UNIVERSITÀ DI PISA
Dipartimento di Farmacia
Corso di Laurea Specialistica in Farmacia
Tesi di Laurea
:
LIGANDI SELETTIVI DEL RECETTORE CANNABINOIDE CB2:
PROGETTAZIONE E SINTESI DI DERIVATI PIRIDIN-2-ONI-3
CARBOSSIAMMIDICI
Settore Scientifico Disciplinare: CHIM-08
ANNO ACCADEMICO 2014–2015
Relatori: Prof.ssa Clementina Manera Candidato: Federica Mariani
(matricola N° 437062) Dott.ssa Chiara Arena
Riassunto
Le proprietà medicinali della Cannabis sativa L. sono conosciute fin dai tempi antichi così come i suoi effetti psicotropi1.
In seguito alla clonazione dei recettori cannabinoidi CB1 e CB2 e alla scoperta dei loro ligandi endogeni, gli endocannabinoidi 2-arachidonoilglicerolo (2-AG) e anandamide (AEA)2, la ricerca si è focalizzata sul sistema endocannabinoide e sull’importante ruolo giocato da quest’ultimo in numerosi processi fisio-patologici. I recettori cannabinoidi CB1 e CB2 sono entrambi appartenenti alla famiglia dei recettori accoppiati a proteine G (GPCR). Il recettore CB1 è maggiormente espresso a livello del sistema nervoso centrale, dove media la maggior parte degli effetti farmacologici dei cannabinoidi, inclusi quelli psicogeni. Tale recettore risulta essere espresso anche a livello periferico, in particolare in alcuni organi quali utero, testicoli, occhi, ossa3. Il recettore CB2
era stato dapprima localizzato esclusivamente a livello periferico e nei tessuti del Sistema immunitario, come la milza, il timo e le tonsille4. E’ invece adesso ampiamente accettata
l’espressione del recettore CB2 anche a livello centrale, in particolare nella microglia e in alcuni neuroni.5 Di recente il recettore CB2 è emerso come un importante target terapeutico per il trattamento degli stati infiammatori6, del dolore7, dell’obesità8 e dei disturbi metabolici. Inoltre,
l’attivazione dei recettori CB2 sembrerebbe essere risolutiva anche per il trattamento di malattie neurodegenerative, quali morbo di Parkinson, morbo di Alzheimer, sclerosi multipla e sclerosi laterale amiotrofica9. Infine, gli agonisti dei recettori CB2 potrebbero essere utili come antitumorali per via delle loro proprietà antiproliferative10. Per tutti questi motivi, lo sviluppo di composti con attività agonista sui recettori CB2, privi degli effetti psicotropici mediati invece dal recettore CB1, ha attratto l’attenzione come un target innovativo nella drug discovery.
Nel programma di ricerca svolto all’interno del laboratorio dove ho svolto la mia tesi sperimentale, finalizzato alla scoperta di ligandi CB2 selettivi, è stata sviluppata una serie di derivati 2-piridon-3-carbossammidici11, aventi struttura generale A (Figura 1). Da studi successivi, è emerso che l’introduzione di un sostituente in posizione 5 dell’anello piridinico sembra modulare l’attività funzionale di tali ligandi nei confronti del recettore CB212: sostituendo infatti l’atomo di idrogeno in 5 con un gruppo fenilico o p-metossifenilico, l’attività sul recettore cambia da agonista ad agonista
inverso nel primo caso o ad antagonista nel secondo caso. Successivamente, per approfondire ulteriormente le relazioni struttura attività di questa classe di composti, si è pensato di aggiungere un gruppo metilico in posizione 6 dell’anello 2-piridinonico (composti con struttura generale B, Figura 1) in modo da valutare l’influenza dell’inserimento di un gruppo di piccole dimensioni nella suddetta posizione, sull’affinità e sull’attività nei confronti dei recettori CB2.
Il mio lavoro di tesi si è inserito nell’ambito di questo progetto di ricerca e ha previsto, nella prima parte, la sintesi dei derivati 6-metil-2-piridon-3-carbossammidici 3 e 4, illustrati in Figura 2. Tali composti presentano un gruppo 4-metossifenilico in posizione 5 e un gruppo etilmorfolinico (3) o 4-fluorobenzilico (4) in posizione 1 dell’anello piridinico e sono stati preparati per completare la serie dei derivati 6-metil-2-piridon-3-carbossammidici (B) e quindi avere un più completo confronto con la serie precedentemente studiata A.
