Εστιάζοντας στα αποτελέσματα προσφάτων μελετών, οι οποίες είχαν ως θέμα τη διερεύνηση της σχέσης μεταξύ της χημικής δομής και της αντιλευχαιμικής δράσης, προκύπτει ότι το στεροειδικό τμήμα των ενώσεων που περιέχουν αλκυλιωτικούς παράγοντες, δεν αποτελεί μόνο τον βιολογικό φορέα των αλκυλιωτικών παραγόντων. Ο σχεδιασμός και η μελέτη παρόμοιων ενώσεων, οι οποίες έφεραν στη θέση 7 του στεροειδικού σκελετού μία αλλυλική κετόνη, παρουσίασαν μία σημαντικά αυξημένη αντιλευχαιμική δραστικότητα συγκριτικά με παράγωγα που περιείχαν στο μόριό τους έναν απλό στεροειδικό σκελετό. Προκειμένου να διερευνηθεί κατά πόσο η βελτίωση της αντιλευχαιμικής οφειλόταν στην εισαγωγή της 7-κετόνης ή του Δ5-7-κετο στεροειδικού συστήματος, αναγάγαμε το διπλό δεσμό στη θέση 5 του στεροειδούς. Τα 5α-7-κετο στεροειδικά παράγωγα που προέκυψαν κατά την αναγωγή του διπλού δεσμού χρησιμοποιήθηκαν αρχικά για τη σύνθεση των στεροειδικών εστέρων της χλωραμβουκίλης και του φαινυλοξικού οξέος και ακολούθως μελετήθηκε η in vivo αντιλευχαιμική τους δράση έναντι της λευχαιμίας Ρ388. Τέλος, η αναγωγή του διπλού δεσμού αποδείχθηκε να έχει αρνητική επίδραση στην αντιλευχαιμική δράση, αφού η συγκριτική μελέτη με τα πρωτότυπα μόρια έδειξε πως οι πολύ δραστικοί Δ5-7-κετο στεροειδικοί εστέρες με την αναγωγή του διπλού δεσμού μετατράπηκαν σε ενώσεις με αμελητέα αντιλευχαιμική δράση. / Recent structure-antileukemic activity studies showed that the steroidal part of complex molecules containing DNA alkylators does not play only the role of the “biological carrier”. New such compounds designed to possess an allylic 7-ketone showed enhanced antileukemic potency compared with derivatives with a simple steroidal skeleton. In order to investigate whether the enhancement of the antileukemic potency is attributed to the introduction of the 7-ketone or to the Δ5-7-keto conjugated steroidal system we decided to reduce the Δ5 double bond. The 5α-7-keto-steroidal skeletons synthesized were tethered to chlorambucil and phenyl acetic acid’s nitrogen mustard and studied against leukemia P338 in vivo. The reduction of the double bond had a negative impact on the antileukemic potency since the comparative study of the novel derivatives showed that a series of very potent Δ5-7-keto-steroidal esters were converted by this modification to compounds with marginally accepted activity.

