O trabalho apresenta a síntese e a caracterização de novos compostos heterocíclicos benzazólicos dos tipos 2-(4’-aminofenil)-6-nitrobenzazóis fluorescentes por apresentar provável transferência de carga intramolecular no estado excitado (ICT) e iminas aromáticas basedas nos compostos 2-(4’-amino-2’- hidroxifenil)-6-nitrobenzazóis fluorescentes devido a mecanismo de transferência protônica intramolecular no estado excitado (ESIPT). Estes compostos foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do Infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RMN). Foram realizados estudos fotofísicos através das espectroscopia de absorção na região do ultravioleta-visível e de emissão de fluorescência, determinando assim, os prováveis estados eletrônicos excitados em solventes polares e apolares. / This work presents the synthesis and characterization of new fluorescent heterocyclic derivatives based on 2-(4'-aminophenyl)-6-nitrobenzazoles, as well as aromatic imines based on 2-(4'-amino-2'-hydroxyphenyl)-6-nitrobenzazoles. These molecules are photoactive due to an intramolecular proton transfer in the excited state (ESIPT) or a intramolecular charge transfer (ICT) mechanism. These compounds were characterized by infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance 1H-NMR. Photophysical studies were performed using the absorption spectroscopy in the ultraviolet-visible and fluorescence emission, thereby determining the excited electronic states in polar and nonpolar solvents.

Neste trabalho foi realizado o estudo por docagem e simulação de dinâmica molecular de doze derivados benzazólicos fluorescentes por ESIPT, interagindo com o dodecâmero de Dickerson-Drew na forma B-DNA. Estes doze ligantes foram divididos em dois grupos (A e B), sendo o primeiro grupo composto por derivados do 2-(2’-hidroxifenil)-benzoxazol e o segundo grupo composto por três derivados do 2-(4’-amino-2’-hidroxifenil)-benzazóis, alternando entre N, S e O no anel azólico, mais três bases de Tröger derivadas dos mesmos. Na análise da docagem molecular do grupo A, os derivados com grupamento –NH2 no anel fenólico apresentaram energias de interação mais favoráveis com o DNA, verificando um favorecimento ainda maior, para os ligantes que continham –NO2 como substituinte no anel benzoxazólico. Na análise da docagem molecular para grupo B, as bases de Tröger (4ac) apresentaram interações significativamente mais favoráveis, quando comparados com seus respectivos precursores (3ac). Na análise da DM, tanto o grupo A, quanto o B, apresentaram a formação de complexos estáveis. O grupo A apresentou uma indução a alterações estruturais mínimas no DNA, sendo as maiores alterações a abertura do Rise quando os ligantes estavam intercalados, acompanhado pelo desenrolamento do parâmetro Twist. Nas interações de sulco menor, o ligante 2a foi o que formou o complexo mais estável com o DNA. Na análise da DM do grupo B, as bases de Tröger apresentaram uma preferência maior por interações do tipo intercalação que seus precursores, sendo os primeiros, os quais induziram o oligonucleotídeo a maiores alterações estruturais. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Devido às interações estáveis, e também as propriedades fotofísicas peculiares dos ligantes estudados, esta classe de moléculas pode atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work we carried out a study by docking and molecular dynamics simulations of twelve ESIPT-fluorescent benzazoles, interacting with the Dickerson-Drew dodecamer in the canonical B-DNA form. These twelve ligands were divided into two groups (A and B), with the first group consisting of derivatives of 2-(2’-hydroxphenyl)-benzoxazole and the second group consisting of three derivatives of 2-(4’-amino-2’-hydroxyphenyl)-benzazoles, alternating between N, S and O in the azole ring and three Tröger bases derived from them. In the analysis of the molecular docking of group A, the derivatives with group –NH2 in the phenolic ring presented more favorable interaction energies with the DNA, and the score was even more favorable for the ligands which contained –NO2 as substituent in the benzoxazolic ring. In the analysis of the molecular docking for group B, the Tröger bases (4ac) presented significantly more favorable interactions, when compared with their respective precursors (3ac). In the analysis of the DM, both groups A and B formed stable complexes. Group A induced only slight structural distortions in the DNA, being the largest modifications the increase of the Rise parameter when the ligands were intercalated, accompanied by the unwinding of Twist parameter. Regarding minor groove interactions, the ligand 2a formed the most stable complex with the DNA. In the analysis of the DM both groups A and B, the Tröger bases presented a greater preference for intercalation interactions than their precursors and the Tröger bases induced the largest structural changes to the oligonucleotide. During all the simulations the ligands maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing the denaturation of the same. Due to the stable interactions, and also the peculiar photophysical properties of the ligands studied, this class of molecules can act as possible biological probes.