In seguito, ho sintetizzato i composti 5, 6 e 7 (Figura 3) derivanti dall’inserimento di un atomo di bromo in posizione 5 dell’anello 2-piridinonico (A) per quanto riguarda il composto 5 e 6-metil-2-piridinonico (B) per quanto riguarda i composti 6 e 7, allo scopo di valutare l’influenza dell’inserimento di un atomo elettronattrattore, come il bromo, nella suddetta posizione, sull’affinità e attività verso il recettore CB2.
Figura 2. Derivati 6-metil-2-oxo-1,2-diidropiridinici 3 e 4.
Successivamente, utilizzando i composti di struttura generale A come “building block”, si è pensato di verificare l’effetto dello spostamento del sostituente dalla posizione 5 alla posizione 6 dell’anello piridinico, sull’affinità, la selettività e l’attività funzionale verso il recettore CB2.
Sono stati così progettati i composti 6-aril-2-piridinon-3-carbossiamidici con struttura generale C caratterizzati dalla presenza di un gruppo fenilico o 4-metossifenilico in posizione 6 dell’anello piridinico e di un gruppo 4-fluorobenzilico in posizione 1. Inoltre, a partire dai composti C sono stati progettati anche i derivati 6-aril-2-piridinon-3-carbossiamidici ulteriormente sostituiti in posizione 5 (C1, Figura 4). I sostituenti in 5 (Br, fenile e 4-metossifenile) sono stati scelti in base ai risultati migliori ottenuti con le serie precedenti.
La seconda parte della mia tesi sperimentale si è dunque inserita nell’ambito di questo progetto e ha previsto la sintesi dei composti 8-10 illustrati in Figura 5.
Figura 4. Composti con struttura generale C e C1.
Schema 1. Sintesi dei composti 1-4.
Reagenti e condizioni: (i) MeOH, H2SO4, MW, 100 °C, (200W, 100 psi), 50 min; (ii) cicloeptilammina, MW, 130 °C
(140 W, 5 bar), 30 min.; (iii) CHCl3, Br2, t.a., overnight. (iv) 1) Cs2CO3, DMF anidra, t.a. 1h; 2) RCl, 30 °C, overnight;
(v) PPh3, Pd(OAc)2, 1,4-diossano dist., Na2CO3 2M, acido 4-metossibenzenboronico, MeOH, .
Schema 2. Sintesi del composto 5.
Reagenti e condizioni: (i) MeOH, H2SO4, MW, 100 °C (200 W, 100 psi), 50 min.; (ii) cicloeptilammina, MW, 130 °C
(140W, 100 psi), 30 min.; (iii) CHCl3, Br2, t.a., overnight. (iv) 1) Cs2CO3, DMF anidra, t.a., 1h; 2) 4-fluorobenzilcloruro,
Reagenti e condizioni: (i) xilene, 180 °C, reflusso, 48h; (ii) EtOH assoluto, 87 °C, reflusso, 48h; (iii) toluene dist.,
AcOH, 120 °C, Dean-Stark, 24h; (iv) cicloeptilammina, MW, 130 °C (200 W, 100 psi), 30 min. o 150 °C a reflusso, 48h; (v) 1) CsF, DMF anidra, t.a, 1h; 2) 4-fluorobenzilcloruro, 25 °C, overnight.
Schema 3. Sintesi del composto 6.
Reagenti e condizioni: (i) CHCl3, Br2, t.a., overnight; (ii) 1) CsF, DMF anidra, 1h, t.a.; 2) 4-fluorobenzilcloruro, 25 °C, overnight;
(iii) toluene anidro, PPh3, Pd(OAc)2, acido boronico, K2CO3, 110 °C, 24h.
(1) Gaoni, Y.; et al. J. Am. Chem. Soc., 1964, 86, 1646-1647; (2) Raitio, K.; et al. Curr. Med. Chem., 2005, 12, 1217-1237; (3) Howlett, A. C.; et al. Pharmacol. Rev., 2002, 54,161-202; (4) Piomelli, D.; et al. Nat. Rev. Neur., 2003, 4, 873-884; (5) Stoll, G.; et al., Prog. Neurobiol., 1999, 58, 233-247; (6) Oka, S.; et al. J. Biol. Chem., 2005, 280, 18488-18497;
(7) Ibrahim, M. M.; et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2003, 100, 10529-10533; (8) Bab, I.; et al. Br. J. Pharmacol. ,2008, 153, 182-188;
(9) Scotter, E. L.; et al. Br. J. Pharmacol., 2010, 160, 480-498; (10) Recht, L. D.; et al. Biochemical. Pharmacol., 2001, 62, 755-763; (11) Manera C.; et al., Eur. J. Med. Chem., 2012, 52, 284-294; (12) Lucchesi, V.; et al., Eur. J. Med. Chem. 2014,