Είναι ευρέως γνωστό από παλιά ότι οι μουστάρδες του αζώτου όταν είναι συνδεδεμένες μέσω ενός εστερικού δεσμού με ένα στεροειδές μόριο ή με ένα τροποποιημένο στεροειδές, τότε εμφανίζουν μικρότερη τοξικότητα και καλύτερη αντινεοπλασματική δράση. Προκειμένου να επιβεβαιώσουμε το ρόλο του στεροειδικού μορίου στην έκφραση της αντιλευχαιμικής ενεργότητας, επανασυνθέσαμε 16 ανάλογα της μουστάρδας 4-Μe-CABA και τα εξετάσαμε στη λευχαιμία Ρ388 in vivo και σε φυσιολογικά ανθρώπινα λεμφοκύτταρα in vitro. H πλειοψηφεία των εξεταζόμενων ενώσεων εμφάνισε χαμηλή τοξικότητα-χαμηλότερη τοξικότητα από αυτήν της μουστάρδας- ενώ η αντιλευχαιμική δράση αυξήθηκε σημαντικά. Όσον αφορά στις τροποποιήσεις αποδείχτηκε για μια ακόμη φορά ότι η ύπαρξη της ΝΗ-CΟ ομάδας ως εξωκυκλικό αμίδιο συνεισεφέρει σημαντικά στην δράση του μορίου μόνο όμως όταν βρίσκεται σε β-διαμόρφωση. Η μετατροπή του Β αλλά και του D στεροειδικού σκελετού σε λακταμικό ενίσχυσε την αντιλευχαιμική δράση των μορίων. Επίσης τα 7-οξειδωμένα παράγωγα αποδείχτηκαν καλύτερα από τα μη οξειδωμένα ανάλογα. Τα ευρήματα μας υποστηρίζουν ότι το στεροειδικό κομμάτι αυτών των ενώσεων δεν είναι μία απλή βιολογική πλατφόρμα όπως εικαζόταν για χρόνια. / It is commonly known that nitrogen mustards when conjugated with steroids or modified steroids via esteric bond show low toxicity and better antileukemic activity. In order to confirm the role of the steroidal moiety on the expression of anti-leukemic activity we re-synthesized 15 derivatives of the 4-Μe-CABA mustard and tested them on leukaemia P388 in vivo and in normal human lymphocytes in vitro.The majority of the tested compounds showed low toxicity while the measured antileukemic potency was significantly increased.As far as the modifications that were tested, once more it was proved that the existence of the ΝΗ-CΟ moiety when out of the ring as an amidic group contributes significantly to the activity of the molecule only if it is at axial conformation. The lactamization of the B-steroidal ring as well as the lactamization of the D-steroidal ring rendered the molecule more potent. Furthermore the 7-oxidized derivatives proved better than the non-7-oxidized derivatives. Our findings support the notion that the steroidal part of these molecules is not just a simple biological platform as has been speculated for years.

Εξήντα έξη χρόνια μετά την εμφάνιση της πρώτης δημοσίευσης που αφορούσε στη θεραπεία με τη χρήση μουσταρδών αζώτου και ενώσεις που ανήκουν στη θεραπευτική αυτή κατηγορία, όπως το κυκλοφωσφαμίδιο και η μελφαλάνη εξακολουθούν να αποτελούν πρώτης γραμμής χημειοθεραπευτικούς παράγοντες τόσο κατά της λευχαιμίας όσο και έναντι άλλων συμπαγών όγκων. Οι διλειτουργικοί αλκυλιωτικοί παράγοντες, κατηγορία στην οποία ανήκουν και οι μουστάρδες αζώτου, επάγουν το θάνατο των καρκινικών κυττάρων και κατά συνέπεια και την κυτταροτοξική τους δράση μέσω της δημιουργίας διαμοριακών χιαστί τύπου δεσμών μεταξύ των κλώνων του DNA. Οι φαρμακολογικές τους δράσεις σχετίζονται κυρίως με την σύνθεση του DNA των διαιρούμενων κυττάρων, προκαλώντας ουσιαστικά μια γενική αναστολή της κυτταρικής διαίρεσης. Ωστόσο, εκτός από την αναμενόμενη και επιθυμητή θεραπευτική δράση, προκαλούν τοξικές παρενέργειες, οι οποίες σχετίζονται με μεταλλαγή των κυττάρων της αρχέγονης σειράς, εμφάνιση καρκινογένεσης και τερατογένεσης. Το εύρος των μειονεκτημάτων που παρουσιάζουν και ειδικά η συστηματική τοξικότητα σε συνδυασμό με την υψηλή χημική in vivo δραστικότητα τους και την μειωμένη εκλεκτικότητα τους, είχαν ως αποτέλεσμα τον περιορισμό της χρήσης τους. Παρόλα αυτά κατέχουν εξέχουσα θέση στη θεραπευτική έναντι μιας μεγάλης