Les lymphocytes T Vγ9Vδ2 ont été étudiées depuis les années quatre-vingt pour leurs puissantes propriétés anti-infectieuses, démontrées aussi bien in vitro que dans des modèles animaux et confirmées par de nombreuses observations cliniques.L'implication de ces cellules dans l’immunité anti-infectieuse réside dans leur reconnaissance d’une famille de molécules produites par des pathogènes intracellulaires appelées phosphoantigènes dont l’activateur naturel le plus puissant à ce jour est le HDMAPP : (E)-1-hydroxy-2-méthylbut-2-ényl 4-diphosphate.Après avoir défini et synthétisé un synthon clé, sur lequel nous avons couplé des groupements pyrophosphonate et pyrophosphoramidate, nous avons réalisé des bioisostères de la molécule HDMAPP. Nous avons également synthétisé des isomères géométriques, analogue de position et isomères cis, des dérivés carbonylés, acide et ester. La bioactivité de ces molécules a été testée in vitro et pour les plus actives in vivo. Les résultats obtenus indiquent que l'utilisation de composés bioisostères de HDMAPP peuvent représenter de nouvelles pistes prometteuses pour l'immunothérapie. / Vγ9Vδ2 T lymphocytes have been studied since the early eighties for their potent anti-infectious properties, attested both in vitro and in animal models and supported by many clinical observations. The involvement of Vγ9Vδ2 T cells in anti-infectious immunity lies in their recognition of an original family of molecules produced by intracellular pathogens so-called phosphoantigens and whose most potent natural activator to date is the HDMAPP: (E)-1-hydroxy-2-methylbut -2-enyl diphosphate.Having defined and synthesized a key intermediate on which we have linked pyrophosphonate and pyrophosphoramidate moieties, we have made bioisosters of the molecule HDMAPP. We also synthesized geometric isomers, analogue of position and cis isomers, carbonyl derivatives, acid and ester. The bioactivity of these molecules was tested in vitro and for the most active in vivo. The results indicate that the use of bioisosters compounds of HDMAPP may represent promising new leads for immunotherapy.

A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 6-7 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano. Entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos adversos, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Este fato mostra a importância de se ampliar o número de fármacos disponíveis e propor quimioterapia mais eficaz para o tratamento da doença de Chagas. Como forma de contribuir para essa busca, este trabalho objetiva a síntese de compostos híbridos bioisostéricos N-acilidrazônicos e sulfonilidrazônicos, contendo grupo liberador de óxido nítrico, com potencial de interação com cisteíno-proteases parasitárias, tais como a cruzaína. Nestes derivados, os grupos liberadores de óxido nítrico utilizados foram os grupos furoxano (contendo substituinte metílico e fenílico) e éster nitrato. Propôs-se a variação de anéis aromáticos substituídos e não-substituídos, com o intuito de avaliar a possível relação estrutura-atividade (REA) desses análogos. Até o momento, somente os compostos da série N-acilidrazônica tiveram avaliação biológica realizada. Os valores de IC50 dos compostos na forma amastigota do parasita variaram entre >100 a 2,88 µM, sendo este último valor comparável ao fármaco de referência. A atividade inibitória frente à cruzaína foi de 25,2 µM a 2,2 µM. Já a liberação de óxido nítrico foi avaliada pelo método indireto de detecção de nitrato e os valores variaram entre 52,0 µM e 4.232,0 µM. Estes são bem inferiores ao composto padrão, além de não se identificar correlação direta entre a atividade biológica e a liberação de NO. Na sequência, os dois compostos mais ativos (6 e 14) foram submetidos a estudos de permeabilidade e de citotoxicidade. O composto 6 foi considerado o de maior permeabilidade segundo o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB) e todos os compostos apresentaram a taxa de fluxo menor que 2, indicando a ausência de mecanismo de efluxo. Na avaliação do potencial citotóxico desses compostos em células humanas, o derivado 6 apresentou índice de seletividade superior ao do benznidazol. Em estudos de modelagem molecular usando análise exploratória de dados (HCA e PCA), propriedades estéricas/geométricas e eletrônicas foram consideradas as mais relevantes para a atividade biológica. Além disso, estudos de docking mostraram que a posição do grupo nitro no anel aromático é importante para a interação com a cruzaína. Ademais o composto 6 não provocou mudanças significativas no ciclo celular e na fragmentação de DNA em células humanas, mostrando-se como líder promissor para futuros estudos in vivo. Atividade tripanomicida, citotoxicidade, potencial de liberação de NO e estudos de permeabilidade dos 23 derivados sulfonilidrazônicos e ésteres nitrato estão sendo avaliados. / Chagas disease is an extremely neglected parasitic disease whose etiologic agent is