Câncer é uma das principais causas de mortes no mundo. Foi responsável por aproximadamente 8,2 milhões de óbitos em 2012 e estima-se 13,2 milhões de mortes em 2030, o que o posiciona como um problema de saúde pública. A quimioterapia torna-se necessária para o tratamento, pois regride o crescimento tumoral e diminui as chances de metástases, as quais são responsáveis por 90% dos óbitos decorrentes do câncer. Linhagens tumorais que apresentam alta expressão de proteínas antiapoptóticas da família Bcl-2 mostram-se resistentes à ação de quimioterápicos antineoplásicos disponíveis na terapêutica. Portanto, o desenvolvimento de compostos que inibem essas proteínas, torna-se interessante para o tratamento do câncer. A queleritrina, um alcaloide presente em diversas espécies da família Papaveraceae, representa um atraente protótipo para o desenvolvimento de inibidores de Bcl-2, visto que esta molécula apresenta atividade citotóxica por meio da inibição da Bcl-XL, proteína supressora da apoptose. Face ao exposto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar análogos da queleritrina planejados por simplificação molecular e testar sua atividade citotóxica. A síntese dos compostos foi realizada em duas etapas, com metodologias baseadas em reações de adição nucleofílica com posterior redução. Os análogos foram caracterizados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) 1H e 13C, cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e análise elementar (CHN). A citotoxicidade dos compostos sintetizados e da queleritrina foi avaliada por meio do método de determinação da viabilidade celular por biorredução do sal de tetrazólio (MTT) nas linhagens não-tumorigênicas HUVEC e LL24, e nas linhagens tumorais Jurkat, SK-Mel-28 e A549. Os resultados obtidos no ensaio de citotoxicidade demonstraram que os compostos sintetizados não possuem citotoxicidade significante nas concentrações testadas. Ao avaliar o potencial citostático dos compostos frente à linhagem mutirresistente A549, o composto 2f (3-OH e 4-OH) apresentou atividade antiproliferativa interessante na concentração de 75 µM. Por não apresentar toxicidade em células não tumorais, o composto 2f mostra-se mais seletivo do que seu protótipo. Estudos de modelagem molecular sugerem que a perda da planaridade da queleritrina seja o principal responsável pela diminuição da atividade biológica. Dessa forma, embora os compostos tenham apresentado propriedades biológicas diferentes da esperada, os resultados obtidos podem auxiliar no planejamento de novas moléculas com atividade e seletividade potencialmente superiores à queleritrina, representando assim, potenciais candidatos a fármacos que podem ampliar o arsenal terapêutico para o tratamento de neoplasias. / Cancer is a leading cause of death and was responsible for approximately 8.2 million of deaths in 2012 and 13.2 million of demises are estimated for 2030, which made cancer a public health problem. Chemotherapy is required for cancer treatment, because it decreases the chances of metastasis and regresses tumor growth. However, tumor cell lines which overexpress anti-apoptotic Bcl-2 proteins present resistance to most of anticancer drugs. In this context, the development of molecules with inhibitory activity against these proteins is a promising therapeutic strategy for cancer treatment. Chelerythrine, an alkaloid distributed in several species of Papaveraceae family, has shown considerable antiproliferative activity due to inhibition of Bcl-XL anti-apoptotic protein, which represents an attractive prototype to anticancer drug design. Then, the aim of this study was to synthesize chelerythrine analogues designed by molecular simplification and evaluate their cytotoxic activity. The synthetic strategy was performed into two steps, with methodologies based on nucleophilic addition reaction followed by reduction. The compounds were characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC) and elemental analysis (CHN). The cytotoxic activity of the analogues were evaluated through MTT assay, a colorimetric assay for assessing cell viability, against human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and lung fibroblasts (LL24) as non-tumorigenic cell lines, and also against tumor cell lines, such as human lymphoblastoid (Jurkat), human melanoma cells (SK-Mel-28) and carcinomic human alveolar basal epithelial cell line (A549). The compounds have not shown significant citotoxicity at the tested concentrations. However, the evaluation of cytostatic activity on multiresistant A549 cell line has demonstrated an antiproliferative potential of compound 2f (3-OH and 4-OH) at 75 µM. Since compound 2f (3-OH and 4-OH) did not show citotoxicity on non-tumorigenic cell lines, it presented higher selectivity than chelerythrine. Molecular modeling results indicate that the lack of planarity of the chelerythrine analogues might be responsible for their lower citotoxicity. Thus, it is expected that the results might help directing the design of new compounds with superior activity and more selective than chelerythrine, thereby representing potential drug candidates, which may enhance the therapeutic arsenal for cancer treatment.