ποικιλίας τύπων καρκίνου, συμπεριλαμβανομένου και των αιματολογικών νεοπλασμάτων. Στην προσπάθεια επίλυσης του προβλήματος της αυξημένης τοξικότητας και της απουσίας εκλεκτικότητας των ενώσεων της κατηγορίας αυτής, διάφορες μουστάρδες αζώτου συζεύχθηκαν μέσω εστερικού δεσμού με ποικίλους στεροειδικούς σκελετούς, στρατηγική που αποδείχθηκε ουσιαστικά ιδιαιτέρως αποτελεσματική. Αποτελέσματα μελετών τόσο της ερευνητικής μας ομάδας όσο και άλλων, υποστηρίζουν πως ο στεροειδικός σκελετός δεν μπορεί πλέον να θεωρηθεί μόνο ως απλός φορέας για την αποτελεσματική μεταφορά της αλκυλιωτικής ομάδας στις θέσεις στόχους του DNA, εφόσον μικρές δομικές τροποποιήσεις του επιφέρουν σημαντικές διαφοροποιήσεις στην αντιλευχαιμική δράση των τελικών στεροειδών εστέρων. Επιπρόσθετα, οι μελέτες αυτές έδειξαν ότι η παρουσία της –NHCO- ομάδας είτε ως ενδοκυκλικής λακταμικής είτε ως εξωκυκλικής αμιδικής στον Δ-δακτύλιο του στεροειδικού τμήματος είναι καθοριστικός παράγοντας για την εμφάνιση κυτταροτοξικής ή αντινεοπλασματικής δράσης στεροειδών εστέρων της χλωραμβουκίλης και αναλόγων αυτής. Μέχρι σήμερα έχει προκύψει ένας εκτεταμένος αριθμός στεροειδών εστέρων, από την σύζευξη απλών και τροποποιημένων στεροειδών με αρκετές διαφορετικές μουστάρδες αζώτου. Η πλειονότητα αυτών των παραγώγων έχουν υποβληθεί σε in vitro και in vivo βιολογικές δοκιμές έναντι των λευχαιμίων Ρ388 και L1210 και αρκετά από αυτά έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικοί αντινεοπλασματικοί παράγοντες. Σε μια πρόσφατη 3D-QSAR μελέτη τριάντα οκτώ στεροειδών εστέρων τριών διαφορετικών μουσταρδών αζώτου με απλούς και τροποποιημένους στεροειδικούς σκελετούς, έγινε προσπάθεια διερεύνησης των 3D σχέσεων χημικής δομής-βιολογικής δραστικότητας, με σκοπό την εύρεση των απαραίτητων στερεοηλεκτρονικών χαρακτηριστικών των ενώσεων που συμβάλλουν στην εκδήλωση της αντιλευχαιμικής δράσης των. Η ανάλυση στηρίχθηκε στην χρήση των μεθοδολογιών CoMSIA και CoMFA. Τα δεδομένα που ελήφθησαν από τις 3D-QSAR αναλύσεις αξιοποιήθηκαν στη συνέχεια από ένα υπολογιστικό πρόγραμμα de novo σχεδιασμού και ανακάλυψης νέων βιοδραστικών μορίων, την εφαρμογή LeapFrog. Με βάση τα είκοσι βελτιωμένα στεροειδικά εστερικά παράγωγα που προτάθηκαν από το LeapFrog, επιλέχθηκαν να σχεδιαστούν και να συντεθούν οι ακόλουθες αρωματικές μουστάρδες αζώτου: α) 2-[π-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο]βουτυρικό οξύ (7), β) 2-ακεταμιδο-2-[π-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο]οξικό οξύ (30), γ) 2-ακεταμιδο-2-[ο-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο]οξικό οξύ (31) και δ) το 3-ακεταμιδο-3-[π-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο] προπανοϊκό οξύ (42), καθώς και τα εστεροποιημένα παράγωγα αυτών, με επιλεγμένους απλούς και τροποποιημένους στεροειδικούς σκελετούς. Η σύζευξη των νεων μουσταρδών με επιλεγμένες στεροειδικές αλκοόλες απέδωσε δεκαεπτά νέα εστερικά ανάλογα, η σύνθεση των οποίων είχε ως απώτερο σκοπό τη βελτίωση του θεραπευτικού δείκτη των μουσταρδών αζώτου καθώς και τον εμπλουτισμό της βιβλιοθήκης των αποτελεσμάτων που αφορούν στη σχέση χημικής δομής-βιολογικής δραστικότητας των ενώσεων της κατηγορίας αυτής. Συγκεκριμένα, για τη σύνθεση των παραπάνω μουσταρδών αζώτου, εφαρμόστηκε η κλασσική μεθοδολογία σύνθεσης. Ωστόσο, αυτή αποδείχθηκε αποδοτική μονό κατά τη σύνθεση της μουστάρδας 7, παρέχοντας το τελευταίο σε συνολική απόδοση 45%. Για τις υπόλοιπες μουστάρδες ακολουθήθηκαν εναλλακτικές πορείες σύνθεσης λόγω προβλημάτων που παρουσιάστηκαν κατά την εφαρμογή της κλασσικής μεθοδολογίας. Κρίσιμο στάδιο κατά τη σύνθεση των μουσταρδών αζώτου 30 και 31, αποτέλεσε η αρχική προστασία της ελεύθερης