Návrh a syntéza 3-(4,5,6,7-tetrahydro-3H-imidazo[4,5-c]pyridín-2-yl)-1H-chinolín-2-ónu ako

VEGFR-2 kinázových inhibítorov

Ivan Mäsiar3. CH – ORBO

11.2.2014

Sun-Young Han, Jie Won Choi, Jeon Yang, Chong Hack Chae, Jongkook Lee, Heejung Jung,Kwangho Lee, Jae Du Ha, Hyoung Rae Kim, Sung Yun Cho, Bioorg. Med. Chem. Lett., 2012, 22, 2837-42

VEGFR-2 (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2)

• VEGFR2 – receptor tyrozínkinázy • Úlohy - regulácia vaskulárnej priepustnosti - regulácia bunkovej proliferácie a migrácie - regulácia angiogenézy prostredníctvom VEGF (prežitie a migrácia tumoru) • Následok inhibície angiogenézy zablokovaním VEGFR-2 signálnej dráhy : potlačenie rastu

nádoru1

• Rozvoj malých molekúl inhibítorov – zavedenie do farmaceutického priemyslu:

Sorafenib (Bayer/OSI) 2 a Sunitinib (Pfitzer) 3 – liečba viacerých typov rakoviny Pazopanib (GlaxoSmithKline) a Vandetanib (AstraZeneca) – liečba rakoviny obličiek a rakoviny štítnej žľazy

_______________________________________________________________1. Olsson, A. K.; Kimberg, A.; Kreuger, J.; Claesson-Welsh, L. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2006, 7, 359. 2. Ferrara, N.; Gerber, H.; LeCouter, J. Nat. Med. 2003, 6, 669.3. Cross, M. J.; Claesson-Welsh, L. Trends Pharmacol. Sci. 2001, 22, 201.

Obrázok 1 – Schválené VEGFR-2 inhibítory

Tetrahydro-3H-imidazo[4,5-c]pyridín – založené VEGFR-2 inhibítory, ktoré boli substituované na fenylovej a tetrahydropyridínovej skupine

• Úsilie pripraviť nové, malé molekuly inhibítorov VEGFR-2 , založených na základe 3-(4,5,6,7-tetrahydro-3H-imidazo[4,5-c]pyridín-2-yl)-1H-chinolín-2-ónu (1)

Obrázok 2 – Štruktúry VEGFR-2 inhibítorov 1, 2, 3

Tetrahydro-3H-imidazo[4,5-c]pyridín chinolinóny ako nová trieda VEGFR-2 inhibítorov

• Zlúčenina (1) – inhibícia aktivity VEGFR-2 (IC50 , 1 µM) potvrdená vysoko výkonným skríningom (HTS, high-throughput screening).

• Zlúčenina (2) – IC50 , 1.7 µM 4

• Zlúčenina (3) – IC50 , 8 nM 5

_______________________________________________________________________________________________

4. Cohen, M. H.; Gootenberg, J.; Keegan, P.; Pazdur, R. Oncologist 2007, 12, 356.5. Boyer, S. J. Curr. Top. Med. Chem. 2002, 2, 973.

• Tetrahydro-3H-imidazo[4,5-c]pyridín chinolinóny (1) môžu byť pripravené kondenzáciou imidazopyridín acetátov (5) s rôzne substituovanými 2-aminobenzaldehydmi (4) - Schéma 1

• Zlúčeniny (5) vznikajú kondenzáciou imidátu (6) a α-aminoketalovými derivátmi (7) (pripravené cez Neberov prešmyk).6

Schéma 1 – Retrosyntézna analýza tetrahydro-3H-imidazo[4,5-c]pyridín chinolinónov

• Schéma 2 zobrazuje prípravu už spomínaných α-aminoketálov (7)

Neberov prešmyk – príprava α-aminoketálov

a ) NH2OH, K2CO3 , EtOH, reflux, 80-90 % b ) TsCl, pyridín, rt, 90 % c ) K, EtOH, Na2SO4, 60°C, 40-90 %.______________________________________________________________6. Atkins, M.; Jones, C. A.; Kirkpatrick, P. Nat. Rev. Drug Disc. 2006, 5(4), 279–280

Príprava acetátov imidazopiperidínu (5) 7

Schéma 3 – Príprava imidazopiperidín acetátov (5)___________________________________________________________________________________7. Ng, R.; Chen, E. X. Curr. Clin. Pharmacol. 2006, 1, 223–228.