Câncer é uma das principais causas de mortes no mundo. Foi responsável por aproximadamente 8,2 milhões de óbitos em 2012 e estima-se 13,2 milhões de mortes em 2030, o que o posiciona como um problema de saúde pública. A quimioterapia torna-se necessária para o tratamento, pois regride o crescimento tumoral e diminui as chances de metástases, as quais são responsáveis por 90% dos óbitos decorrentes do câncer. Linhagens tumorais que apresentam alta expressão de proteínas antiapoptóticas da família Bcl-2 mostram-se resistentes à ação de quimioterápicos antineoplásicos disponíveis na terapêutica. Portanto, o desenvolvimento de compostos que inibem essas proteínas, torna-se interessante para o tratamento do câncer. A queleritrina, um alcaloide presente em diversas espécies da família Papaveraceae, representa um atraente protótipo para o desenvolvimento de inibidores de Bcl-2, visto que esta molécula apresenta atividade citotóxica por meio da inibição da Bcl-XL, proteína supressora da apoptose. Face ao exposto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar análogos da queleritrina planejados por simplificação molecular e testar sua atividade citotóxica. A síntese dos compostos foi realizada em duas etapas, com metodologias baseadas em reações de adição nucleofílica com posterior redução. Os análogos foram caracterizados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) 1H e 13C, cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e análise elementar (CHN). A citotoxicidade dos compostos sintetizados e da queleritrina foi avaliada por meio do método de determinação da viabilidade celular por biorredução do sal de tetrazólio (MTT) nas linhagens não-tumorigênicas HUVEC e LL24, e nas linhagens tumorais Jurkat, SK-Mel-28 e A549. Os resultados obtidos no ensaio de citotoxicidade demonstraram que os compostos sintetizados não possuem citotoxicidade significante nas concentrações testadas. Ao avaliar o potencial citostático dos compostos frente à linhagem mutirresistente A549, o composto 2f (3-OH e 4-OH) apresentou atividade antiproliferativa interessante na concentração de 75 µM. Por não apresentar toxicidade em células não tumorais, o composto 2f mostra-se mais seletivo do que seu protótipo. Estudos de modelagem molecular sugerem que a perda da planaridade da queleritrina seja o principal responsável pela diminuição da atividade biológica. Dessa forma, embora os compostos tenham apresentado propriedades biológicas diferentes da esperada, os resultados obtidos podem auxiliar no planejamento de novas moléculas com atividade e seletividade potencialmente superiores à queleritrina, representando assim, potenciais candidatos a fármacos que podem ampliar o arsenal terapêutico para o tratamento de neoplasias. / Cancer is a leading cause of death and was responsible for approximately 8.2 million of deaths in 2012 and 13.2 million of demises are estimated for 2030, which made cancer a public health problem. Chemotherapy is required for cancer treatment, because it decreases the chances of metastasis and regresses tumor growth. However, tumor cell lines which overexpress anti-apoptotic Bcl-2 proteins present resistance to most of anticancer drugs. In this context, the development of molecules with inhibitory activity against these proteins is a promising therapeutic strategy for cancer treatment. Chelerythrine, an alkaloid distributed in several species of Papaveraceae family, has shown considerable antiproliferative activity due to inhibition of Bcl-XL anti-apoptotic protein, which represents an attractive prototype to anticancer drug design. Then, the aim of this study was to synthesize chelerythrine analogues designed by molecular simplification and evaluate their cytotoxic activity. The synthetic strategy was performed into two steps, with methodologies based on nucleophilic addition reaction followed by reduction. The compounds were characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC) and elemental analysis (CHN). The cytotoxic activity of the analogues were evaluated through MTT assay, a colorimetric assay for assessing cell viability, against human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and lung fibroblasts (LL24) as non-tumorigenic cell lines, and also against tumor cell lines, such as human lymphoblastoid (Jurkat), human melanoma cells (SK-Mel-28) and carcinomic human alveolar basal epithelial cell line (A549). The compounds have not shown significant citotoxicity at the tested concentrations. However, the evaluation of cytostatic activity on multiresistant A549 cell line has demonstrated an antiproliferative potential of compound 2f (3-OH and 4-OH) at 75 µM. Since compound 2f (3-OH and 4-OH) did not show citotoxicity on non-tumorigenic cell lines, it presented higher selectivity than chelerythrine. Molecular modeling results indicate that the lack of planarity of the chelerythrine analogues might be responsible for their lower citotoxicity. Thus, it is expected that the results might help directing the design of new compounds with superior activity and more selective than chelerythrine, thereby representing potential drug candidates, which may enhance the therapeutic arsenal for cancer treatment.

