In this study, we have addressed the serotonergic and the opioid system within the CNS. Both systems are of outmost importance in the etiology of disease states, especially mental disorders. In our investigation of the serotonergic system, we have synthesized novel enantiomerically pure 6-aryl-3-amino- and 8-aryl-3-aminochromans as ligands for the 5-HT7 receptor. One reason for the lack of understanding of the physiological functionality of the serotonin 5-HT7 receptor, the most recently discovered member of the serotonin receptor family, is the absence of partial agonists and agonists. In this series, we have identified partial agonists with more than189 fold selectivity over the 5-HT1A receptor and one agonist with 29 fold greater selectivity over the serotonin 5-HT1A receptor. Thus the present series constitutes a starting point for developing highly selective ligands for the 5-HT7 receptor. In our investigation of the opioid system, our focus has been on the natural product salvinorin A, which is a highly selective kappa opioid receptor agonist. In the total synthesis of salvinorin A, we have accomplished the synthesis of a key intermediate, 6-(3-furyl)-4-methyl-5,6-dihydro-pyran-2-one via ring closing metathesis. Furthermore, synthetic methodologies have been developed as a part of the total synthesis. Several lipases have been screeened for their ability to generate enantiomerically pure 1-(3-Furyl)-3-buten-1-ol via bio-catalyzed hydrolysis of the corresponding acetate. The lipase from Pseudomonas fluorescens was identified as having stereoselectivity high enough to generate a % ee value above 98%. We have also developed a route for the introduction of a hydroxyl functionality in the γ position of α,β-unsaturated cyclic ketones by the regioselective oxidation of 1-silyloxy-1,3-dienes using dimethyldioxirane. We have initiated the investigation of the pharmacophore responsible for the kappa opioid activity by synthesizing simplified analogues of salvinorin A. A synthetic route providing easy access to simplified analogues of salvinorin A have been established.

Die enzymatischen Transformationen mit der pilzlichen Peroxygenase aus Agrocybe aegerita haben gezeigt, dass das Enzym insgesamt über ein sehr breites Substratspektrum bezüglich der Flavonoide verfügt. Die Flavonoide werden mittels AaeAPO regioselektiv in 6-Position hydroxyliert. Der Reaktionsmechanismus der AaeAPO bei Flavonoiden läuft über eine Epoxidstufe ab, wobei der eingefügte Sauerstoff bei Hydroxylierungen dem Wasserstoffperoxid entstammt (Hinweis auf eine echte Peroxygenase-Reaktion). Die Enzymproduktion der Agrocybe aegerita wird durch den Extraktzusatz (aus jeweils Aronia melanocarpa, Fragaria ananassa, Trifolium pratense und Bellis perennis) im Fall der Laccase stimuliert. Die AaeAPO -Aktivität wird dagegen gehemmt. Für Bjerkandera adusta kann eine moderate Stimulierung der MnP-Bildung nach der Extraktzugabe beobachtet werden. Der positive bzw. negative Einfluss auf die Enzymproduktion ist bei Agrocybe aegerita sowohl auf Flavonoide als auch auf das Lösungsmittel Ethanol zurückzuführen.

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Les prodrogues sont des dérivés biologiquement inactifs d’un principe actif qui, après administration à un organisme, subissent une transformation chimique ou enzymatique pour libérer le principe actif au site d’action. Elles améliorent les propriétés physicochimiques du principe actif pour permettre un meilleur transport à travers les barrières biologiques et pour augmenter l’activité in vivo. Elles sont utilisées pour améliorer la formulation et l’administration, accroître la perméabilité et l’absorption, modifier le profil de distribution et éviter le métabolisme et la toxicité. Cette approche est très utile pour améliorer l'administration de principes actifs. Il existe deux types de prodrogues : les prodrogues liées à un transporteur et les bioprécurseurs. Dans le premier cas, la molécule active est liée par une liaison covalente à un groupement temporaire, ce qui fournit une nouvelle molécule, qui est inactive. Le groupement temporaire libéré ne doit pas avoir, par lui-même, d'action pharmacologique ni de toxicité. Dans le second cas, le principe actif est transformé métaboliquement ou chimiquement par réaction d’hydratation, d’oxydation ou de réduction. Les azapeptides sont des mimes peptidiques dans lesquels un ou plusieurs carbones de la chaîne peptidique sont remplacés par des atomes d’azote. Ce remplacement augmente la rigidité de la chaîne peptidique et favorise le repliement de type β. Le repliement β des azapeptides est associé à plusieurs propriétés thérapeutiques. Certains azapeptides ont montré une meilleure activité, une meilleure sélectivité et une plus grande stabilité comparativement aux peptides parents ce qui prolonge leur durée d'action et les rend plus résistants aux dégradations métaboliques. Ce mémoire s’intéresse particulièrement à l’azapeptide : [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6. Celui-ci est un analogue du peptide sécréteur d’hormone de croissance 6 (GHRP-6, H-His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH₂), qui possède une affinité pour deux récepteurs distincts : les récepteurs de growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a) et le récepteur cluster of differentiation 36 (CD36). L’[aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6 démontre une sélectivité envers le récepteur CD36 offrant des possibilités de traitement de maladies telles que l’athérosclérose et la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). De plus, le récepteur CD36 peut interagir avec un corécepteur toll-like receptor 2 (TLR2), et l’[aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6 peut réduire des réponses immunitaires innées. La stratégie des prodrogues a été utilisée dans ce mémoire pour augmenter la durée d’action de l’azapeptide [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6. Plus précisément, cinq analogues des prodrogues α-acyloxyéthylcarbamates de l’aza(p-MeO)F⁴-GHRP-6 ont été synthétisées. Ce mémoire présente la première synthèse de prodrogues α-acyloxyéthylcarbamates à caractère PEG de l’[aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6. / A prodrug is a biologically inactive derivative of a drug which after administration undergoes chemical or enzymatic modification to release the active drug at targeted sites of activity. Prodrugs improve physicochemical properties to enable better transport through biological barriers and enhance activity. They are used to improve formulation and administration, to enhance permeability and absorption, to modify distribution profiles and to avoid metabolism and toxicity. The prodrug approach is useful for improving drug delivery. Prodrugs are classified into two types: carrier-linked prodrugs and bio-precursors. In the first case, the parent drug is linked by a covalent bond to an inert carrier or transport moiety. The carrier should not be active or toxic. The active drug is released by a chemical or enzymatic cleavage in vivo. In the second case, the parent drug is converted metabolically or chemically by hydration, oxidation or reduction reactions. Azapeptides employ a semicarbazide as an amino amide surrogate in a peptide analog in which the backbone α-CH is replaced by nitrogen. Through electronic interactions, the semicarbazide favors backbone β-turn geometry due to a combination of urea planarity and hydrazine nitrogen lone pair – lone pair repulsion. Azapeptides have proven therapeutic utility. Some of them exhibit better selectivity, activity and stability than the parent peptides with increased duration of action and improved metabolic stability. Growth hormone releasing peptide-6 (GHRP-6, H-His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH₂) is a synthetic peptide possessing an affinity for two different receptors: growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a) and cluster of differentiation receptor 36 (CD36). The GHRP-6 azapeptide analogue, [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6, has exhibited good affinity for CD36 and reduced nitric oxide overproduction in macrophage cells stimulated with the TLR-2 agonist R-FSL-1. Azapeptide ligands of CD36, such as [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6, offers potential as prototypes for developing treatments of diseases such as atherosclerosis and age-related macular degeneration. A prodrug strategy has been pursued to improve the pharmacokinetic properties, such as duration of action, of [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6. The first examples of α-acyloxyethyl carbamate peptides have been prepared. Five α-acyloxyethyl carbamate analogues of [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6 have been synthesized by routes featuring acylation of the resin-bound peptide using different activated α-acyloxyethyl carbonates prior to resin cleavage and side chain deprotection. The evaluation of the activity of the pharmacokinetic properties of the [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6 prodrugs is currently in progress and will be reported in due time.

