específic de la testosterona.; The Anabolic Androgenic Steroids (AAS) are family of compunds that mimic the endogen androgenic hormone, the testosterone. These compounds are illegally used to improve the performance in athletes and also as a growth promoter in cattle. Theses practices are banned by the corresponding organizations like WADA and EC, which has raised the need to develop analytical methods of control. In this context, the aim of this thesis has been the development of new methodologies based in selective receptors for the determination of AAS in different matrices. With this purpose, different immunochemical techniques (ELISA and Immunosorbent) for the detection key AAS such as Stanozolol (St), Boldenone (B) and Methylboldenone (MB), and their corresponding metabolites, have been established. Similarly, the immunochemical detection of Tetrahydrogestrinone (THG), the new designer steroid known as"the clean" has also been addressed. Moreover, artificial receptors, such as molecular imprinted polymers (MIPs )for the selective recognition of testosterone and boldenone have also been developed and evaluated.

The detectability achieved for the ELISAs developed is suffucient to perform analysis in real samples in compliance with the EC and WADA regulations. The IC50 values of each ELISA method are summarized as follow:
· St: Three assays with different detectability, IC50= 0.55, 2.15 and 1.65 nM, with a different pattern of cross-reactivity, depending which metabolite could be detected.
· B/MB: Two different assays specific for B, IC50= 4nM, and for MB, IC50= 2.15 nM.
· THG: A specific assay was developed with an IC50 of 1.44 nM.

Regarding MIPs a selective artificial receptor for the determination of T and B is reported.

Aplicacions sintètiques d'alcohols propargílics simètrics

Tue, 12 Apr 2011 14:03:02 GMT

Aplicacions sintètiques d'alcohols propargílics simètrics Amador Palomar, Marta En aquesta Tesi Doctoral s'han obtingut diols simètrics de forma estereoselectiva (Capítol 1) mitjançant una addició d'1-alquin-3-ols acilats sobre aldehids ramificats en alfa emprant triflat de zinc i una N-metilefedrina enantiomèricament pura.
Les primeres addicions es van fer sobre isobutiraldehid, fent servir tant la - com la + N-metilefedrina, a t.a. o bé a 60 ºC amb excel·lents rendiments. Les diastereoselectivitats observades van ser sempre bones sobretot en portar a terme la reacció a t.a. A més a més, quan l'estereoquímica relativa del diol obtingut fou sin resultaren millors (cas matched) que quan el diol obtingut era l'anti (cas "mismatched").
També es van fer proves amb altres aldehids ramificats en alfa, obtenint-se de nou, excel·lents diastereoselectivitats a t.a.
D'altra banda, s'ha iniciat l'estudi de la resolució cinètica d'1,4-diols propagílics simètrics en presència de Novozym 435(R), obtenint-se els diols diacilats amb bons excessos enantiomèrics encara que en rendiments moderats.
Cal dir, que també s'han obtingut aquests compostos com a mescla d'estereoisòmers o bé de forma diastereoselectiva emprant i/o adaptant mètodes ja coneguts en el nostre grup de treball.

Una vegada disposàvem de metodologies eficaces per a l'obtenció dels diols propargílics de partida es van emprar en diferents estudis:

a) L'obtenció d'àcids paracònics (Capítol 2), un conjunt de -butirolactones aïllades de diversos tipus de molses, líquens i fongs. La major part d'elles presenten activitat biològica. En concret, hem sintetitzat el ()-àcid faseolínic i els seus tres diastereòmers. Els punts clau d'aquesta síntesis han estat l'obtenció estereoselectiva del diol al·lílic per metàtesis de tancament d'anell (RCM) i la transposició d'Ireland-Claisen de dipropionat. En aquesta part del treball s'ha pogut verificar que l'estereoquímica absoluta del producte natural levogir era (S,S,S).

b) L'obtenció de diferents beta-hidroxi alfa-aminoàcids (Capítol 3), els quals poden trobar-se als éssers vius, lliures o be formant part de proteïnes, oligonucleòtids o pèptids cíclics. En concret, en aquest treball s'ha estudiat la transformació dels diols propargílics obtinguts en 1,3-oxazolidin-2-ones mitjançant una ciclació estereoselectiva catalitzada per Pd(0). A més a més, s'ha desenvolupat un protocol per a la transformació d'aquestes oxazolidinones en beta-hidroxi alfa-aminoàcids protegits en forma de carbamat. Aquests resultats s'han aplicat a l'obtenció de la (2S,3S)-beta-hidroxileucina.