the protozoan Trypanosoma cruzi. Currently 21 Latin American countries are considered endemic regions, where 75-90 million people are exposed to infection, 6-7 million are infected and more than 41,000 new cases occur annually. However only nifurtimox and benznidazole are available on the market. These drugs, besides low efficacy in the chronic phase of the parasite have numerous adverse effects, and in Brazil only benznidazole is used. This fact shows the importance of increasing the number of drugs available and propose more effective chemotherapy for the Chagas disease treatment. As a contribution to the problem, this study aims the synthesis of biososteric compounds from N-acylhydrazone and sulfonylhydrazone, which have the potential to interact with parasitic cysteine protease, such as cruzain, containing nitric oxide releasing groups, which also has inhibitory activity in this enzyme class. In these derivatives nitric oxide releasing groups used were furoxan (containing methyl and phenyl substituent) and nitrate ester groups. The variation of aromatic rings substituted and unsubstituted was proposed in order to evaluate the possible structure-activity relationship (SAR) of these analogs. Only N-acylhydrazone series had its biological profile evaluated up to now. The IC50 values of the compounds against the amastigote form of the parasite ranged from >100 µM to 2.88 µM, the last value being comparable to that of reference drug. Cruzain inhibitory activity ranged from 25.2 µM to 2.2 µM. The nitric oxide releasing potential was evaluated using the indirect method of detection and nitrate values ranged between 52.0 µM and 4,232.0 µM. These results are below than those of the standard compound, and there is no direct correlation between the biological activity and nitric oxide releasing potential as well. Further, the two most active compounds (6 and 14) were submitted to permeability and cytotoxicity studies. Compound 6 showed the highest permeability value according to Biopharmaceutics Classification System (BCS), and both compounds showed flow rate lower than 2, indicating no efflux mechanism. In the cytotoxicity studies of these compounds in human cells, the derivative 6 showed selectivity index greater than benznidazole. In molecular modeling studies using exploratory data analysis (HCA and PCA) steric/geometric and electronic properties were considered the most relevant for biological activity. In addition, docking studies were performed and showed that the position of the nitro group on the aromatic ring is important for the interaction with cruzain. Compound 6 did not cause significant changes in cell cycle and DNA fragmentation in human cells, showing to be a promising lead compound for future in vivo studies. Trypanocidal activity, cytotoxicity assay, NO releasing potential and permeability studies of the 23 sulfonylhydrazones and nitrate ester derivatives are being evaluated.

A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 15-16 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano, entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos colaterais, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Essa carência no arsenal terapêutico contra a doença de Chagas conduz à importância de buscar quimioterápicos mais eficazes para o seu tratamento. Face ao exposto, o objetivo do trabalho foi a síntese de compostos com dupla atividade contra o T. cruzi, utilizando a metodologia da latenciação de fármacos, em que os derivados ativos são bioisósteros de compostos nitro-heterocíclicos, sintetizados em nosso grupo de pesquisa. Os derivados propostos são pró-fármacos recíprocos do nitrofural hidroximetilado (NFOH) e de seus bioisósteros, promissores com respeito à inibição da cruzaína, com o grupamento liberador de óxido nítrico. Podem, deste modo, atuar de forma dupla na inibição da enzima cruzaína e, também, em outras cisteíno-proteases através da ação do óxido nítrico liberado. Além disso, poderiam ser inibidores de tripanotiona redutase, como ocorre com outros nitrocompostos. A síntese dos compostos intermediários foi realizada com êxito, com exceção do composto NFSOH, o qual não foi possível ser isolado. A metodologia solvent-free mostrou-se como alternativa para a síntese do NF e análogos contendo semicarbazona. Utilizaram-se diferentes métodos (direto e indireto) e diversas variações nas condições reacionais para a síntese dos ésteres nitratos correspondentes. No entanto, não se obtiveram os pró-fármacos propostos, provavelmente devido à baixa reatividade dos nitro-heterocíclicos hidroximetilados. Em paralelo, efetuaram-se estudos de Modelagem Molecular para se avaliar a possível interação com o alvo molecular, a cruzaína. A análise dos Mapas de Potencial Eletrostático (MEP) sugeriu maior deficiência eletrônica nos compostos com tiossemicarbazona. Entretanto, estudos de docking mostraram possível preferência de ataque nucleofílico da Cys25 ao grupo éster nitrato em relação