O trabalho apresenta a síntese e a caracterização de novos compostos heterocíclicos benzazólicos dos tipos 2-(4’-aminofenil)-6-nitrobenzazóis fluorescentes por apresentar provável transferência de carga intramolecular no estado excitado (ICT) e iminas aromáticas basedas nos compostos 2-(4’-amino-2’- hidroxifenil)-6-nitrobenzazóis fluorescentes devido a mecanismo de transferência protônica intramolecular no estado excitado (ESIPT). Estes compostos foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do Infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RMN). Foram realizados estudos fotofísicos através das espectroscopia de absorção na região do ultravioleta-visível e de emissão de fluorescência, determinando assim, os prováveis estados eletrônicos excitados em solventes polares e apolares. / This work presents the synthesis and characterization of new fluorescent heterocyclic derivatives based on 2-(4'-aminophenyl)-6-nitrobenzazoles, as well as aromatic imines based on 2-(4'-amino-2'-hydroxyphenyl)-6-nitrobenzazoles. These molecules are photoactive due to an intramolecular proton transfer in the excited state (ESIPT) or a intramolecular charge transfer (ICT) mechanism. These compounds were characterized by infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance 1H-NMR. Photophysical studies were performed using the absorption spectroscopy in the ultraviolet-visible and fluorescence emission, thereby determining the excited electronic states in polar and nonpolar solvents.

Neste trabalho foi realizado o estudo por docagem e simulação de dinâmica molecular de doze derivados benzazólicos fluorescentes por ESIPT, interagindo com o dodecâmero de Dickerson-Drew na forma B-DNA. Estes doze ligantes foram divididos em dois grupos (A e B), sendo o primeiro grupo composto por derivados do 2-(2’-hidroxifenil)-benzoxazol e o segundo grupo composto por três derivados do 2-(4’-amino-2’-hidroxifenil)-benzazóis, alternando entre N, S e O no anel azólico, mais três bases de Tröger derivadas dos mesmos. Na análise da docagem molecular do grupo A, os derivados com grupamento –NH2 no anel fenólico apresentaram energias de interação mais favoráveis com o DNA, verificando um favorecimento ainda maior, para os ligantes que continham –NO2 como substituinte no anel benzoxazólico. Na análise da docagem molecular para grupo B, as bases de Tröger (4ac) apresentaram interações significativamente mais favoráveis, quando comparados com seus respectivos precursores (3ac). Na análise da DM, tanto o grupo A, quanto o B, apresentaram a formação de complexos estáveis. O grupo A apresentou uma indução a alterações estruturais mínimas no DNA, sendo as maiores alterações a abertura do Rise quando os ligantes estavam intercalados, acompanhado pelo desenrolamento do parâmetro Twist. Nas interações de sulco menor, o ligante 2a foi o que formou o complexo mais estável com o DNA. Na análise da DM do grupo B, as bases de Tröger apresentaram uma preferência maior por interações do tipo intercalação que seus precursores, sendo os primeiros, os quais induziram o oligonucleotídeo a maiores alterações estruturais. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Devido às interações estáveis, e também as propriedades fotofísicas peculiares dos ligantes estudados, esta classe de moléculas pode atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work we carried out a study by docking and molecular dynamics simulations of twelve ESIPT-fluorescent benzazoles, interacting with the Dickerson-Drew dodecamer in the canonical B-DNA form. These twelve ligands were divided into two groups (A and B), with the first group consisting of derivatives of 2-(2’-hydroxphenyl)-benzoxazole and the second group consisting of three derivatives of 2-(4’-amino-2’-hydroxyphenyl)-benzazoles, alternating between N, S and O in the azole ring and three Tröger bases derived from them. In the analysis of the molecular docking of group A, the derivatives with group –NH2 in the phenolic ring presented more favorable interaction energies with the DNA, and the score was even more favorable for the ligands which contained –NO2 as substituent in the benzoxazolic ring. In the analysis of the molecular docking for group B, the Tröger bases (4ac) presented significantly more favorable interactions, when compared with their respective precursors (3ac). In the analysis of the DM, both groups A and B formed stable complexes. Group A induced only slight structural distortions in the DNA, being the largest modifications the increase of the Rise parameter when the ligands were intercalated, accompanied by the unwinding of Twist parameter. Regarding minor groove interactions, the ligand 2a formed the most stable complex with the DNA. In the analysis of the DM both groups A and B, the Tröger bases presented a greater preference for intercalation interactions than their precursors and the Tröger bases induced the largest structural changes to the oligonucleotide. During all the simulations the ligands maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing the denaturation of the same. Due to the stable interactions, and also the peculiar photophysical properties of the ligands studied, this class of molecules can act as possible biological probes.

