Desenvolupament de noves metodologies per a la síntesi de pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-ones amb capacitat inhibidora de tirosina-cinases diana en el càncer de pàncrees

Abstract

L’adenocarcinoma ductal de pàncrees (pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC) és el tipus de càncer de pàncrees més comú i un dels més agressius que existeix entre tots els càncers. Aquesta malaltia és la quarta causa de mortalitat entre tots els càncers ja que, encara que no sigui molt freqüent, el temps de supervivència dels pacients és molt baix. A més a mes, no presenta símptomes fins als darrers estadis i desenvolupa metàstasi amb facilitat. Aquests fets provoquen una detecció tardana en un estadi de desenvolupament de la malaltia on ja no es pot aplicar un tractament local. A més, és molt resistent a les quimio i radioteràpies existents i els medicaments que existeixen són de caràcter pal·liatiu, per això, és de vital importància que s’investiguin nous fàrmacs que puguin frenar i curar l’avanç de la malaltia.

Actualment existeixen nous fàrmacs de tipus inhibidors de tirosina-cinasa, però encara ineficients ja que són massa selectius en les múltiples dianes existents, ja que, quan una tirosina-cinasa es veu inhibida, les altres responen amb major activitat per contrarestar la manca de la primera. Per aquest motiu, en aquest treball s’ha plantejat buscar potencials inhibidors de múltiples tirosina-cinases que estiguin involucrades i sobreexpressades en el PDAC. Aquests estaran basats en l’estructura pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-ona que es decorarà amb diferents substituents per obtenir una família de compostos que posteriorment s’avaluaran biològicament.

En la present tesi s’ha investigat diferents metodologies per a la síntesi de pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-ones per aconseguir millorar les rutes existents. La proposta d’aquest treball per a la síntesi general és aconseguir un intermedi comú a partir del qual es pugui decorar el sistema en les etapes finals amb els grups d’interès que aportin activitat biològica.

Per altra banda, les pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-ones no substituïdes a la posició lactàmica presenten en general una solubilitat baixa per interaccions de pont d’hidrogen, aquest fet ha portat a l’obtenció de sistemes N8-alquilats per millorar la solubilitat i afavorir la seva síntesi. Ara bé, s’ha vist que serien interessants estructures amb la posició N8 lliure ja que podrien presentar un nou punt d’interacció amb la proteïna i tenir una bona activitat biològica. Malgrat s’ha estudiat l’ús de grups protectors que es puguin eliminar, no s’ha trobat cap metodologia que ho permeti amb facilitat. En aquest treball s’han investigat diversos grups protectors fotolàbils per la posició N8 de les pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-ones i s’ha trobat que grups derivats del 2-nitrobencil aconsegueix tant la protecció com la seva eliminació.

Durant la cerca de l’eliminació d’aquest grup fotolàbil s’ha observat a més la deshidrogenació de l’enllaç C5-C6 de les pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-ones. Donat que no existeix una metodologia general per deshidrogenar l’enllaç C5-C6 d’aquests sistemes s’ha estudiat l’àmbit de validesa d’aquesta reacció. Mitjançant estudis d’espectroscòpia d’EPR s’ha pogut demostrar la formació d’un intermedi radical piridopirimidínic molt estable. Amb tots els experiments realitzats s’ha proposat un mecanisme per la fotodeshidrogenació en qüestió.

El adenocarcinoma ductal de páncreas (pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC) es el tipo de cáncer de páncreas más común y uno de los más agresivos que existe entre todos los cánceres. Esta enfermedad es la cuarta causa de mortalidad entre todos los cánceres puesto que, aunque no sea muy frecuente, el tiempo de supervivencia de los pacientes es muy bajo. Esta enfermedad no presenta síntomas hasta los últimos estadios y desarrolla fácilmente metástasis, estos hechos provocan una detección tardía cuando ya no se puede aplicar un tratamiento local. Además, es muy resistente a las quimio y radioterapias existentes, y los medicamentos actuales són de carácter paliativo. Por eso es de vital importancia que se investiguen nuevos fármacos que puedan frenar y curar el avance de la enfermedad.

Actualmente existen nuevos fármacos de tipos inhibidores de tirosina quinasa, pero todavía ineficientes ya que són demasiado selectivos en las múltiples dianas existentes, ya que, cuando una tirosina quinasa se ve inhibida, las demás responden con mayor actividad para contrarrestar la carencia de la primera. Por este motivo, en este trabajo se ha planteado buscar potenciales inhibidores de múltiples tirosina quinasas que estén involucradas y sobreexpresadas en el PDAC. Estos estarán basados en la estructura pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-ona, la cual se decorará con diferentes sustituyentes para obtener una familia de compuestos que posteriormente se evaluarán biológicamente.

