Síntesis estereoselectiva de nuevos furil-aminoácidos y su uso en la preparación de plataformas moleculares y de ligando de biomoléculas

Abstract

Los polihidroxialquil-heterociclos son intermedios sintéticos muy interesantes para la preparación de productos de interés biológico. Este tipo de compuestos se obtiene fácilmente a través de la condensación de un azúcar con un compuesto β-dicarbonílico en presencia del catalizador adecuado, lo que se conoce como la reacción de García-González. Desde hace varios años, nuestro grupo de investigación viene trabajando en la transformación de este tipo de compuestos en diformil-pirroles, como precursores de porfirinas, en imino-C-furanos, como inhibidores específicos de glicosidadas, y en furil-carbopeptoides como un nuevo tipo de peptidomimétricos formado por cadenas poliólicas con espaciadores heterocíclicos (furanos) unidas entre sí mediante enlaces de tipo amida. Es necesario resaltar que el diseño racional de fármacos basados en péptidos requiere una mejora de la estabilidad de los mismos frente a la hidrólisis enzimática por proteasas, así como un control de la flexibilidad de la cadena peptídica de car a encontrar la conformación activa frente a un determinado receptor. Estos requerimientos han sido abordado en la bibliografía mediante la inserción de aminoácidos rígidos no proteinogénicos en determinadas posiciones del esqueleto peptídico, lo cual ha disminuido el grado de libertad conformacional, estabilizando al mismo tiempo determinadas estructuras secundarias apropiadas para la unión con el receptor. En muchos casos, estas unidades insertadas han sido aminoácidos heteroaromáticos, con lo que la preparación de este tipo de unidades presenta un interés añadido. En esta Tesis se ha hecho un esfuerzo importante en desarrollar nuevas rutas sintéticas, a partir de polihidroxialquil-furanos que pudieran conducir a nuevos productos de interés biológico, especialmente en el campo de los peptidomiméticos- así se han sintetizado una serie de furil-aminoácidos que han sido empleados en la preparación de diferentes oligómeros. Estos compuestos también se han empleado en la síntesis de neofucopéptidos con afinidad frente a E- y P-selectinas, actuando en consecuencia, como análogos de sLex. La Tesis se ha dividido en cuatro capítulos que recogen desde la preparación de los bloques de síntesis iniciales, hasta la incorporación de los mismos en diferentes compuestos de interés biológico. Se aporta asimismo las diferentes evaluaciones biológicas a las que los productos finales han sido sometidos. Los capítulos se recogen a continuación: 1. Síntesis estereoselectiva de furil-aminoácidos. 2. Síntesis de furil-carbopeptoides como miméticos de antibióticos aminoglicosídicos. 3. Síntesis y análisis conformacional de plataformas moleculares basadas en un furilcarbopeptoide cíclico. 4. Síntesis de S-neofucopéptidos como inhibidores de E- y P-selectivas. En un primer capítulo se ha desarrollado una metodología eficaz para la transformación estereoselectiva de diversos polihidroxialquil-furanos (1-4) en α-furfurilaminas, via formación de sulfito cíclicos intermedios. Estas α-furfurilaminas son intermedios claves para la obtención de numerosos compuestos de interés biológico, y en nuestro caso han empleado en la preparación de furil-aminoácidos protegidos adecuadamente 5, ent-5 y 6, para su posterior uso en la obtención de peptidomiméticos. En este mismo capítulo y como una aplicación directa de la metodología desarrollada, se ha llevado a cabo la síntesis del derivado de (2R, 3R)-3-furilisoserina 8 como bloque de síntesis para su incorporación a un derivado de la Baccatina natural. Este α-hidroxi-β-aminoácido es análogo al fragmento de (2R,3S)-3-denilisoserima presente en la cadena lateral de fármacos tan interesantes en el tratamiento del cáncer como son el Taxol o el Taxotere. En un segundo capítulo, se utilizará el bloque de síntesis 6, desarrollado en el capítulo anterior, para su incorporación en los furil-carbopeptoides 9 y 10. En el caso de 9, para su preparación se ha puesto a punto una metodología en fase sólida. Los furil-carbopeptoides pueden considerarse como miméticos de oligosacáridos y de péptidos, dada la naturaleza de su enlace y estructura, pudiendo presentar, en consecuencia, una actividad biológica análoga. Estos nuevos peptidomiméticos contienen la funcionalidad 1,3-hidroxiamina, que también se encuentra presenta en los antibióticos aminoglicosídos. Estos últimos se caracterizan por interaccionar fuertemente con el ARN bacteriano, ejerciendo así su actividad antibiótica, y por ello hemos estudiado igualmente en este capítulo la afinidad de nuestros furil-carbopeptoides frente a diferentes fragmentos de ARN humano y bacteriano. En el tercer capítulo se hace uso igualmente del compuesto 5, preparado en el primer capítulo, pero esta vez para