O trabalho apresenta a síntese e a caracterização de novos compostos heterocíclicos benzazólicos dos tipos 2-(4’-aminofenil)-6-nitrobenzazóis fluorescentes por apresentar provável transferência de carga intramolecular no estado excitado (ICT) e iminas aromáticas basedas nos compostos 2-(4’-amino-2’- hidroxifenil)-6-nitrobenzazóis fluorescentes devido a mecanismo de transferência protônica intramolecular no estado excitado (ESIPT). Estes compostos foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do Infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RMN). Foram realizados estudos fotofísicos através das espectroscopia de absorção na região do ultravioleta-visível e de emissão de fluorescência, determinando assim, os prováveis estados eletrônicos excitados em solventes polares e apolares. / This work presents the synthesis and characterization of new fluorescent heterocyclic derivatives based on 2-(4'-aminophenyl)-6-nitrobenzazoles, as well as aromatic imines based on 2-(4'-amino-2'-hydroxyphenyl)-6-nitrobenzazoles. These molecules are photoactive due to an intramolecular proton transfer in the excited state (ESIPT) or a intramolecular charge transfer (ICT) mechanism. These compounds were characterized by infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance 1H-NMR. Photophysical studies were performed using the absorption spectroscopy in the ultraviolet-visible and fluorescence emission, thereby determining the excited electronic states in polar and nonpolar solvents.

Neste trabalho foi realizado o estudo por docagem e simulação de dinâmica molecular de doze derivados benzazólicos fluorescentes por ESIPT, interagindo com o dodecâmero de Dickerson-Drew na forma B-DNA. Estes doze ligantes foram divididos em dois grupos (A e B), sendo o primeiro grupo composto por derivados do 2-(2’-hidroxifenil)-benzoxazol e o segundo grupo composto por três derivados do 2-(4’-amino-2’-hidroxifenil)-benzazóis, alternando entre N, S e O no anel azólico, mais três bases de Tröger derivadas dos mesmos. Na análise da docagem molecular do grupo A, os derivados com grupamento –NH2 no anel fenólico apresentaram energias de interação mais favoráveis com o DNA, verificando um favorecimento ainda maior, para os ligantes que continham –NO2 como substituinte no anel benzoxazólico. Na análise da docagem molecular para grupo B, as bases de Tröger (4ac) apresentaram interações significativamente mais favoráveis, quando comparados com seus respectivos precursores (3ac). Na análise da DM, tanto o grupo A, quanto o B, apresentaram a formação de complexos estáveis. O grupo A apresentou uma indução a alterações estruturais mínimas no DNA, sendo as maiores alterações a abertura do Rise quando os ligantes estavam intercalados, acompanhado pelo desenrolamento do parâmetro Twist. Nas interações de sulco menor, o ligante 2a foi o que formou o complexo mais estável com o DNA. Na análise da DM do grupo B, as bases de Tröger apresentaram uma preferência maior por interações do tipo intercalação que seus precursores, sendo os primeiros, os quais induziram o oligonucleotídeo a maiores alterações estruturais. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Devido às interações estáveis, e também as propriedades fotofísicas peculiares dos ligantes estudados, esta classe de moléculas pode atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work we carried out a study by docking and molecular dynamics simulations of twelve ESIPT-fluorescent benzazoles, interacting with the Dickerson-Drew dodecamer in the canonical B-DNA form. These twelve ligands were divided into two groups (A and B), with the first group consisting of derivatives of 2-(2’-hydroxphenyl)-benzoxazole and the second group consisting of three derivatives of 2-(4’-amino-2’-hydroxyphenyl)-benzazoles, alternating between N, S and O in the azole ring and three Tröger bases derived from them. In the analysis of the molecular docking of group A, the derivatives with group –NH2 in the phenolic ring presented more favorable interaction energies with the DNA, and the score was even more favorable for the ligands which contained –NO2 as substituent in the benzoxazolic ring. In the analysis of the molecular docking for group B, the Tröger bases (4ac) presented significantly more favorable interactions, when compared with their respective precursors (3ac). In the analysis of the DM, both groups A and B formed stable complexes. Group A induced only slight structural distortions in the DNA, being the largest modifications the increase of the Rise parameter when the ligands were intercalated, accompanied by the unwinding of Twist parameter. Regarding minor groove interactions, the ligand 2a formed the most stable complex with the DNA. In the analysis of the DM both groups A and B, the Tröger bases presented a greater preference for intercalation interactions than their precursors and the Tröger bases induced the largest structural changes to the oligonucleotide. During all the simulations the ligands maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing the denaturation of the same. Due to the stable interactions, and also the peculiar photophysical properties of the ligands studied, this class of molecules can act as possible biological probes.