à carbonila/tiocarbonila, sugerindo inativação da cruzaína pela formação de S-nitrosotiol. / Chagas\' disease is an extremely neglected disease, whose etiologic agent is the protozoan Trypanosoma cruzi. Nowadays, 21 countries in Latin America have been considered endemic area, in which 75-90 million people are exposed to infection, 15-16 million are infected and more than 41 thousands new cases are registered each year. However, nifurtimox and benznidazol are the only drugs available in the market. Besides, their low efficiency in the chronic phase of disease, they cause several side effects and in Brazil only benznidazol is applied. This scarce therapeutic armamentarium shows the importance of seeking for more effective drugs against Chagas\' disease. For these reasons, this study aims the synthesis of compounds with dual activity against T. cruzi, using the prodrug design with the active bioisosters of nitro-heterocyclic, synthesized in our research group. The derivatives proposed are mutual prodrugs of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH) and its bioisosters, promising with respect to cruzain inhibition, with NO-releasing group. Thus, they could act with a dual mechanism, in cruzain enzyme and also in other cysteine-proteases through the nitric oxide released action. Besides, they could be trypanothione reductase inhibitors, as stated to other nitro compounds. The synthesis of the intermediate compounds was carried out successfully, except for the NFSOH compound, which could not be isolated. The solvent-free methodology proved to be an alternative for synthesis of nitrofurazone and analogues containing semicarbazone. Different methods (direct and indirect) and several variations in reaction conditions were used for the synthesis of nitrate esters proposed. Nevertheless, the prodrugs were not obtained, probably due to the low reactivity of the hydroxymethyl nitro-heterocyclic employed. At the same time, molecular modeling studies to evaluate the possible interaction with the macromolecular target cruzain were performed. The analysis of electrostatic potential maps (MEP) suggests a greater electronic impairment in compounds containing thiosemicarbazone function. Docking studies, however, showed a possible preference to the nucleofilic attack of Cys25 in the nitrate ester relatively to the carbonyl/tiocarbonyl group, suggesting cruzain inactivation by S-nitrosotiol formation.

A compreensão do mecanismo de redução de compostos nitroheterocíclicos pode ser um parâmetro importante para correlacionar estudos entre a transferência eletrônica e a atividade biológica. O nitrofural (NF), fármaco pertencente ao grupo químico dos 5-nitro- heterocíclicos é ativo contra o Trypanosoma cruzi, agente etiológico da doença de Chagas, mas sua toxicidade impede o seu uso no tratamento desta parasitose. Desta forma, realizaram-se estudos do comportamento eletroquímico de três bioisósteros de NF, com substituição ora no heteroátomo do anel (O e S) ora na carbonila (O e S). As técnicas eletroquímicas de voltametria cíclica (VC), voltametria de pulso diferencial (VPD) e cronoamperometria (CRO) em meio aquoso e empregando eletrodo de carbono vítreo (ECV) como eletrodo de trabalho. A finalidade deste estudo foi compreender a influência do efeito estrutural sobre a atividade redox dos bioisósteros, pois os respectivos comportamentos eletroquímicos podem estar correlacionados com a ação biológica. Todos os processos de redução foram controlados por difusão, com a formação de único pico de redução (Ecp,1), sendo os análogos NT e NTS reduzidos em potencial ligeiramente mais negativo. A comparação dos resultados voltamétricos de NF com os obtidos para cada análogo demonstraram que todos os compostos apresentaram mecanismo de redução similar, envolvendo quatro elétrons, sendo em meio ácido o derivado hidroxilmina (RNHOH) o principal produto formado. Os dados obtidos por VPD e CRO corroboraram com estes resultados. Em meio alcalino e com prévio tratamento do eletrodo de carbono vítreo, constatou-se a formação de um pico de redução reversível, com envolvimento de um elétron para todos os compostos. Este pico refere-se à formação do nitro radical aniônico (R-NO2•-), mostrando-se estável na escala de tempo de medida da técnica de VC. Ademais, realizou-se estudo comparativo do efeito do polimento mecânico no ECV, com diamante e alumina, onde os dois procedimentos não apresentaram efeitos significativos diferentes sobre o comportamento voltamétrico dos análogos estudados. O nitro radical gerado eletroquimicamente em meio aquoso sofre reação de desproporcionamento com cinética de segunda-ordem, seguindo mecanismo ErCi (reação eletroquímica reversível seguida de uma reação química irreversível). Os valores da constante de velocidade k2 desta reação mostraram-se dependentes do pH, confirmando que o nitro radical aniônico é mais facilmente estabilizado em meio alcalino, uma vez que com a diminuição da acidez do