O presente trabalho trata da semissíntese de análogos de importantes compostos líderes (afidicolina, lausona, lapachol e CAPE) utilizando técnicas de química medicinal como bioisosterismo, adição de grupamento funcional e simplificação molecular. Dessa forma foi possível obter uma biblioteca de análogos racionais, visando a manipulação de parâmetros físico-químicos e estruturais, para fins de bioprospecção. Foram desenvolvidos derivados de afidicolina mais lipofílicos, por meio da acilação das hidroxilas presentes na estrutura química deste terpeno. Tentativas de formação de bioisósteros, sais e de ésteres fosfato das hidroxinaftoquinonas naturais - lapachol e lausona, foram realizadas visando avaliar a influência do pKa sobre a atividade deste tipo de moléculas, bem como aumentar hidrossolubilidade. Neste caso, foram observadas reações paralelas, como um rearranjo molecular para a formação de aminonaftoquinonas, no estudo da cicloadição de azida de sódio com grupos cianos. Ademais, foi estudado o efeito da simplificação molecular de CAPE (fenetil éster do ácido cafeico), visando entender os requisitos estruturais de atividade antitumoral desta classe de compostos. Neste trabalho, foram obtidas 14 moléculas e testadas para diferentes atividades biológicas. Derivados naftoquinoidais se mostraram ativos frente à inibição de DHODH em ensaio sobre a enzima e também em ensaio celular. Adicionalmente, análogos simplificados do CAPE apresentaram alta atividade antitumoral, com segurança, em comparação ao controle 5-fluorouracila. / The present study aimed the semi-synthesis of analogues from important lead compounds (aphidicolin, lausone, lapachol and CAPE) by using medicinal chemistry strategies, such as bioisosterism, addition of functional groups and molecular simplification. Thus, we obtained a library of rational analogues, aiming the manipulation of physicochemical and structural parameters with bioprospecting purposes. We developed more lipophilic aphidicolin derivatives by acylation of the hydroxyl groups present in the structure of this terpene. Attempts towards the development of phosphate salts bioisosters from the hydroxinaftoquinones lapachol and lausone in order to evaluate the influence the pKa in the biological activity of these class compounds as well as to increase the water solubility. In this last case, we observed parallel reactions, as a molecular rearrangement for the formation of the aminonaftoquinones during the study of cycloaddition with cyanides and azides. In addition, we studied the effects of molecular simplification of CAPE (caffeic acid phenethyl ester), to better understand the structural requirements for antitumoral activity of this class of compounds. In the present work we obtained 14 molecules which were also tested for different biological activities. Naftoquinoidais derivatives showed inhibition activity on enzymatic essay on DHODH and on cellular essay. Moreover, simplified molecules from CAPE showed high antitumoral activity and safety in comparison to the control 5- fluorouracil.

O presente trabalho trata da semissíntese de análogos de importantes compostos líderes (afidicolina, lausona, lapachol e CAPE) utilizando técnicas de química medicinal como bioisosterismo, adição de grupamento funcional e simplificação molecular. Dessa forma foi possível obter uma biblioteca de análogos racionais, visando a manipulação de parâmetros físico-químicos e estruturais, para fins de bioprospecção. Foram desenvolvidos derivados de afidicolina mais lipofílicos, por meio da acilação das hidroxilas presentes na estrutura química deste terpeno. Tentativas de formação de bioisósteros, sais e de ésteres fosfato das hidroxinaftoquinonas naturais - lapachol e lausona, foram realizadas visando avaliar a influência do pKa sobre a atividade deste tipo de moléculas, bem como aumentar hidrossolubilidade. Neste caso, foram observadas reações paralelas, como um rearranjo molecular para a formação de aminonaftoquinonas, no estudo da cicloadição de azida de sódio com grupos cianos. Ademais, foi estudado o efeito da simplificação molecular de CAPE (fenetil éster do ácido cafeico), visando entender os requisitos estruturais de atividade antitumoral desta classe de compostos. Neste trabalho, foram obtidas 14 moléculas e testadas para diferentes atividades biológicas. Derivados naftoquinoidais se mostraram ativos frente à inibição de DHODH em ensaio sobre a enzima e também em ensaio celular. Adicionalmente, análogos simplificados do CAPE apresentaram alta atividade antitumoral, com segurança, em comparação ao controle 5-fluorouracila. / The present study aimed the semi-synthesis of analogues from important lead compounds (aphidicolin, lausone, lapachol and CAPE) by using medicinal chemistry strategies, such as bioisosterism, addition of functional groups and molecular simplification. Thus, we obtained a library of rational analogues, aiming the manipulation of physicochemical and structural parameters with bioprospecting purposes. We developed more lipophilic aphidicolin derivatives by acylation of the hydroxyl groups present in the structure of this terpene. Attempts towards the development of phosphate salts bioisosters from the hydroxinaftoquinones lapachol and lausone in order to evaluate the influence the pKa in the biological activity of these class compounds as well as to increase the water solubility. In this last case, we observed parallel reactions, as a molecular rearrangement for the formation of the aminonaftoquinones during the study of cycloaddition with cyanides and azides. In addition, we studied the effects of molecular simplification of CAPE (caffeic acid phenethyl ester), to better understand the structural requirements for antitumoral activity of this class of compounds. In the present work we obtained 14 molecules which were also tested for different biological activities. Naftoquinoidais derivatives showed inhibition activity on enzymatic essay on DHODH and on cellular essay. Moreover, simplified molecules from CAPE showed high antitumoral activity and safety in comparison to the control 5- fluorouracil.