Ces travaux de thèse concernent la synthèse et l’étude des propriétés optiques de fluorophores organiques appliqués à la détection de deux biomarqueurs de la maladie d’Alzheimer : la protéine kinase C (PKC) et les fibrilles de peptides amyloïdes Aβ42. La détection de la PKC est réalisée à l’aide de dyades comprenant un émetteur de type boradiazaindacène (BODIPY) relié de manière covalente à un inhibiteur de cette enzyme. Ces composés obtenus via une synthèse multi-étape présentent des coefficients d’absorption molaires et des rendements quantiques de fluorescence en solution importants. Ces sondes ont ensuite été utilisées en cytométrie de flux par la société Amoneta Diagnostics afin de détecter la PKC en surface des globules rouges et d’évaluer le potentiel de ces sondes dans le diagnostic de la maladie d’Alzheimer par test sanguin. Pour la détection des fibrilles de peptides amyloïdes, deux séries de fluorophores de la famille des 2-(2’-hydroxyphényl)-benzoxazoles ont été étudiées. Ces molécules présentent un phénomène de transfert de proton intramoléculaire à l’état excité (ESIPT) qui leur confère des propriétés optiques remarquables, telles que d’importants déplacements de Stokes et une émission duale. Enfin, un test de détection in vitro a été mis au point. Une interaction entre ces fluorophores et les fibrilles amyloïdes a pu être observée permettant la détection de ces peptides en solution. / This research concerns the synthesis and photophysical studies of organic fluorescent probes applied to the detection of two Alzheimer’s disease biomarkers: the protein kinase C and fibrils of amyloid Aβ42 peptides. PKC detection is achieved by dyads composed of boradiazaindacene dye (BODIPY) covalently linked to an inhibitor of this enzyme. These compounds afforded by a multistep synthesis display high molar absorption coefficients and quantum yields in solution. These probes were then used in flow cytometry by Amoneta Diagnostics to detect PKC on the surface of red blood cells in order to asses the potential of these molecules for the diagnostic of Alzheimer’s disease by blood test. Two series of fluorophores from the 2-(2’-hydroxyphenyl)-benzazole family have been studied for the detection of amyloid fibrils. These molecules display an excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) phenomenon which confer them remarkable optical properties such as important Stokes shifts and dual emission. Finally, an in vitro detection test has been developed. Interactions between these dyes and amyloid fibrils has been observed, allowing the detection of these peptides in solution.

Depuis 2011, pas moins de 7 nouvelles thérapies ont été acceptées pour le traitement du mélanome métastatique. Ces nouvelles thérapies, composées de 4 inhibiteurs de B-Raf et MEK et de 3 anticorps, ont amélioré significativement la durée de vie des patients. Néanmoins, la forme résistante de la maladie est toujours problématique et aucun traitement à l’heure actuelle ne permet d’éradiquer la maladie. Dans ce contexte, ces travaux présentent la synthèse et la caractérisation de nouveaux dérivés 4-phényl-2-aminothiazole, actifs contre les formes résistantes du mélanome. 3 points structuraux clés ont été modulés : les extrémités (position 2 du thiazole et positions 3 et 4 du noyau phényle) et le coeur bis-aryle du squelette. Les analogues synthétisés ont été évalués sur des cellules A375 de mélanome pour étudier les relations structure-activités de cette nouvelle série de dérivés. Des dérivés jusqu’à 10 fois plus actifs que le hit initial ont été développés. La cible moléculaire de cette nouvelle série a été identifiée et le mode d’action caractérisé. Il s’agit de GRP78, une protéine chaperonne dont l’inhibition provoque un fort niveau d’activation de la voie de l’unfolded protein response, menant à la mort cellulaire par un mécanisme concomitant d’apoptose et d’autophagie. Ce mode d’action innovant permet à cette série d’être active contre plusieurs formes de cancers (mélanome, pancréas, LMC, colon etc.) indépendamment du statut mutationnel. A l’issue de ces travaux, un potentiel candidat clinique a été identifié et pourrait être évalué ultérieurement pour le traitement de cancers résistants et agressifs / Since 2011, 7 new anti-melanoma therapies have been approved. They are composed of 4 B-Raf or MEK inhibitors and 3 antibodies, and allowed considerable improvements in the patients’ life span. Nevertheless, the treatment of the resistant form of the melanoma is still an unmet challenge. In this context, this manuscript reports the synthesis and the characterization of new 4-phenyl-2-aminothiazole derivatives active against resistant melanoma. We focused our attention on the modification of the position 2 of the thiazole, the positions 3 and 4 of the phenyl ring, and finally the bis-aryl core. Several derivatives were synthetized and assessed against A375 melanoma cells to depict the structure-activity relationship studies of this new series. Thus, we succeeded in a 10-fold improvement in cytotoxic activity against cancer cells compared with the initial hit, reaching a 0.5 μM EC50 against A375 cell line. Strikingly, lead derivative exerted strong in vivo anti-tumoral activity in mice tumor xenograft experiments. This new series of compound inhibits GRP78, a chaperone protein, resulting in the strong activation level of unfolded protein response and leading to cell death by concomitant apoptotic and autophagy mechanisms. This innovative mode of action confers to our compounds a high cytotoxic activity on various cancer cells (melanoma, pancreatic, CML, colon etc.), regardless to their mutational status. Ultimately, we found a potential clinical candidate that could embody a new solution for the treatment of resistant and aggressive forms of cancer