En la presente tesis se ha investigado diferentes metodologías para la síntesis de pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-onas para conseguir mejorar las rutas existentes. La propuesta de este trabajo para la síntesis general es conseguir un intermedio común a partir del cual pueda decorarse el sistema en las etapas finales con los grupos de interés que aporten actividad biológica.

Por otra parte, las pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-onas no sustituidas en la posición lactámica presentan en general una solubilidad baja por interacciones de puente de hidrógeno, este hecho ha llevado a la obtención de sistemas N8-alquilados para mejorar la solubilidad y favorecer su síntesis. Ahora bien, se ha visto que serían interesantes estructuras con la posición N8 libre, ya que podrían presentar un nuevo punto de interacción con la proteína y tener una buena actividad biológica. Pese a que se ha estudiado el uso de grupos protectores que se puedan eliminar, no se ha encontrado ninguna metodología que lo permita con facilidad. En este trabajo se han investigado varios grupos protectores fotolábiles por la posición N8 de las pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-onas y se ha encontrado que grupos derivados del 2-nitrobencilo consigue tanto la protección como la su eliminación.

Durante la búsqueda de la eliminación de este grupo fotolábil se ha observado además la deshidrogenación del enlace C5-C6 de las pirido[2,3-d]pirimidin-7(8H)-onas. Dado que no existe una metodología general para deshidrogenar el enlace C5-C6 de estos sistemas, se ha estudiado el ámbito de validez de esta reacción. Mediante estudios de espectroscopia de EPR se ha podido demostrar la formación de un intermedio radical piridopirimidínico muy estable. Con todos los experimentos realizados, se ha propuesto un mecanismo para la fotodeshidrogenación en cuestión.

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is the most common type of pancreatic cancer and one of the most aggressive of all cancers. This disease is the fourth cause of mortality among all cancers since, although it is not very frequent, the survival time of patients is very low. This disease does not present symptoms until the last stages and easily develops metastases. These facts lead to late detection when it is already too late for local treatment. In addition, it is very resistant to existing chemotherapy and radiotherapies, and current medications are palliative. That is why it is of vital importance to investigate new drugs that could slow down and cure the progression of the disease.

Currently, there are new drugs of tyrosine kinase inhibitor types, but they are still inefficient since they are too selective in the multiple existing targets. When a tyrosine kinase is inhibited, the others respond with greater activity to counteract the lack of the first. For this reason, this work has set out to search for potential inhibitors of multiple tyrosine kinases that are involved and overexpressed in PDAC. These will be based on the pyrido[2,3-d]pyrimidin-7(8H)-one structure where it will be decorated with different substituents to obtain a family of compounds that will later be biologically evaluated.

In this thesis, different methodologies for the synthesis of pyrido[2,3-d]pyrimidine-7(8H)-ones have been investigated in order to improve existing routes. The proposal of this work for the general synthesis is to achieve a common intermediate from which the system can be decorated in the final stages with the interest groups that contribute biological activity.

On the other hand, pyrido[2,3-d]pyrimidine-7(8H)-ones not substituted in the lactam position generally have low solubility due to hydrogen bonding interactions. This fact has led to obtaining N8-alkylated systems to improve solubility and favour their synthesis. However, it has been seen that structures with the free N8 position would be interesting, since they could present a new point of interaction with the protein and have good biological activity. Even though the use of protective groups that can be eliminated has been studied, no methodology has been found that allows it easily. In this work, several photolabile protective groups have been investigated for the N8 position of pyrido[2,3-d]pyrimidine-7(8H)-ones and it has been found that groups derived from 2-nitrobenzyl achieve both protection and substitution elimination.

During the search for the elimination of this photolabile group, the dehydrogenation of the C5-C6 bond of pyrido[2,3-d]pyrimidine-7(8H)-ones has also been observed. Since there is no general methodology to dehydrogenate the C5-C6 bond of these systems, the scope of validity of this reaction has been studied. Through EPR spectroscopy studies it has been possible to demonstrate the formation of a very stable pyridopyrimidine radical intermediate. With all the experiments performed, a mechanism for the photodehydrogenation in question has been proposed.