Sintesi di oligosaccaridi complessi contenenti ?-D-N-acetilmannosammina e ?-D-N-acetiltalosammina stimolatori del sistema immunitario innato e acquisito

UNIVERSITÀ DI PISA

Scuola di Dottorato di Ricerca in

“Scienza del Farmaco e delle Sostanze Bioattive

”

TESI DI DOTTORATO DI RICERCA

2005-2007

Sintesi di oligosaccaridi complessi contenenti

β-D-N-acetilmannosammina e β-D-N-acetiltalosammina

stimolatori del sistema immunitario innato e acquisito

Filippo Bonaccorsi

RELATORE

Prof. Giorgio Catelani

DIRETTORE DELLA SCUOLA

Prof.ssa Claudia Martini

Ringraziamenti

Il lavoro da me svolto nella presente tesi di dottorato non sarebbe stato possibile senza

l’aiuto ricevuto da tutte le persone con cui ho lavorato durante questi tre anni. Prima

di tutto devo ringraziare il Professor Giorgio Catelani che mi ha accolto nel suo

laboratorio dandomi la possibilità di fare questo dottorato, aiutandomi costantemente

e sopportando senza mai lamentarsi le mie continue “smanie”. Un doveroso grazie va

alla dott.ssa Felicia D’Andrea anche lei sempre presente in ogni momento di bisogno.

Importantissimo per la mia formazione è stato il periodo trascorso al Centre for

Synthesis and Chemical Biology presso lo University College Dublin, grazie

all’accoglienza Professor Stefan Oscarson; durante questo periodo ho incontrato molte

persone che mi sono state di aiuto: il dott. Dilipo Rai (HRMS); il dott Jimmy

Muldoon (NMR), Guillaume, Vincent, Nello, Gabriele, Trish e non me ne vogliano

quelli che motivi di spazio non ho inserito.

Nei ringraziamenti non poteva mancare Elio (dott. Elio Napolitano) che nonostante la

prematura “separazione” dopo la tesi di laurea è stato sempre una presenza costante

sia dal punto di vista scientifico che da quello personale, dandomi sempre il suo aiuto

e il suo punto di vista sempre alternativo e originale. Un altro grazie va a Rita

(dott.ssa Rita Fiaschi) anche lei per i suoi preziosissimi consigli.

Un grazie veramente di cuore va a Chiara (dott.ssa Chiara Bechini) e Gabriella

(dott.ssa Gabriella Brunetto) che anche se è tanto che non ci vediamo ricordo sempre

con affetto.

Un altro affettuoso grazie va ad Alessio (Alessio Griselli) ed Elena (Elena Frino) con i

quali ho passato e tutt’ora passo le mie giornate.

Per ultimi (ma non nei miei pensieri) devo un enorme grazie a Martina (dott.ssa

Martina Landi) e Lorenzo (Lorenzo Guazzelli) compagni di lavoro per quasi quattro

anni. Per questi ultimi voglio spendere almeno due parole in più. Oltre che compagni

di laboratorio in questi tre anni siamo diventati amici, senza loro due questi tre anni

non sarebbero stati quello che sono stati, ma sarebbero stati senza dubbio più grigi e

meno piacevoli grazie alla vitalità di Martina sempre pronta a mettere in secondo

piano tutto per aiutarmi e alla voglia di fare di Lorenzo. Stare a descrivere e ricordare

tutto quello che si è passato insieme è inutile e non renderebbe giustizia ai fattio reali,

ma tutte le risate fatte insieme sono il ricordo più bello che ho di noi tre. Insomma a

voi due il grazie più grande.

Indice

1-INTRODUZIONE

1.1-Il sistema immunitario pag. 1

1.1.1-Le cellule Natural Killer (NK) pag. 2

1.1.2-Relazione tra NK e N-Acetil-D-esosammine pag. 3 1.2-Lo Streptococcus Pneumoniae, vaccinazione e vaccini pag. 5 1.2.1-Streptococcus Pneumoniae 19F e 19A pag. 6 1.3-Multivalenza: generalità, principi termodinamici e utilizzo in natura pag. 7

1.4-Dendrimeri: generalità pag. 11

1.4.1-PAMAM pag. 12

1.4.2-Glicodendrimeri pag. 14

1.5-Glicosidazioni: generalità pag. 19

1.5.1-Metodi di glicosidazione e glicosildonatori pag. 21 1.6-Sintesi di β-D-mannosidi e β-D-mannosammine pag. 25 1.7-Sintesi dell’unità ripetitiva del polisaccaride capsulare dello