αμινομάδας της DL-α-φαινυλγλυκίνης (16) που χρησιμοποιήθηκε ως πρώτη ύλη της συνθετικής πορείας. Η διερεύνηση και η βελτιστοποίηση των πειραματικών συνθηκών ήταν απαραίτητη και κατά το στάδιο της χλωρίωσης των Ν,Ν-δις(2-υδροξυαιθυλ)-παραγώγων 26 και 27 για τον σχηματισμό της χαρακτηριστικής Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλαμινο)-ομάδας των παραγώγων 30 και 31. Κατά τη σύνθεση του 3-ακεταμιδο-3-[π-Ν,Ν-δις(2-χλωροαιθυλ)αμινοφαινυλο]προπανοϊκού οξέος (42) ήταν απαραίτητη η βελτιστοποίηση παρασκευής των ενδιαμέσων 33 και 37. Μετά από διερευνητικές προσπάθειες κατέστη εφικτή η βελτίωση της απόδοσης σύνθεσης του παραγώγου 33 από 54% σύμφωνα με τη βιβλιογραφία σε 98%, καθώς και η σύνθεση του ακετάμιδο παραγώγου 37 τόσο σε λιγότερα συνθετικά στάδια και σε καλύτερη απόδοση σε σχέση με τα δημοσιευμένα βιβλιογραφικά δεδομένα. Σε επόμενο στάδιο της μελέτης σχεδιάσθηκε η εστεροποίηση των μουστάρδων 7, 30 και 42 με επιλεγμένους στεροειδικούς σκελετούς. Για τη σύνθεση των τελικών εστερικών στεροειδικών παραγώγων εφαρμόστηκε η μέθοδος των μικτών ανυδριτών, η οποία περιλαμβάνει την αντίδραση της αρωματικής μουστάρδας αζώτου με ελαφρά περίσσεια 2,4,6-τριχλωροβενζοϋλοχλωρίδιου παρουσία τριαιθυλαμίνης, το σχηματισμό του αντίστοιχου μικτού ανυδρίτη και στη συνέχεια in situ αντίδρασή του με τη στεροειδική αλκοόλη παρουσία 4-διμεθυλαμινοπυριδίνης. Τελικώς κατέστη εφικτή η σύνθεση δεκαεπτά τελικών στεροειδών εστέρων από τη σύζευξη των μουσταρδών αζώτου, 7 και 42 με επιλεγμένες στεροειδείς αλκοόλες. Παρά τις διερευνητικές προσπάθειες που καταβλήθησαν δεν κατέστη εφικτή η εστεροποίηση της μουστάρδας 30. Το σύνολο των τελικών στεροειδών εστέρων προωθήθηκαν σε βιολογικές μελέτες για την αποτίμηση της αντινεοπλασματικής τους δράσης. Τα διαθέσιμα αποτελέσματα αυτών των μελετών σχετίζονται με τα έντεκα στεροειδικά εστερικά παράγωγα της μουστάρδας 7 (2-PHE-BU). Τα μελετηθέντα αυτά παράγωγα επέδειξαν μειωμένη τοξικότητα και μια οριακή αντινεοπλασματική δραστικότητα έναντι της λευχαιμίας Ρ388, στην οποία είχαν μελετηθεί, συγκριτικά με την ελέυθερη αρωματική μουστάρδα (2-PHE-Bu). Ωστόσο, τα ληφθέντα βιολογικά αποτελέσματα ήταν υποδεέστερα των αντίστοιχων δεδομένων που είχαν συλλεχθεί κατά τη μελέτη του PHE και των στεροειδικών εστέρων αυτού έναντι και πάλι της λευχαιμίας Ρ388. Το γεγονός αυτό πιθανόν να οφείλεται στη μειωμένη ενζυμική υδρόλυση που υφίστανται in vivo τα παράγωγα αυτά, λόγω της στερεοχημικής παρεμπόδισης που προκαλεί η αιθυλική αλυσίδα γύρω από τον εστερικό δεσμό σύνδεσης μουστάρδας-στεροειδούς, γεγονός που συνεπάγεται μειωμένη απελευθέρωση της μουστάρδας αζώτου. Στο σημείο αυτό αξίζει να αναφερθεί πως αν και, τόσο οι νέες αρωματικές μουστάρδες αζώτου, όσο και τα στεροειδικά τους παράγωγα είχαν προταθεί ως υποψήφια παράγωγα με βελτιωμένη βιοδραστικότητα κατά την πραγματοποίηση de novo σχεδιασμού από το υπολογιστικό πρόγραμμα LeapFrog, τα αποτελέσματα των βιολογικών δοκιμών δεν επιβεβαιώσαν τις συγκεκριμένες ποτάσεις. Πιθανότατα, παράμετροι που δεν ελήφθησαν υπόψη κατά τον de novo σχεδιασμό από το LeapFrog, όπως η μεταβολική τροποποίηση των ενώσεων να εμπλέκονται και να καθορίζουν την βιοδραστικότητα του τελικών στεροειδικών εστέρων. Θεωρείται ότι μια αναθεώρηση κρίσιμων παραμέτρων όπως η χημική ποικιλομορφία και ο αριθμός των ενώσεων που εισέρχονται ως δεδομένα στις μελέτες 3D-QSAR μπορεί να αποδώσει μεγαλύτερης αξιοπίστιας μοντέλα CoMFA και CoMSIA. Τα νέα αυτά μοντέλα κατά την εισαγωγή τους σε υπολογιαστικά προγράμματα de novo σχεδιασμού μπορούν να συμβάλλουν στο σχεδιασμό νεών ενώσεων με πιθανά υπέρτερη βιοδραστικότητα. / Sixty-six years after the serendipitous discovery