meio, a protonação do radical torna-se mais difícil. O composto com a inclusão de dois átomos de enxofre (NTS) apresentou os menores valores de k2 indicando uma cinética de reação de desproporcionamento mais lenta praticamente em toda faixa de pH, com exceção em pH 8, com o qual os valores de k2 não apresentaram diferenças significativas. Portanto, os resultados obtidos neste estudo indicaram claramente a possibilidade de geração e detecção do nitro radical em meio aquoso a partir de compostos nitro-heterocíclicos, distinguindo-se de dados reportados na literatura em que se realizam estes estudos predominantemente em meio não aquoso ou misto. / The comprehension of the reduction mechanism of nitroheterocyclic compounds is an important study to know the parameters which can establish the correlation between electron transfer and biological activity. Nitrofural (NF), a drug containing the 5-nitro-heterocyclic moiety, is active against Trypanosoma cruzi, which is the etiologic agent of Chagas disease. Unfortunately, as NF toxicity prevents its use for the treatment against this illness, studies on the electrochemical behavior of three NF bioisosteres were performed. These bioisosteres contained substitutions (O and S) on either the heterocyclic atom or the carbonyl group. The electrochemical techniques herein used were cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV) and chronoamperometry (CRO) in aqueous medium employing a glassy carbon (GCE) as the working electrode. The purpose of this study was to understand the structural influence on the redox activity of these bioisosteres and to suggest the correlation possibilities between the electrochemical behavior and the biological activity. The reduction processes were all diffusion controlled in acidic medium, with the formation of a single peak reduction (Ecp,1), being the NT and NTS analogue reduced at a slightly less negative potential. The comparison between the NF voltammetric results and those obtained with each analogue showed that all compounds presented a similar reduction mechanism, involving four electrons, being the hydroxylamine derivative the main product formed. The obtained data by DPV and CRO corroborated these results. Additionally, in alkaline medium and with previous GCE treatment by polishing a reversible reduction peak formation was observed with the involvement of one electron for all compounds. This peak refers to the nitro-radical anion formation ((R-NO2•-), being stable in the CV time scale. Moreover, a comparative study was carried out on the mechanical effect in the GCE by polishing with diamond and alumina, showing that both procedures had no significant effect on the voltammetric behavior of the compounds. The nitro-radical electrochemically generated in aqueous medium undergoes disproportionation reaction with second-order kinetics, following the ErCi mechanism (reversible electrochemical reaction followed by an irreversible chemical reaction). The constant rate values (k2) for this reaction proved to be pH dependent, confirming that the nitro-radical anion is more easily stabilized in alkaline medium, since the decreasing acidity of the medium hinders the radical protonation. Complementarily, NTS compound showed the lowest values of k2, indicating a slower disproportionation reaction in almost all pH values, except at pH 8, in which the k2 values had no significant difference among all bioisosteres. Therefore, the obtained results in this study clearly showed that nitro-radical anion can be detected and formed in aqueous solution in contrast to what is reported in literature, in which it is predominantly stabilized in non-aqueous solution or in solvent mixture.

A compreensão do mecanismo de redução de compostos nitroheterocíclicos pode ser um parâmetro importante para correlacionar estudos entre a transferência eletrônica e a atividade biológica. O nitrofural (NF), fármaco pertencente ao grupo químico dos 5-nitro- heterocíclicos é ativo contra o Trypanosoma cruzi, agente etiológico da doença de Chagas, mas sua toxicidade impede o seu uso no tratamento desta parasitose. Desta forma, realizaram-se estudos do comportamento eletroquímico de três bioisósteros de NF, com substituição ora no heteroátomo do anel (O e S) ora na carbonila (O e S). As técnicas eletroquímicas de voltametria cíclica (VC), voltametria de pulso diferencial (VPD) e cronoamperometria (CRO) em meio aquoso e empregando eletrodo de carbono vítreo (ECV) como eletrodo de trabalho. A finalidade deste estudo foi compreender a influência do efeito estrutural sobre a atividade redox dos bioisósteros, pois os respectivos comportamentos eletroquímicos podem estar correlacionados com a ação biológica. Todos os processos de redução foram controlados por difusão, com a formação de único pico de redução (Ecp,1), sendo os análogos NT e NTS reduzidos em potencial ligeiramente mais negativo. A comparação dos resultados voltamétricos de NF com os obtidos para