We describe the regioselective prenylation of 3-bromocarbazole by palladium(0)-catalysed cross coupling with a prenylstannane or a prenylboronate. The procedure is applied to the synthesis of precursors for biologically active carbazole alkaloids.

Die enzymatischen Transformationen mit der pilzlichen Peroxygenase aus Agrocybe aegerita haben gezeigt, dass das Enzym insgesamt über ein sehr breites Substratspektrum bezüglich der Flavonoide verfügt. Die Flavonoide werden mittels AaeAPO regioselektiv in 6-Position hydroxyliert. Der Reaktionsmechanismus der AaeAPO bei Flavonoiden läuft über eine Epoxidstufe ab, wobei der eingefügte Sauerstoff bei Hydroxylierungen dem Wasserstoffperoxid entstammt (Hinweis auf eine echte Peroxygenase-Reaktion). Die Enzymproduktion der Agrocybe aegerita wird durch den Extraktzusatz (aus jeweils Aronia melanocarpa, Fragaria ananassa, Trifolium pratense und Bellis perennis) im Fall der Laccase stimuliert. Die AaeAPO -Aktivität wird dagegen gehemmt. Für Bjerkandera adusta kann eine moderate Stimulierung der MnP-Bildung nach der Extraktzugabe beobachtet werden. Der positive bzw. negative Einfluss auf die Enzymproduktion ist bei Agrocybe aegerita sowohl auf Flavonoide als auch auf das Lösungsmittel Ethanol zurückzuführen.

We now report an in depth analysis of the successful in vitro enzymatic synthesis of PHB utilizing the three-enzyme system from the bacteria Cupriavidus necator. Using HPLC methodology developed in this laboratory, and by adding each enzyme in a step-wise manner, we follow each individual stage in the three-enzyme route for PHB synthesis and delineate all stoichiometric relationships. We report the construction of the first metabolic model developed specifically for analyzing in vitro enzymatic PHB synthesis. We developed a hands-on student laboratory for culturing, producing, isolating, and purifying the bacterial biopolyesters PHB. We now report the first structural characterizations of iso-CoA, acetyl-iso-CoA, acetoacetyl-iso-CoA, and beta-hydroxybutyryl-iso-CoA using MS, MS/MS, and homo- and hetero-nuclear NMR analyses.We describe HPLC methodology to separate the isomers of several iso-CoA-containing compounds and report the first examples of iso-CoA-containing compounds acting as substrates in enzymatic acyl-transfer reactions. We describe a simple regioselective synthesis of iso-CoA from CoA. We also demonstrate a plausible mechanism, which accounts for the existence of iso-CoA isomers in commercial preparations of CoA-containing compounds. Herein we report that phenylaminoethyl selenide compounds protect DNA from peroxynitrite-mediated single-strand breaks. The mechanism of protection against peroxynitrite mediated DNA damage was investigated by HPLC. The chemistry of the reaction between peroxynitrite and HOMePAES was investigated using HPLC and HPLC/MS. The unique chemistry of the reaction between peroxynitrite and HOMePAES was investigated using HPLC and HPLC/MS. We report the development of novel CDB derivatives, which are selective COX-II inhibitors. A series of compounds were assayed with an in vitro colorimetric inhibitor screening and with a whole blood ELISA screening and the results indicate that MST is a selective inhibitor of COX-II.