and the first publication referred to nitrogen mustard therapy, nitrogen mustards such as cyclophosphamide and melphalan are still front-line chemotherapeutic agents for the treatment of leukemia and various solid tumors. Several chemotherapeutics act as DNA-damaging agents resulting in cell cycle arrest and cell death of the uncontrollably proliferating cancer cells. Among them, bifunctional DNA alkylating agents, such as the nitrogen mustards, form intrestrand crosslinks (ICLs), extremely cytotoxic lesions, blocking DNA replication and transcription. However, cellular responses triggered by ICLs can cause resistance in tumor cells, limiting the efficacy of such treatment. Cytotoxicity, mutagenesis, and clastogenesis are attributed to their ability to damage DNA. Although, these drugs remain some of the most commonly prescribed chemotherapies for the treatment of various solid and hematological malignancies, particularly in combination with other classical or target therapeutics in multi-agent regimens, severe side effects on normal tissues comprise drawbacks of their use. These are attributed to their low selectivity to alkylate specific DNA bases due to their high inherent reactivity, resulting in the non-specific alkylation of other cellular nucleophilic species such as amino acid residues or low molecular weight thiols. Several approaches have been explored to reduce the toxicity and increase the therapeutic efficacy of nitrogen mustards. Among them, the generation of DNA-directed alkylating agents via the chemical linkage of nitrogen mustards with molecules of increased DNA-binding affinity and the synthesis of nitrogen mustard prodrugs led to interesting results. The chemical linkage of nitrogen mustards to carrier molecules (e.g steroids) with affinity for specific binding sites (nuclear receptors) has been used aiming at the improvement of the antineoplastic treatment. Our ongoing studies in this field have demonstrated that steroidal esteric derivatives of aromatic nitrogen mustards increase the damaging effects on specific DNA sequences and achieve better selectivity and reduced toxicity compared to nitrogen mustards themselves. Steroidal skeletons, which incorporate a –NHCO- moiety are considered more appropriate modules than the common or non-modified steroids, since their esters with aromatic nitrogen mustards, such as chlorambucil and its analogs, have been proved potent antileukemic agents. To this direction, our group has published a series of studies related with steroidal esters of aromatic nitrogen mustards as antineoplastic, especially antileukemic agents. Our efforts have succeeded in the identification of potent and promising derivatives with enhanced activity and reduced toxicity compared to the corresponding nitrogen mustards against in vitro and in vivo experimental tumors. Extensive structure-activity relationship (SAR) studies have demonstrated unique structural features of both the steroidal part and the nitrogen mustard which contribute substantially to the bioactivity of the target steroidal esters Furthermore, recent 3D QSAR/CoMFA and CoMSIA studies led to the generation of related models which indicated the influence of stereoelectronic and physicochemical parameters on the antileukemic activity of target compounds. The reliability of both models was evaluated and their predictive ability on the activity of a test set of compounds proved satisfactory. Furthermore, based on the proposed CoMFA model and using the de novo ligand design routine LeapFrog of SYBYL, a series of candidate molecules with potentially optimal bioactivity was