su transformación en el furil-carbopeptoide cíclico 11. El ciclopéptido 11 puede visualizarse como una plataforma molecular para la construcción de receptores biológicos más complejos. Los receptores moleculares son estructuras capaces de complejar selectivamente sustratos iónicos o moleculares a través de unas interacciones intermoleculares con la formación de una estructura supramolecular. Uno de los principios fundamentales para la construcción de estos receptores es la preorhanización de grupos funcionales unidos a una plataforma molecular. Entre estas plataformas, las de simetría C3, con los grupos orientados en la misma dirección, han sido muy utilizadas en la preparación de receptores. En este capítulo se ha llevado a cabo un estudio estructural completo mediante el uso de la RMN y de la mdelización molecular con objeto de conocer de manera muy precisa las distancias de enlace y ángulos de dicha estructura de cara a su posible elección en la construcción de un determinado receptor artificial utilizando un diseño racional. Igualmente, como el reconocimiento de amiones es un área de investigación muy activa en química supramolecular, hemos decidido comprobar la capacidad del ciclopéptido 11, que posee tres sitios de H-enlazante en la cavidad interna, como receptor de amiones. Finalmente, en el cuarto capítulo se ha desarrollado la síntesis de los S-neofucopéptidos 12-17, que en algunos casos incorporaban residuos de furil-aminoácidos. Los S-neofucopéptidos son compuestos poco estudiados, que presentan mayor estabilidad frente a la hidrólisis ácida o enzimática que los O-fucopéptidos análogos. Dado los antecedentes de O-fucopéptidos que han mimetizado de manera eficaz al tetrasacárido natural sialil Lewis X, involucrado en proceso inflamatorios, se han analizado los S-neofucopéptidos sintetizados como ligando de E- y P-selectinas. Este tipo de proteínas son ligando naturales del tetrasacárido sialil Lewis X y el estudio de su interacción con miméticos de dicho tetrasacárido es un campo que ha tenido bastante auge en los últimos 25 años. CONCLUSIONES CAPITULO 1 Se ha desarrollado una nueva metodología que permite la funcionalización estereoselectiva en α de polihidroxialquil-furanos. Esta metodología se ha empleado con éxito en la síntesis de α-furfurilaminas, que posteriormente se han empleado en la preparación de los nuevos furil-aminoácidos 37, ent-37 y 6. Así, los compuestos 37 y ent-37 son análogos de los aminoácidos D- y L-serina que incorporan un anillo de furano como elemento de rigidez. 37 y ent-37 se han transformado en sus correspondientes Fmoc-aminoácido-activados 5 y ent-5, mientras que el compuesto 6 se presenta como un diaminoácido activado y protegido ortogonalmente. Los compuestos 37 y ent-37 también pueden visualizarse como isósteros de los dipéptidos H-(D)-Ser-(D,L)-Thr-OH y H-(L)-Ser-(D,L)-Thr-OH, respectivamente. Los ésteres activados 5, ent-5 y 6 son estables debido a su carácter aromático, lo que los hace “bloques de síntesis” atractivos para la síntesis peptídica en fase sólida frente a la mayoría de los ésteres de hidroxi-benzotriazol de Fmoc-aminoácidos que no son suficientemente estables y necesitan ser generados in situ. La metodología anterior se ha aplicado directamente en la síntesis una nueva 3-furilisoserina 8 de interés para la preparación de nuevos taxoides posiblemente más hidrosolubles. CAPITULO 2 Se han sintetizado dos nuevos furil-carbopeptoides que contienen la funcionalidad 1,3-hidroxiamina, a partir de la matriz de síntesis A derivada de tetrahidroxialquil-furano. Ambos compuestos han presentado actividad frente al ARN, siendo mayor para 10 que para 9. En consecuencia, estos compuestos pueden considerarse como miméticos de antibióticos aminoglicosídicos. CAPITULO 3 Se ha sintetizado un nuevo furil-carbopeptoide cíclico de simetría C3 como plataforma molecular para la síntesis de receptores sintéticos complejos. Dicho ciclopéptido ha sido objeto de un análisis conformacional detallada mediante Macromodel y RMN. Se ha evaluado su capacidad complejante frente a los aniones CN- y AcO-, demostrando mayor afinidad por este último (Ka= 4.4.104M-1). CAPITULO 4 Se ha desarrollado la síntesis eficaz de S-neofucopéptidos que han mostrado afinidad frente E- y P-selectinas. En algunos casos, se ha incorporado un residuo de furil-aminoácido en el peptidomimético final. Todos los compuestos evaluados han presentado actividad, por tanto, podemos considerarlos como un nuevo tipo de miméticos del tetrasacárido natural sLeX. Además, los compuestos 13β y 15α han mostrado actividad frente al cáncer de mama. Aunque la inhibición obtenida es moderada, la novedad de estos nuevos S-neofucopéptidos en esta faceta hace que los resultados sean interesantes y abre las puertas para la síntesis de tiofucósidos análogos que puedan presentar una mayor actividad anticancerígena.