Streptococcus Pneumoniae 19 F pag. 32

2-RISULTATI E DISCUSSIONE

2.1-Ottimizzazione della sintesi del 4-O-(2-acetammido-2,6-di-O-benzil-2-deossi-β-D-talopiranosil)-1,2:5,6-di-O-isopropilidene aldeido dimetil acetale (113) pag. 42 2.2-Studio metodologico sulla sintesi di α glicosidi del disaccaride

β-D-ManNAc-(1->4)-D-Glc a partire dal lattosio pag. 45 2.2.1-Sintesi del fenil 4-O-(2-acetammido-4-O-allil-3,6-di-O-benzil-2-deossi-β-D-mannopiranosil)-2,3,6-tri-O-benzil-1-tio-β-D-glucopiranoside (126) pag. 46 2.2.2-Sintesi del fenil 4-O-(2-acetammido-4-O-allil-3,6-di-O-benzil-2-deossi-β-D-talopiranosil)-2,3,6-tri-O-benzil-1-tio-β-D-glucopiranoside (131) pag. 48 2.2.3-Sintesi del

4-O-(2-O-allil-4,6-O-benziliden-3-O-benzil-β-D-galattopiranosil)-2,3,6-tri-O-benzil-1-tio-β-D-glucopiranoside (136) pag. 48

2.2.4-Prove di glicosidazione di 126, 131, 136, con isopropanolo pag. 49 2.2.5-Sintesi stereoselettiva dell’isopropil β-D-ManNAc-(1->4)-D-Glc derivato 140 a partire dall’analogo talosamminico 138α e dal lattoside 139α pag. 51 2.2.5.1-Trasformazione dell’unità di N-acetil-talosammina di 138α in

N-acetil-mannosammina pag. 51

2.2.5.2-Trasformazione dell’unità di galattosio di 139α in N-acetil-D-ManNAc pag. 51 2.3-Prove preliminari per la sintesi di trisaccaridi precursori delle unità ripetitive

di CPS di Streptococcus Pneumoniae 19A e 19F a partire dal donatore 136 pag. 56 2.4-Sintesi delle unità ripetitive dei polisaccaridi capsulari di Streptococcus Pneumoniae 19F e 19A per glicosidazione diretta del donatore mannosamminico 126. pag. 58 2.4.1-Ottimizzazione della sintesi del glicosil donatore mannosamminico 126 pag. 58 2.4.2-Studio delle proprietà glicosidanti di 126: glicosidazione con 153 e sintesi del

trisaccaride del CPS dello Streptococcus Pneumoniae 19F pag. 60 2.4.3-Sintesi formale degli oligomeri dell’unità ripetitiva del CPS dello Streptococcus Pneumoniae 19F

pag. 63 2.4.4-Sintesi del trisaccaride del CPS dello Streptococcus Pneumoniae 19A pag. 64 2.5-Approcci alla sintesi di glicodendrimeri pag. 68 2.5.1-Sintesi di strutture poliamminoammidiche (PAMAM) pag. 70 2.5.2-Sintesi di strutture glicodendrimeriche esponenti sulla propria superficie β-galattopiranosidi,

come semplici glicosidi modello. pag. 72

2.5.3-Sintesi di glicidi contenenti β-D-mannosammina e β-D-talosammina adatti per il caricamento su

strutture poliamminoammidiche. pag. 76

2.5.4-Sintesi di tiofenil glicosidi disaccardici a struttura β-D-ManNAc-(1->4)-D-Glc e

β-D-TalNAc-(1->4)-D-Glc. pag. 77

2.5.5-Sintesi del 2-azidopropil 3,4-di-O-benzil-α-L-ramnopiranoside 214. pag. 78 2.6-Glicosidazioni del 3-tosilpropandiolo con donatori tiofenili a struttura β-D-ManNAc-(1->4)-D-Glc

e β-D-TalNAc-(1->4)-D-Glc. pag. 80

2.7-Glicosidazione del 3-azidopropil 3,6-di-O-benzil-α-L-ramnopiranoside (219α) con il tiofenil2-O-

[4-O-(2-acetammido-3,4,6-tri-O-benzil-2-deossi-β-D-mannopiranosil)]-2,3,6-tri-O-benzil-α-D-glucopiranoside. pag. 83

2.8-Saggi biologici effettuati sulle cellule Natural Killer pag. 84

CONCLUSIONI

3-PARTE SPERIMENTALE

3.1-Metodi Generali pag. 89

3.2-Preparazione composti pag. 90