proposed, creating new challenges in further investigation of this class of compounds. Prompted by the aforementioned results and extending our structure-activity relationship studies, we decided to investigate if the incorporation of in silico predictive nitrogen mustards on various simple and modified steroids might result to steroidal esters with improved antineoplastic activity. The selection of the nitrogen mustards which were synthesized and used in this study was based on the predictive antileukemic activity of their corresponding steroidal esters and the synthetic accessibility of the intermediate and target compounds. Thus, we designed and synthesized a new series of steroidal esters containing the aromatic nitrogen mustards 2-[4-N,N-bis(2-chloroethyl)amino-phenyl]butanoic acid (2-PHE-BU, 7), 2-acetamido-2-[p-N,N-bis(2-chloroethyl)amino-phenyl]acetic acid (30), 2-acetamido-2-[o-N,N-bis(2-chloroethyl)amino-phenyl]acetic acid (31) and 3-acetamido-3-[p-N,N-bis(2-chloroethyl)amino-phenyl]propanoic acid (42). The chemical linkage of nitrogen mustards 7 and 42 with simple and modified steroids led to the synthesis of seventeen new steroidal esters aiming at the investigation of new compounds with enhanced antineoplastic activity and higher therapeutic index. The synthesis of the aforementioned nitrogen mustards was based on a classic synthetic approach. However, this procedure proved efficient only for the synthesis of compound 7, in an overall yield of 45%. Key step for the synthesis of nitrogen mustards 30 and 31 was the protection of the free amino-group of DL--phenyglycine. Optimization of the experimental conditions were also necessary for the chlorination of N,N-bis(2-hydroxyethyl) intermediates 26 and 27, which led to the corresponding nitrogen mustards 30 and 31. During the synthesis of the 3-acetamido-3-[p-N,N-bis(2-chloroethyl)amino]propanoic acid (42), optimization of the procedure for the preparation of the intermediates 33 and 37 was also necessary. Our attempts resulted in the preparation of compound 37 in less steps and higher yield (98%) compared to that referred in the literature. The synthesis of the final steroidal esteric derivatives was based on the well established method of mixed anhydrides, which involves the reaction of the aromatic nitrogen mustard with a slight excess of 2,4,6-trichlorobenzoyl chloride in the presence of triethylamine, followed by the addition of steroidal alcohol in the presence of 4-dimethylaminopyridine. The newly synthesized alkylating steroidal esters exhibited reduced toxicity and slightly improved antileukemic activity against P388 leukemia bearing mice compared to the free nitrogen mustard 2-PHE-BU. Nevertheless, they did not prove superior to already synthesized, structurally related steroidal esters of PHE indicating that the enzymatic hydrolysis and the liberation of the nitrogen mustard in vivo is possibly disfavored due to the steric hindrance of the ethyl group around the formed ester bond. Nevertheless, the biological results obtained in the present study clearly indicate that except of the important stereoelectronic requirements which are considered and incorporated as data in LeapFrog routine, other parameters are possibly implicated and determine the bioactivity of the target steroidal esters. We expect that a careful revision of the implicated parameters such as the chemical diversity and the number of the tested compounds will allows us the generation of new CoMFA and CoMSIA models which subsequently will contribute to higher predicted reliability of the in silico design by software packages such as LeapFrog.