c) L'obtenció de beta-hidroxi alfa-aminoàcids quaternaris ha despertat un gran interès en els últims anys. Un cas especial el formen els aminoàcids alfa, alfa-disubstituïts que a més a més contenen un grup hidroxil en beta, és a dir, estructures que podrien considerar-se serines alfa,beta-disubstituïdes. Alguns productes farmacològicament actius presenten aquesta subestructura, com per exemple, la Esfingofungina E. L'objectiu d'aquesta part del treball (Capítol 4) ha estat l'obtenció d'oxazolidinones amb un C quaternari en C4. Per a la seva obtenció s'han desimetritzat els diols propargílics en els corresponents 2-fenil-2-alquen-1,4-diols, els dicarbamats d'aquests diols al·lílics han estat els substrats sobre els quals s'ha dut a terme una ciclació intramolecular amb diferents catalitzadors metàl·lics. S'ha trobat en aquest treball, que els més selectius per a la formació d'oxazolidinones amb centre quaternari són els complexos de Ni(0), generats in situ, i els de Pd(II). Una vegada preparades aquestes oxazolidinones quaternàries s'han transformat en precursors d'alfa-fenil beta-hidroxi alfa-aminoàcids i alfa-hidroximetil beta-hidroxi alfa-aminoàcids.; In this Thesis we have demonstrated the usefulness of symmetrical 1,4-propargylic diols as chiral synthons. For this aim, we have used these compounds in several synthetic routes. These symmetrical diols have been synthesized in an enantioenriched way, through the addition on a zinc acetilyde to an aldehyde in the presence of N-methylephedrine. Furthermore, this method allows us the preparation of unsymmetrical propargylic diols with an independent control of the configurations.
On the other hand, we have started the study of a kinetic resolution of these diols with the commercially available lipase Novozym 435 (Chapter one).

Having these starting materials in hand, we have applied them to the synthesis of paraconic acids (Chapter two). Thus, we have developed a new stereoselective route to ()-phaseolinic acid and their three diastereomers. The key steps of this approach are the preparation of the diol by ring closing metathesis (RCM) and the Ireland-Claisen rearrangement of the corresponding dipropionate. In this work, we have verified the absolute stereochemistry of the levogir natural product is (S,S,S).

In the third chapter, we have transformed these 1,4-propargylic diols in 1,3-oxazolidin-2-ones by means of the stereoselective cyclization catalysed by palladium(0). In addition, we have developed a protocol for convert these oxazolidinones into beta-hydroxy alpha-amino acids protected as a cyclic carbamate. We have applied these results to afford the (2S,3S)-beta-hydroxyleucine.

Finally, in the fourth chapter we have initiated the studies towards the synthesis of quaternary beta-hydroxy alpha-amino acids. The desymmetrization of these diols afforded the corresponding 2-phenyl-2-alkene-1,4-diols. The dicarbamates of these diols have been used as the substrates for the cyclization in the presence of several metals as catalysts. We have found that the most selective catalysts to prepare the desired oxazolidinones with quaternary carbon were the Ni(0) complexes generated in situ, and some palladium(II) species. To finish this chapter, these oxazolidinones were converted into precursors of alpha-phenyl beta-hydroxy alpha-amino acids and alpha-hydroxymethyl beta-hydroxy alpha-amino acids.

Estudis sobre la síntesi d'oligòmers d'N-alquilglicines. Noves aportacions a la química combinatòria

Tue, 12 Apr 2011 14:03:02 GMT

Estudis sobre la síntesi d'oligòmers d'N-alquilglicines. Noves aportacions a la química combinatòria Messeguer Escriche, Joaquim La recerca en el camp del desenvolupament de fàrmacs peptídics i peptidomimètics ha experimentat una evolució important durant els darrers anys. Els fàrmacs peptídics sovint presenten baixa disponibilitat oral, una vida mitjana curta, accions múltiples i àmplies fluctuacions en el seu comportament farmacocinètic. D'aquí la necessitat de desenvolupar pèptids modificats o peptidomimètics amb propietats que millorin aquests inconvenients. Una de les idees més interessants en aquest camp va ser el trasllat de la cadena lateral de l'àtom de carboni de l'aminoàcid a l'àtom de nitrogen de l'enllaç amida, tot conduint a oligòmers de glicines N substituïdes, compostos que van ser anomenats peptoides. Aquestes estructures presenten clars avantatges davant dels pèptids, com ara una estabilitat metabòlica més elevada que els fa resistents a la degradació per proteases. A més, es poden sintetitzar amb una gran variabilitat de grups funcionals, són més flexibles degut a l'absència de ponts d'hidrogen augmentant l'espai conformacional capaç d'interaccionar amb diferents dianes terapèutiques, i presenten un esquelet estructural molt apropiat per aplicar-hi estratègies combinatòries.