a ) 4 M HCl/ dioxán, EtOH, reflux, 72 % b ) Pd(OH)2, EtOH, 4x105 Pa, 92 % c ) kyselina pyridínkarboxylová, HOBT, N-metylmorfolín, rt, 32,40 % d ) 4-chlórometylbenzoyl chlorid, Et3N, CH2Cl2, 0°C, 62 % e ) amín, K2CO3, KI, THF, rt, 63 % f ) ClCH2COCl, Et3N, CH2Cl2, 0°C, 42 % g ) kyselina pyridinyloctová, HOBT, N-metylmorfolín, 40-50 %, h ) izokyanáty, CH2Cl2, rt, 55-62 %

Rôzne N-substituované deriváty (4,5,6,7-tetrahydro-3H-imidazo[4,5-c]pyridín – 2-yl) etyl esteru kyseliny octovej

Schéma 4 – Príprava tetrahydro-3H-imidazo[4,5-c]pyridín chinolinónov

• Pripravených bolo viac zlúčenín, ktoré boli testované na aktivitu VEGFR-2 inhibítorov 8 (Tabuľka 1)

__________________________________________________________________________________8. Rosen, L. S.; Kurzrock, R.; Mulay, M.; Van Vugt, A.; Purdom, M.; Ng, C.; Silverman, J.; Koutsoukos, A.; Sun, Y.- N.; Bass, M. B.; Xu, R. Y.; Polverino, A.; Wiezorek, J. S.; Chang, D. D.; Benjamin, R.; Herbst, R. S. J. Clin. Oncol. 2007, 25(17), 2369.

Tabuľka 1

• Vybrané zlúčeniny boli skúmané na inhibičnú aktivitu na proliferácii ľudských pupočných žíl endoteliálnych buniek ( HUVEC) vyvolaných VEGF. Inhibičná aktivita zlúčenín na bunkovú proliferáciu sa merala pomocou Premix WST-1 testu proliferácie buniek 9

• Ako ukazuje Tabuľka 2, vybrané zlúčeniny 19 a 21 preukazujú slabú inhibičnú aktivitu na proliferáciu HUVEC. Zlúčenina 19 vykazovala okrajové inhibičné aktivity pre tvorbu HUVEC rúrky v 10 mikromolárnej a žiadna aktivita nebola pozorovaná pri 21 (nie je uvedené)

Tabuľka 2 – Výsledky inhibičnej aktivity na proliferáciu HUVEC

______________________________________________________________________________________9. Renhowe, P. A.; Pecchi, S.; Shafer, C. M.; Machajewski, T. D.; Jazan, E. M.; Taylor, C.; Antonios-McCrea, W.; McBride, C. M.; Frazier, K.; Wiesmann, M.; Lapointe, G. R.; Feucht, P. H.; Warne, R. L.; Heise, C. C.; Menezes, D.; Aardalen, K.; Ye, H.; He, M.; Le, V.; Vora, J.; Jansen, J. M.; Wernette-Hammond, M. E.; Harris, A. L. J. Med. Chem. 2009, 52, 278.

• Nízke aktivity na HUVEC proliferáciu a tvorbu rárky zlúčeninami 19 a 21 boli pripisované nízkej miere bunkového prenikania ( Tabuľka 3)

Tabuľka 3 – Účinky zlúčenín 19 a 21 na tvorbu HUVEC

• Zlúčeniny boli dokované do kryštálovej štruktúryVEGFR-2 (pdb kód : 3VHE) pomocou softvéru Glide so zapisovačom štandardnej presnosti (SP).10 Reprezentatívny mód viazania sa najaktívnejšej zlúčeniny (19) je na Obrázku 3.

____________________________________________________________10. Fraley, M. E.; Arrington, K. L.; Buser, C. A.; Ciecko, P. A.; Coll, K. E.; Fernandes, C.; Hartman, G. D.; Hoffman, W. F.; Lynch, J. J.; McFall, R. C.; Rickert, K.; Singh, R.; Smith, S.; Thomas, K. A.; Wong, B. K. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 351.

Obrázok 3 – Dokovací model VEGFR-2 so zlúčeninou 19

• Súhrn : Boli identifikované štruktúry 3 - (4,5,6,7-tetrahydro-3H-imidazo [4,5-c] pyridín-2-yl)-1H-chinolín-2-ónu, ktoré vykazoval silnú VEGFR-2 inhibičnú aktivitu. Zlúčeniny 19 a 21 mali okrajové inhibičné aktivity pre HUVEC. Zavedenie F a Cl na pozíciu C(6) fenylového kruhu dramaticky zvýšilo inhibičnú aktivitu VEGFR-2.

Ďakujem za pozornosť