Neste trabalho é apresentada a síntese e a caracterização de cinco novas iminas derivadas de compostos do tipo 2-(2`-hidroxifenil)benzazóis, fluorescentes devido a um mecanismo de transferência protônica intramolecular no estado excitado (ESIPT). Estas iminas foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região do infravermelho (IV) e por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RMN) e apresentaram deslocamentos de Stokes compatíveis com compostos que sofrem o mecanismo de ESIPT. Os produtos apresentaram sensível variação do máximo de emissão de fluorescência devido à reação de protonação em meio ácido, o que permite seu uso como sensores ópticos de pH. Ensaios demonstraram que as iminas sintetizadas são sensíveis à presença de Ni2+ devido à reação de complexação com o metal, causando uma alteração do máximo de emissão de fluorescência. / The present work presents the synthesis and characterization of five new imines derived from 2-(2`-hydroxyphenyl)benzazole derivatives, fluorescent due to an excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) mechanism. These imines were characterized by infrared absorption spectroscopy (IR) and by hydrogen-1 nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR) and presented Stokes shifts compatible with ESIPT compounds. These products presented a considerable shift of the maximum fluorescence emission due to the protonation reaction in acid medium, which allows their use as pH optical sensors. Tests showed that the synthesized imines are sensitive to Ni2+ due to the complexation reaction with the metal, causing a shift of the maximum fluorescence emission.

Neste trabalho é apresentada a síntese e a caracterização de compostos do tipo 2-(2’- hidroxifenil)benzazóis derivados da 1,3,5-triazina, fluorescentes devido a um mecanismo de transferência protônica intramolecular no estado excitado (TPIEE). Foram preparados quatro novos corantes diclorotriazinil-(hidroxifenil)benzazólicos, que apresentam emissão de fluorescência na região azul-verde do espectro visível e deslocamentos de Stokes compatíveis com substâncias que sofrem o fenômeno da TPIEE. Estas substâncias foram caracterizadas por diversas técnicas espectroscópicas (IR, RMN e HR-MS), enquanto que as análises fotofísicas (absorção no ultravioleta-visível e emissão de fluorescência) foram realizadas em solução e no estado sólido. Os ensaios preliminares realizados indicam a possibilidade de emprego desses corantes como sondas fluorescentes de material celulósico. / The synthesis and characterization of new 2-(2’-hydroxyphenyl)benzazoles derivatives from 1,3,5-triazine, fluorescent due to an excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) mechanism, were presented in this work. The four new dichlorotriazinylbenzazole derivatives synthesized present fluorescence emission in the blue-green region of the spectra and Stokes shift compatible with ESIPT compounds. The characterization of the new fluorescent reactive dyes by means of spectroscopic (IR, RMN, UV-Vis and fluorescence) and spectrometric (HRMS) techniques, and the study of the possibilities to dye cellulose fibers were carried out. Fluorescent cellulose fibers were prepared using the dyes and a methodology used in the industry and show no color change when observed in the visible light (white cellulose) and a blue-green fluorescence when irradiated with UV light.