cada análogo demonstraram que todos os compostos apresentaram mecanismo de redução similar, envolvendo quatro elétrons, sendo em meio ácido o derivado hidroxilmina (RNHOH) o principal produto formado. Os dados obtidos por VPD e CRO corroboraram com estes resultados. Em meio alcalino e com prévio tratamento do eletrodo de carbono vítreo, constatou-se a formação de um pico de redução reversível, com envolvimento de um elétron para todos os compostos. Este pico refere-se à formação do nitro radical aniônico (R-NO2•-), mostrando-se estável na escala de tempo de medida da técnica de VC. Ademais, realizou-se estudo comparativo do efeito do polimento mecânico no ECV, com diamante e alumina, onde os dois procedimentos não apresentaram efeitos significativos diferentes sobre o comportamento voltamétrico dos análogos estudados. O nitro radical gerado eletroquimicamente em meio aquoso sofre reação de desproporcionamento com cinética de segunda-ordem, seguindo mecanismo ErCi (reação eletroquímica reversível seguida de uma reação química irreversível). Os valores da constante de velocidade k2 desta reação mostraram-se dependentes do pH, confirmando que o nitro radical aniônico é mais facilmente estabilizado em meio alcalino, uma vez que com a diminuição da acidez do meio, a protonação do radical torna-se mais difícil. O composto com a inclusão de dois átomos de enxofre (NTS) apresentou os menores valores de k2 indicando uma cinética de reação de desproporcionamento mais lenta praticamente em toda faixa de pH, com exceção em pH 8, com o qual os valores de k2 não apresentaram diferenças significativas. Portanto, os resultados obtidos neste estudo indicaram claramente a possibilidade de geração e detecção do nitro radical em meio aquoso a partir de compostos nitro-heterocíclicos, distinguindo-se de dados reportados na literatura em que se realizam estes estudos predominantemente em meio não aquoso ou misto. / The comprehension of the reduction mechanism of nitroheterocyclic compounds is an important study to know the parameters which can establish the correlation between electron transfer and biological activity. Nitrofural (NF), a drug containing the 5-nitro-heterocyclic moiety, is active against Trypanosoma cruzi, which is the etiologic agent of Chagas disease. Unfortunately, as NF toxicity prevents its use for the treatment against this illness, studies on the electrochemical behavior of three NF bioisosteres were performed. These bioisosteres contained substitutions (O and S) on either the heterocyclic atom or the carbonyl group. The electrochemical techniques herein used were cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV) and chronoamperometry (CRO) in aqueous medium employing a glassy carbon (GCE) as the working electrode. The purpose of this study was to understand the structural influence on the redox activity of these bioisosteres and to suggest the correlation possibilities between the electrochemical behavior and the biological activity. The reduction processes were all diffusion controlled in acidic medium, with the formation of a single peak reduction (Ecp,1), being the NT and NTS analogue reduced at a slightly less negative potential. The comparison between the NF voltammetric results and those obtained with each analogue showed that all compounds presented a similar reduction mechanism, involving four electrons, being the hydroxylamine derivative the main product formed. The obtained data by DPV and CRO corroborated these results. Additionally, in alkaline medium and with previous GCE treatment by polishing a reversible reduction peak formation was observed with the involvement of one electron for all compounds. This peak refers to the nitro-radical anion formation ((R-NO2•-), being stable in the CV time scale. Moreover, a comparative study was carried out on the mechanical effect in the GCE by polishing with diamond and alumina, showing that both procedures had no significant effect on the voltammetric behavior of the compounds. The nitro-radical electrochemically generated in aqueous medium undergoes disproportionation reaction with second-order kinetics, following the ErCi mechanism (reversible electrochemical reaction followed by an irreversible chemical reaction). The constant rate values (k2) for this reaction proved to be pH dependent, confirming that the nitro-radical anion is more easily stabilized in alkaline medium, since the decreasing acidity of the medium hinders the radical protonation. Complementarily, NTS compound showed the lowest values of k2, indicating a slower disproportionation reaction in almost all pH values, except at pH 8, in which the k2 values had no significant difference among all bioisosteres. Therefore, the obtained results in this study clearly showed that nitro-radical anion can be detected and formed in aqueous solution in contrast to what is reported in literature, in which it is predominantly stabilized in non-aqueous solution or in solvent mixture.