L'absència de regeneració neuronal en el sistema nerviós central adult és un greu problema sanitari i social. Estudis recents indiquen que el bloqueig d'inhibidors endògens del recreixement axonal pot constituir una nova via per estimular la regeneració neuronal. En aquest sentit, el descobriment de la família de les semaforines (i els seus receptors: les neuropilines), els inhibidors més potents del creixement axonal, ofereix un ampli ventall de noves possibilitats experimentals i terapèutiques en regeneració neuronal. Les semaforines (SEMA) són una gran família de proteïnes secretades o associades a la membrana que actuen com a quimiorepel·lents o inhibidors dels axons, tot afectant la seva direcció de creixement, la seva fascicul·lació i ramificació així com la formació de la sinapsi.

Fruit de la col·laboració amb altres grups d'investigació es va identificar, mitjançant el cribratge d'una quimioteca de peptoides, el peptoide SICHI com a inhibidor de la quimiorepulsió induïda per semaforines. La síntesi posterior d'aquest compost ens va conduir a la detecció de la formació de subproductes cíclics que impedien l'obtenció del peptoide desitjat amb rendiments de reacció acceptables. Per aquest motiu, es va plantejar la síntesi de SICHI mitjançant la combinació de monòmers d'N-alquilglicines. L'aplicació d'aquesta estratègia va obligar a desenvolupar una metodologia de síntesi dels mencionats monòmers. Es van desenvolupar un total de tres rutes sintètiques, utilitzant en cadascuna d'elles un grup protector diferent. Una vegada optimitzades, es va fer la síntesi de SICHI mitjançant l'acoblament d'aquests monòmers. El rendiment global de la síntesi va ser satisfactori, la qual cosa va permetre completar els estudis de funcionalitat d'aquest peptoide.

En la segona part de la tesi, es va decidir sintetitzar una nova quimioteca optimitzada de 625 pentàmers d'N-alquilglicines i 20 mescles controlades, en fase sòlida i en format de rastreig posicional. La síntesi dels peptoides es va fer seguint l'estratègia del submonòmer, mitjançant cicles successius constituïts per una etapa d'acilació amb àcid bromoacètic i una etapa de desplaçament del bromoderivat corresponent per una amina primària. La innovació d'aquesta quimioteca radica en la utilització de la radiació de microones per accelerar les etapes de reacció. Per a les posicions de diversitat química es van escollir un total de 10 amines primàries, tenint en compte diferents criteris com hidrofobicitat, presència de grups aromàtics, possibilitat de formar ponts d'hidrogen, etc. D'acord amb el format del rastreig posicional, es va realitzar un estudi de reactivitat de les amines primàries utilitzades en les etapes d'introducció de diversitat per tal d'assegurar reactivitats similars entre elles. La quimioteca ha estat assajada fins al moment contra diverses dianes terapèutiques d'interés, amb resultats satisfactoris en l'àrea de la diabetis i el càncer.; Peptoids are oligomers of N-substituted glycines residues that have been developed as peptidomimetics but with improved stability and better pharmacological properties. For these reasons, peptoids have also been subjected of application of combinatorial approaches to identify bioactive molecules.

In this context, the screening of a peptoid library identified a peptoid called SICHI as a potent inhibitor of semaphorin induced chemorepulsion activity. Subseqüent synthesis of this peptoid drove to detection of cyclic byproducts avoiding peptoid obtention in acceptable yield. For that reason, we proposed SICHI's synthesis through the combination of N-alkylglycine monomers. The application of this strategy forced us to develope a methodology of monomers synthesis. We developed three synthetic routes, using a different protecting group on each one. Once all of them were optimized, we synthesized SICHI by coupling those monomers. The yield was satisfactory, allowing us to complete functionality studies of this peptoid.

In the second part of the thesis, we decided to synthesize a new optimized library of pentamers containing 625 compounds in 20 controlled mixtures, constructed on solid-phase by using the positional scanning format following the submonomer strategy. An important innovation was introduced by the application of microwave irradiation to accelerate the reaction steps. We selected 10 primary amines for diversity positions considering hydrofobic properties, presence of aromatic goups, possibility of hydrogen bridge formation, etc. As positional scanning requires, we developed a reactivity study of the primary amines used to insure similar reactivity between them. The library has been tested against different therapeutic targets, obtaining satisfactory results in the fields of diabetes and cancer.