A microwave reactor was used to synthesize a series of novel 3,6-disubstituted or 3-substituted pyrazolo[1,5-a]pyrimidines in a total of 1 hour reaction time over 3 steps. The products were obtained in good to excellent yields (34-92%, ave = 52%) using a straightforward synthesis starting with the reaction of dimethylformamide-dimethylacetal with commercially available aryl acetonitriles (120C, 20 min). This was followed by treatment with H2NNH2 • HBr (120C, 20 min), and then reacted with either 1,1,3,3-tetramethoxypropane or a 2-aryl-substituted malondialdehydes (120C, 20 min). The resulting product was either collected on a sintered glass funnel or purified via column chromatography. The compounds were screened for anti-cancer activity against A2780 Ovarian and/or MCF7 breast cancer cell lines in vitro. The most active compounds were the 3-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-6-[4-(2-(piperidin-1-yl)ethoxy]phenyl analogue and the 3-(2-fluorophenyl)-6-[4-(2-(4-methylpiperzin-1-yl)ethoxy]phenyl analogue, exhibiting EC50 values of 0.84 and 0.52 M respectively, which is 2-3 times more potent than Dorsomorphin. Several of the derivatives also showed promising activities against several viruses of emerging concern, including HBV, MERS Coronavirus, Zika, and Ebola. Use of a microwave reactor to synthesize N’-aryl/(alkyl) substituted N-[(4-hydroxy-6-phenyl)pyrimidin-2-yl]guanidines or N-[(4-hydroxy-6-trifluoromethyl)pyrimidin-2-yl]guanidines from the corresponding cyanamides with alkyl/aryl amines was achieved in good to excellent yields (39-96%, ave = 62%) in 10 minutes at 120C using only 1 equivalent of amine. Work-up was exceptionally simple, and involved collecting precipitated solids on a sintered glass funnel and washing with cold 2-propanol. Products were obtained in analytically pure form and required approximately 1 hour to prepare, start to finish. Compounds in this series showed early promise as potential inhibitors of A2780 Ovarian cancer, in vitro.

A library of 25 novel 3,6-disubstituted and 3-substituted pyrazolo[1,5-a]pyrimidines were synthesized using a microwave chemical reactor in 3 steps with a total reaction time of 1 hour. The products were obtained in good to excellent yields (20-93%, ave. = 62%). The synthesis began with the reaction of aryl acetonitriles with dimethylformamide-dimethylacetal (120C, 20 min), followed by treatment of the resulting 2-arylacrylonitrile with H2NNH2 • HBr (120C, 20 min). The intermediate 4-arylpyrazol-5-amine obtained was finally reacted with either 2-aryl-substituted malondialdehydes or 1,1,3,3-tetramethoxypropane (120C, 20 min) to give the final products. The products were either collected directly on a Buchner funnel or purified via flash chromatography. The compounds were screened for anti-cancer activity against the A2780 Ovarian cancer cell line in vitro at 10 µM. The most active compound was the 2-(pyrazolo[1,5-a]pyrimidin-3-yl)benzothiazole, herein referred to as RD-I-53, which had an EC50 value of 0.9 µM nearly mirroring the experimental control, Dorsomorphin, which had an EC50 of 1.1 µM. RD-I-53 was screened against a panel of 453 kinases by DiscoverX in a KinomeScan™, a competitive binding inhibition assay wherein RD-I-53 selectively inhibited VPS34 kinase and JAK1-JH2 pseudokinase (Kd VPS34 = 0.4µM, Kd JAK-1 JH2 = 0.5µM). NCI-60 data revealed selective anticancer activity of RD-I-53 against the MCF-7 and MDA-MB-468 breast cancer cell lines. Virtual docking studies of RD-I-53 against the VPS34 active site and its derivatives resulted in the creation of a virtual library of new compounds with potentially improved anticancer activity. A highly convergent route was developed to facilitate the ease of access to derivatives of RD-I-53. In the process, new methodologies for the synthesis of 2-aminobenzothiazoles and the thiocyanation of non-C4-substituted anilines and heterocycles were investigated and reported. A library of derivatives of RD-I-53 has been synthesized to be screened for potentially improved kinase inhibitory and anti-cancer activity.

Nos travaux de thèse portent sur la mise au point de nouvelles méthodes de synthèse permettant l'accès de façon rapide et efficace à différents dérivés pyrazolo[1,5-a]pyrimidiniques diversement fonctionnalisés.La première partie de ce travail concerne l'étude et l'application de la condensation de la pyran-2-one avec les 5(3)-amino-3(5)-arylpyrazoles que ce soit par chauffage classique ou sous irradiation micro-onde. Par la suite, un nouveau procédé d'(hétéro)arylation pallado-catalysé direct régiosélectif a été mis à profit pour élaborer des pyrazolo[1,5-a]pyrimidines fonctionnalisées tant en position 3 que sur le méthyle situé sur le sommet 7 de la 5,7-diméthylpyrazolo[1,5-a]pyrimidine.Le dernier volet de ce mémoire a été consacré à la préparation des entités pyrazolo[1,5-a]pyrimidiniques substituées en position 7 par des motifs benzyliques et ce, via une procédure " one-pot ", sous irradiation micro-onde, constituée d'une réaction d'arylation directe pallado-catalysée suivie d'une saponification-décarboxylation.