A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 15-16 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano, entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos colaterais, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Essa carência no arsenal terapêutico contra a doença de Chagas conduz à importância de buscar quimioterápicos mais eficazes para o seu tratamento. Face ao exposto, o objetivo do trabalho foi a síntese de compostos com dupla atividade contra o T. cruzi, utilizando a metodologia da latenciação de fármacos, em que os derivados ativos são bioisósteros de compostos nitro-heterocíclicos, sintetizados em nosso grupo de pesquisa. Os derivados propostos são pró-fármacos recíprocos do nitrofural hidroximetilado (NFOH) e de seus bioisósteros, promissores com respeito à inibição da cruzaína, com o grupamento liberador de óxido nítrico. Podem, deste modo, atuar de forma dupla na inibição da enzima cruzaína e, também, em outras cisteíno-proteases através da ação do óxido nítrico liberado. Além disso, poderiam ser inibidores de tripanotiona redutase, como ocorre com outros nitrocompostos. A síntese dos compostos intermediários foi realizada com êxito, com exceção do composto NFSOH, o qual não foi possível ser isolado. A metodologia solvent-free mostrou-se como alternativa para a síntese do NF e análogos contendo semicarbazona. Utilizaram-se diferentes métodos (direto e indireto) e diversas variações nas condições reacionais para a síntese dos ésteres nitratos correspondentes. No entanto, não se obtiveram os pró-fármacos propostos, provavelmente devido à baixa reatividade dos nitro-heterocíclicos hidroximetilados. Em paralelo, efetuaram-se estudos de Modelagem Molecular para se avaliar a possível interação com o alvo molecular, a cruzaína. A análise dos Mapas de Potencial Eletrostático (MEP) sugeriu maior deficiência eletrônica nos compostos com tiossemicarbazona. Entretanto, estudos de docking mostraram possível preferência de ataque nucleofílico da Cys25 ao grupo éster nitrato em relação à carbonila/tiocarbonila, sugerindo inativação da cruzaína pela formação de S-nitrosotiol. / Chagas\' disease is an extremely neglected disease, whose etiologic agent is the protozoan Trypanosoma cruzi. Nowadays, 21 countries in Latin America have been considered endemic area, in which 75-90 million people are exposed to infection, 15-16 million are infected and more than 41 thousands new cases are registered each year. However, nifurtimox and benznidazol are the only drugs available in the market. Besides, their low efficiency in the chronic phase of disease, they cause several side effects and in Brazil only benznidazol is applied. This scarce therapeutic armamentarium shows the importance of seeking for more effective drugs against Chagas\' disease. For these reasons, this study aims the synthesis of compounds with dual activity against T. cruzi, using the prodrug design with the active bioisosters of nitro-heterocyclic, synthesized in our research group. The derivatives proposed are mutual prodrugs of hydroxymethylnitrofurazone (NFOH) and its bioisosters, promising with respect to cruzain inhibition, with NO-releasing group. Thus, they could act with a dual mechanism, in cruzain enzyme and also in other cysteine-proteases through the nitric oxide released action. Besides, they could be trypanothione reductase inhibitors, as stated to other nitro compounds. The synthesis of the intermediate compounds was carried out successfully, except for the NFSOH compound, which could not be isolated. The solvent-free methodology proved to be an alternative for synthesis of nitrofurazone and analogues containing semicarbazone. Different methods (direct and indirect) and several variations in reaction conditions were used for the synthesis of nitrate esters proposed. Nevertheless, the prodrugs were not obtained, probably due to the low reactivity of the hydroxymethyl nitro-heterocyclic employed. At the same time, molecular modeling studies to evaluate the possible interaction with the macromolecular target cruzain were performed. The analysis of electrostatic potential maps (MEP) suggests a greater electronic impairment in compounds containing thiosemicarbazone function. Docking studies, however, showed a possible preference to the nucleofilic attack of Cys25 in the nitrate ester relatively to the carbonyl/tiocarbonyl group, suggesting cruzain inactivation by S-nitrosotiol formation.

A doença de Chagas é uma parasitose extremamente negligenciada, cujo agente etiológico é o protozoário Trypanosoma cruzi. Atualmente, 21 países da América Latina são considerados regiões endêmicas, onde 75-90 milhões de pessoas estão expostas à infecção, 6-7 milhões estão infectadas e mais de 41 mil novos casos surgem por ano. Entretanto, apenas os fármacos nifurtimox e benznidazol estão disponíveis no mercado. Estes, além da baixa eficácia na fase crônica da parasitose, apresentam diversos efeitos adversos, sendo que no Brasil apenas o benznidazol é utilizado. Este fato mostra a importância de se ampliar o número de fármacos disponíveis e propor quimioterapia mais eficaz para o tratamento da doença de Chagas. Como forma de contribuir para essa busca, este trabalho objetiva a síntese de compostos híbridos bioisostéricos