Depuis plus de 40 ans des chimistes se sont intéressés à l’extraction, à l’activité biologique et à la synthèse de l’homoharringtonine, un ester naturel de la céphalotaxine, qui est un puissant antileucémique, en vue de son utilisation thérapeutique, en particulier contre les leucémies résistantes aux inhibiteurs de tyrosine kinase. Ces alcaloïdes sont extraits de Cephalotaxus, des conifères originaires du sud de la Chine à croissance extrêmement lente et menacés d’extinction, la synthèse de ces alcaloïdes est nécessaire pour une utilisation thérapeutique.L’objectif de ce travail consiste à développer une synthèse concise de la (-)-céphalotaxine 1, afin de palier notamment le problème de sa pureté énantiomérique variable lorsqu’elle est issue de la matière première végétale. La stratégie développée dans ce travail nécessite d’effectuer un couplage de Heck avec des substrats désactivés et encombrés. Les résultats préliminaires ayant été décevants, le première objectif à consisté à développer l’utilisation de la méthode des plans d’expérience en synthèse totale, car l’efficacité de chaque étape a une répercussion importante sur le rendement en produit final. Dans une première partie, l’application d’un plan d’expériences a permis de pallier ce problème par une étude modèle pour déterminer les paramètres importants pour effectuer une telle réaction efficacement. Dans une deuxième partie, nous avons synthétisé les précurseurs et réalisé le couplage de Heck en vue de l’accès à un précurseur AC comportant tous les atomes de carbone du squelette de la céphalotaxine et les fonctionnalités requises pour sa cyclisation ultérieure en tétracycle ABCD. Enfin, nous avons fonctionnalisé les produits de Heck en position C3 par différents méthodes. Ces résultats ont permis de valider notre stratégie de synthèse. / For more than 40 years the chemists were interested in the extraction, in the biological activity and in the synthesis of the homoharringtonine, a natural ester of cephalotaxine, which is a powerful antileukemic compound of therapeutic use, in particular against the leukaemia resistant to tyrosine kinase inhibitors. These alkaloids are extracted from Cephalotaxus, conifers native of the South of China with extremely slow growth. The objective of this work thus consisted in developing a concise synthesis of the cephalotaxine, to limit the recourse to the endangered vegetable resource The developed strategy requires an intermolecular Heck-coupling of electronically and sterically deactivated demanding substrates. The preliminary results having been disappointing, the first objective consisted in developing the use of the model of the experimental design in total synthesis because the classic methodology of variation of a single parameter at the same time said of "one by one" was ineffective. The application of a complete factorial design overcomes this problem by a model study, allowing to determine the optimized parameters to make this coupling reaction effective. We then synthesized the precursors from naturally abundant safrol and 2,3-butanedione then realized the Heck coupling with the aim of the access to the precursor AC containing all the atoms of carbon of cephalotaxine and the features required for its later cyclization in pyrrolobenzazepine ABC fragment. The o-iodized homopiperonylic alcohol led in certain conditions to an isochromane through a tandem Heck-oxa-Michael reaction. Finally, we have functionalized the Heck and hydro-arylation products obtained with 69-70 % yield in position C3 by different methods allowing us to validate our strategy to access these alkaloids.