Eine erhöhte COX-2-Expression wird bei Krankheiten wie rheumatoider Arthritis aber auch Parkinson, Alzheimer und Krebs beobachtet. Die nichtinvasive Visualisierung und Quantifizierung der COX 2-Expression in vivo mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) könnte wertvolle Beiträge zur Diagnose dieser Krankheiten liefern. Zur Nutzung der PET-Technik werden geeignete COX-2-adressierende Radiotracer benötigt, deren Entwicklung auch die Identifizierung neuer, der Radiomarkierung zugänglicher COX-2-Inhibitoren als Leitstrukturen voraussetzt. Ziel dieser Arbeit war die Synthese von selektiven, der Radiomarkierung zugänglichen COX 2-Inhibitoren und deren In-vitro-Evaluierung, um Verbindungen zu identifizieren, die für eine weitere Entwicklung zu COX-2-adressierenden Radiotracern geeignet sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurden ausgehend von literaturbekannten COX-2-Inhibitoren zwei grundlegende Strategien verfolgt: die Derivatisierung an der Peripherie sowie der Austausch von Strukturelementen im Grundgerüst der COX-2-selektiven Inhibitoren. In dieser Arbeit wird zum einen die Synthese der Zielverbindungen (Diphenyl-substituierte Indol-, Pyrazolo[1,5-b]pyridazin-, 1,2-Dihydropyrrolo[3,2,1-hi]indol- und Pyrrolo[3,2,1-hi]indol-Derivate sowie 2-Carbaboranyl-substituierte Indol-Derivate) und deren strukturanalytische Charakterisierung vorgestellt. Es konnte die McMurry-Cyclisierung als neuer Zugang für die Synthese von Carbaboranyl-substituierten Verbindungen und 1,2-Dihydropyrrolo[3,2,1-hi]indol-Derivaten sowie die Dehydrogenierung mittels DDQ als neue Variante zur Synthese von Pyrrolo[3,2,1-hi]indol-Derivaten etabliert werden. Durch Röntgeneinkristallstrukturanalyse wurde die Molekülstruktur von sechs Zwischenverbindungen und neun Zielverbindungen aufgeklärt. Zum anderen erfolgte die Charakterisierung der Verbindungen in vitro, wobei die COX-inhibitorischen Eigenschaften mit einem Fluoreszenz-basierten, einem Enzymimmunoassay (EIA)-basierten und einem [14C]Arachidonsäure-basierten COX-Assay bestimmt und zudem viele Verbindungen hinsichtlich ihrer Redoxeigenschaften untersucht wurden. Im Besonderen die hergestellten Indol-Derivate besitzen antioxidative Eigenschaften, die bei der Untersuchung der COX inhibitorischen Eigenschaften beachtet werden müssen. Die Derivatisierung an der Peripherie der bekannten Inhibitoren führte zur Identifizierung von zwei Aminosulfonyl-substituierten Indol-Derivaten und einem Fluorethoxy-substituierten Pyrazolo[1,5 b]pyridazin-Derivat, die grundsätzlich geeignete Kandidaten für eine weitere Entwicklung zum Radiotracer darstellen. Das Fluorethoxy-substituierte Pyrazolo[1,5 b]pyridazin-Derivat wurde im Rahmen dieser Arbeit mit Fluor-18 markiert und die initiale Charakterisierung des Radiotracers in vitro durchgeführt. Der Austausch von Strukturelementen im Grundgerüst der literaturbekannten COX-2-Inhibitoren mit voluminöseren Gruppen führte zum einen bei Austausch eines Phenylrings gegen einen Carbaboranyl-Cluster zum Verlust der COX-inhibitorischen Eigenschaften, was eine weitere Entwicklung dieser Verbindungen zum Radiotracer ausschließt. Zum anderen wurde ausgehend von 2,3-Diphenyl-1H-indol-Derivaten die bicyclische auf eine tricyclische Kernstruktur vergrößert. Dies lieferte hoch affine und selektive COX-2-Inhibitoren. Unter den hergestellten Verbindungen wurden ein 1,2-Dihydropyrrolo[3,2,1-hi]indol- und drei Pyrrolo[3,2,1-hi]indol-Derivate als vielversprechende Kandidaten für die weitere Entwicklung zum Radiotracer identifiziert.