N-acilidrazônicos e sulfonilidrazônicos, contendo grupo liberador de óxido nítrico, com potencial de interação com cisteíno-proteases parasitárias, tais como a cruzaína. Nestes derivados, os grupos liberadores de óxido nítrico utilizados foram os grupos furoxano (contendo substituinte metílico e fenílico) e éster nitrato. Propôs-se a variação de anéis aromáticos substituídos e não-substituídos, com o intuito de avaliar a possível relação estrutura-atividade (REA) desses análogos. Até o momento, somente os compostos da série N-acilidrazônica tiveram avaliação biológica realizada. Os valores de IC50 dos compostos na forma amastigota do parasita variaram entre >100 a 2,88 µM, sendo este último valor comparável ao fármaco de referência. A atividade inibitória frente à cruzaína foi de 25,2 µM a 2,2 µM. Já a liberação de óxido nítrico foi avaliada pelo método indireto de detecção de nitrato e os valores variaram entre 52,0 µM e 4.232,0 µM. Estes são bem inferiores ao composto padrão, além de não se identificar correlação direta entre a atividade biológica e a liberação de NO. Na sequência, os dois compostos mais ativos (6 e 14) foram submetidos a estudos de permeabilidade e de citotoxicidade. O composto 6 foi considerado o de maior permeabilidade segundo o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB) e todos os compostos apresentaram a taxa de fluxo menor que 2, indicando a ausência de mecanismo de efluxo. Na avaliação do potencial citotóxico desses compostos em células humanas, o derivado 6 apresentou índice de seletividade superior ao do benznidazol. Em estudos de modelagem molecular usando análise exploratória de dados (HCA e PCA), propriedades estéricas/geométricas e eletrônicas foram consideradas as mais relevantes para a atividade biológica. Além disso, estudos de docking mostraram que a posição do grupo nitro no anel aromático é importante para a interação com a cruzaína. Ademais o composto 6 não provocou mudanças significativas no ciclo celular e na fragmentação de DNA em células humanas, mostrando-se como líder promissor para futuros estudos in vivo. Atividade tripanomicida, citotoxicidade, potencial de liberação de NO e estudos de permeabilidade dos 23 derivados sulfonilidrazônicos e ésteres nitrato estão sendo avaliados. / Chagas disease is an extremely neglected parasitic disease whose etiologic agent is the protozoan Trypanosoma cruzi. Currently 21 Latin American countries are considered endemic regions, where 75-90 million people are exposed to infection, 6-7 million are infected and more than 41,000 new cases occur annually. However only nifurtimox and benznidazole are available on the market. These drugs, besides low efficacy in the chronic phase of the parasite have numerous adverse effects, and in Brazil only benznidazole is used. This fact shows the importance of increasing the number of drugs available and propose more effective chemotherapy for the Chagas disease treatment. As a contribution to the problem, this study aims the synthesis of biososteric compounds from N-acylhydrazone and sulfonylhydrazone, which have the potential to interact with parasitic cysteine protease, such as cruzain, containing nitric oxide releasing groups, which also has inhibitory activity in this enzyme class. In these derivatives nitric oxide releasing groups used were furoxan (containing methyl and phenyl substituent) and nitrate ester groups. The variation of aromatic rings substituted and unsubstituted was proposed in order to evaluate the possible structure-activity relationship (SAR) of these analogs. Only N-acylhydrazone series had its biological profile evaluated up to now. The IC50 values of the compounds against the amastigote form of the parasite ranged from >100 µM to 2.88 µM, the last value being comparable to that of reference drug. Cruzain inhibitory activity ranged from 25.2 µM to 2.2 µM. The nitric oxide releasing potential was evaluated using the indirect method of detection and nitrate values ranged between 52.0 µM and 4,232.0 µM. These results are below than those of the standard compound, and there is no direct correlation between the biological activity and nitric oxide releasing potential as well. Further, the two most active compounds (6 and 14) were submitted to permeability and cytotoxicity studies. Compound 6 showed the highest permeability value according to Biopharmaceutics Classification System (BCS), and both compounds showed flow rate lower than 2, indicating no efflux mechanism. In the cytotoxicity studies of these compounds in human cells, the derivative 6 showed selectivity index greater than benznidazole. In molecular modeling studies using exploratory data analysis (HCA and PCA) steric/geometric and electronic properties were considered the most relevant for biological activity. In addition, docking studies were performed and showed that the position of the nitro group on the aromatic ring is important for the interaction with cruzain. Compound 6 did not cause significant changes in cell cycle and DNA fragmentation in human cells, showing to be a promising lead compound for future in vivo studies. Trypanocidal activity, cytotoxicity assay, NO releasing potential and permeability studies of the 23 sulfonylhydrazones and nitrate ester derivatives are being evaluated.