Depuis plus de 40 ans des chimistes se sont intéressés à l’extraction, à l’activité biologique et à la synthèse de l’homoharringtonine (HHT), un ester naturel de la céphalotaxine, qui est un puissant antileucémique utilisé pour le traitement des leucémies résistantes aux inhibiteurs de tyrosine kinase. Ces alcaloïdes sont extraits de Cephalotaxus, des conifères originaires du sud de la Chine à croissance extrêmement lente et menacés d’extinction. Leur synthèse est donc nécessaire. L’homoharringtonine utilisée en thérapeutique est obtenue à partir de (-)-céphalotaxine d’origine naturelle, par greffage d’une chaîne latérale acide suivie de purifications longues et coûteuses. L’objectif de ce travail consiste à développer une synthèse concise de la (-)-céphalotaxine, afin de s’affranchir de la ressource naturelle, de ce fait de garantir un approvisionnement d’HHT de qualité constante et de développer des analogues de seconde génération.Les stratégies développées dans ce travail ont consisté à développer une synthèse très concise de la céphalotaxine, d’une part en valorisant un synthon ABC nitrile pour y introduire les deux atomes de carbone manquant au squelette de la céphalotaxine, et d’autre part à améliorer l’accès à une synthon analogue ABC ester pour en étudier la réactivité. Ces travaux ont conduit à décrire un nouveau complexe arène chrome pentacarbonyle analogue de céphalotaxine, une méthode originale et efficace de cyclisation anionique d’imide formant un squelette 3-benzazépine à l’aide d’une nouvelle combinaison de bases, le tert-butylate de potassium et le carbonate de potassium agissant en synergie, et une nouvelle méthode de solvolyse de nitrile aliphatiques ou aromatiques sous micro-ondes qui a été exemplifiée. / For over 40 years, chemists are interested in the extraction, biological activity and synthesis Homoharringtonine (HHT ), a natural cephalotaxine ester, which is a potent antileukemic used therapeutically, especially leukemias resistant against tyrosine kinase inhibitors. These alkaloids are extracted from Cephalotaxus, evergreen trees from southern China having extremely slow growth and are in extinction. Their synthesis is thus necessary. Homoharringtonine used therapeutically is obtained from (-)-cephalotaxine of natural origin, by grafting an acidic side chain followed by lengthy and expensive purifications. The objective of this work is to develop a concise synthesis of (-)-cephalotaxine to get rid of the natural resource, thereby ensuring a supply of constant quality and develop similar second generation of HHT.The strategies developed in this work has been to develop a very concise synthesis of cephalotaxine , firstly by enhancing an ABC nitrile synthon to introduce the two carbon atoms missing to the backbone of cephalotaxine , and secondly to improve access to similar ABC ester synthon to investigate its reactivity. This work led to describe a new arena complex chromium pentacarbonyle cephalotaxine analog, an original and efficient method of anionic cyclization of imide forming a 3-benzazepine skeleton using a new combination of bases , potassium tert -butoxide and potassium carbonate acting synergistically, and a new method of aliphatic or aromatic nitrile solvolysis under microwave which was exemplified.