Le fluor est devenu un élément incontournable en chimie médicinale. Les propriétés physico-chimiques induites par l'incorporation de cet atome dans les composés organiques en font un outil efficace dans la conception de mimes de fonctions chimiques. Les difficultés pour accéder aux composés azotés fluorés permettent d'envisager l'utilisation des milieux superacides et acides fluorants comme alternative de synthèse.Dans la première partie, la réactivité de N-allyl-N-arylbenzènesulfonamides en milieu superacide HF / SbF5 a été étudiée. La non observation de la cyclisation de type Friedel-Craft intramoléculaire initialement envisagée pour ces composés a été expliquée grâce à une étude mécanistique utilisant la RMN basse température in situ. En modifiant les conditions opératoires, la synthèse de N-arylbenzènesulfonamides α-fluorés a pu être développée. Les structures obtenues ont été testées pour l'inhibition des anhydrases carboniques.Dans la seconde partie, une nouvelle réaction d'hydrofluoration d'ynamides dans le milieu HF / pyridine a été développée. Cette stratégie a permis d'obtenir régio- et stéréosélectivement des (E)-α-fluoroènamides originaux. Par analogie avec les fluoroalcènes décrits en tant que mimes d'amides, les α-fluoroènamides sont potentiellement des isostères de la fonction urée. Le biomimétisme de ces structures est discuté grâce aux résultats d'études structurales réalisées par modélisation moléculaire. La réactivité surprenante de structures ortho-substituées en milieu superacide a permis le développement d'une réaction de polycyclisation intramoléculaire d'ynamides, cette nouvelle méthode permettant d'accéder en une étape à des polycycles azotés à haute valeur ajoutée. / During the last decades, fluorine became an essential element in medicinal chemistry. The original physical and chemical properties induced by the incorporation of this atom in organic compounds led to the development of fluorinated compounds as bioisosters in medicinal chemistry. Difficulties to access to fluorinated nitrogen containing compounds by "classical methods" led to the use of superacid as an alternative for their synthesis.In the first part of this work, the reactivity of unsaturated N-arylbenzenesulfonamides in superacidic media HF / SbF5 was studied. Intramolecular cyclisation of Friedel-Craft type expected for these compounds was studied and explored through a mechanistic study based on in situ low temperature NMR experiments. By modifying the operating conditions, the synthesis of α-fluorinated N-arylbenzenesulfonamide compounds was developed. The synthetized structures were then tested for carbonic anhydrase inhibition.In a second part, a new hydrofluorination reaction of ynamides was developed, using fluorhydric acid / pyridine media. This strategy allowed to access regio- and stereoselectively to original (E)-α-fluoroenamides. By analogy with the described fluoroalkenes as peptid bond isosters, α-fluoroenamides could potentially be considered as urea bioisosters. The bioisosterism of these structures was discussed and evaluated by using molecular modelling. The surprising reactivity of ortho-substitued structures in superacid media allowed the development of an intramolecular polycyclisation reaction, offering a one step route to complex nitrogen containing molecular polycyclic motif.

Du fait de l'extrême acidité des milieux superacides, le comportement des composés organiques y est particulièrement singulier, et en particulier celui des composé azotés. Ces milieux permettent d'accéder par polyprotonation à des intermédiaires superélectrophiles polycationiques, capables d'être piégés par des nucléophiles faibles, comme les ions fluorures solvatés du milieu ou des aromatiques désactivés. L'activation superélectrophile permet en outre d'accéder à une régiosélectivité unique en rendant certains sites réactifs, insensibles dans les milieux acides plus classiques.Dans la première partie de ce travail est étudiée une réaction d'addition anti-Markovnikov sur des anilines N-allyliques dans le mélange HF/SbF5. Une étude mécanistique a été réalisée incluant la modélisation d'intermédiaires réactionnels, des expériences de RMN in situ ainsi que des réactions avec des substrats marqués. Grâce à cette étude, une nouvelle réaction de type Friedel-Crafts permettant d'accéder à des tétrahydroquinolines désactivées a été mise au point. De plus, en modifiant les conditions opératoires, la synthèse d'anilines β-fluorées a également pu être réalisée. Ces réactions ont ensuite été appliquées à la synthèse de nouveaux composés hétérocycliques.La deuxième partie est consacrée au développement d'une nouvelle réaction d'hydrofluoration dynamides dans l'acide fluorhydrique anhydre. Cette méthodologie permet d'accéder à des (E)-α-fluoroènamides orginales avec un excellente régio- et stéréo-sélectivité. Par analogie avec les fluorooléfines qui sont connues pour mimer les fonctions amides, ces composés sont potentiellement de nouveaux bioisostères rigides d'urées, avec des app / Thanks to the extrem acidity of superacid media, the behavior of organic compound in these conditions is especially original. These media provide access by polyprotonation to superelectrophilic polycationic intermediates able to be trapped by very weak nucleophiles such as solvated fluoride ions or deactivated aromatic. In addition, the superelectrophic activation allowed to access to a unique regioselectivity, making some classically unreactive sites very reacive in these conditions.In the first part of this work, an anti-Markovnikov addition of N-allyl anilines in the HF/SbF5 mixture is studied. A mechanistic study was performed including the modeling of reaction intermediates, in situ NMR experiments and reactions with labeled substrates. Through this study, a new Friedel-Crafts type reaction was perform and applied to deactivated tetrahydroquinoline synthesis. In addition, the synthesis of β-fluorinated anilines could also be performed. These reactions were then applied to the synthesis of new heterocyclic compounds.The second part deals with the developement of a new hydrofluorination reaction of yanmides using anhydrous fluorhydric acid. This methodology allowed the synthesis of original (E)-α-fluoroenamides with an excellent regio- and stereo-selectivity. By analogy with fluoroolefins which are known to be mimics of amides, these compounds are potentially new rigid bioisosters of ureas with further potent applications in medicinal chemistry.