京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第23027号 / 理博第4704号 / 新制||理||1675(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科化学専攻 / (主査)教授 依光 英樹, 教授 時任 宣博, 教授 若宮 淳志 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

The task of medicinal chemists in a drug discoveryproject is to synthesize/design analogues to the screening hits, simultaneouslyincreasing target potency and optimizing the pharmacological properties.  This requires a wide selection of moleculesto be synthesized, where both synthetic feasibility and price of startingmaterials are of great importance. In this work, a synthetic pathway from cheapand readily available starting materials to highly modifiable 2,4-disubstitutedpyrrolidines is demonstrated. Previously reported procedures to similarpyrrolidines use expensive catalysts, requires harsh conditions and requiresnon-commercially available starting materials. The suggested pathway herein has demonstrated great possibility forvariation in the 4-position, including fluoro, difluoro, nitrile and alcoholfunctional groups. There are several areas in which the synthesis can beimproved and expanded upon. Improvements can be made by optimizing thedescribed reaction conditions and further expansion of possible modificationsin both 2- and 4-position could be explored.

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse d'un analogue de Milnacipran, une molécule commercialisée sous le nom d'Ixel pour son activité anti-dépresseur. Il s'agit d'un cyclobutane trisubstitué portant deux centres stéréogènes contigus. L'objectif est de développer une voie de synthèse efficace et transposable à la version énantiosélective.Nous avons également travaillé sur la formulation nanométrique d'épiPodophyllotoxines, un produit naturel biologiquement active. Nous avons imaginé une architecture moléculaire permettant à la molécule de s'auto-assembler en micelle, ainsi elle peut être transportée de manière efficace au tumeur cancéreux. Les études in vitro et in vivo ont apporté des résultats prometteurs vis-à-vis du potentiel thérapeutique de notre nano-objet. Enfin nous avons étudié au cours de cette thèse deux méthodologies: la réactivité des époxydes en milieu alcalin fort et les dérivés d'organobismuth pour les réactions d'oxydation. Ces derniers ont été exploités afin d'oxyder des hydroxylamines en nitrone dans des conditions douces, permettant de réaliser le tandem oxydation/cycloaddition 1,3 dipolaire in situ avec des alcynes tendus. / My PhD thesis mainly involves the enantioselective synthesis of the Milnacipran's analog, a trisubstituted cyclobutane bearing two contiguous stereogenic centers. We have devised a conventional approach which consists of an intramolecular SN2 cyclization. After an acidic treatment, the key intermediate lactone was isolated with an ee > 99%, which was converted to the Milnacarre with no erosion of the ee value. We have also interested in the nanometric formulation of Podophyllotoxine derivatives. The natural product was designed to bear a hydrophilic and hydrophobic side chain. Its micellar solution was evaluated in vitro, in vivo and the obtained resuls were shown to be promising.We have also studied two methodologies: the reactivity of glycidyl ether toward alkyllithium reagents and oxydation of hydroxylamines to nitrone using triphenylbismuth carbonate. We observed in the former case an original rearrangement of the substrate to a vicinal diol, while in the latter case we have developped a mild condition to perform an tandem oxydation/1,3-dipolar cycloaddition in situ with a strained alkyne.

<p>U radu je ostvarena totalna sinteza novih acikličnih&nbsp;tiazolnih C-nukleozide sa dvostrukom &nbsp;vezom i&nbsp;2&prime;,3&prime;-dideoksi funkcijom u &scaron;ećernoj komponenti.&nbsp;Ostvarena vi&scaron;efazna sinteza &nbsp;pomenutih acikličnih&nbsp;analoga tiazofurina zasnovana je na D-arabinozi&nbsp;kao hiralnom prekursoru. Ispitana je in vitro&nbsp;citotoksična&nbsp;aktivnost&nbsp;novosintetizovanih&nbsp;nukleozida prema ćelijskim linijama K562, HL-60,&nbsp;HT-29, MCF-7, MDA-MB-231, HeLa, Raji, PC3,&nbsp;Jurkat, Hs 294T i MRC-5, kao i provera ćelijskih&nbsp;mehanizama koji su u osnovi &nbsp;uočenog&nbsp;citotoksičnog potencijala novosintetisanih analoga&nbsp;u odnosu na tiazofurin kao referentno jedinjenje.</p> / <p>A total synthesis of new acyclic thiazole C-nucleozides&nbsp;bearing a double bond or 2&prime;,3&prime;-dideoxy functionality in&nbsp;the sugar moiety was achieved in this work. The multi-step synthesis of the mentioned thiazofurin analogues is&nbsp;based on&nbsp; D-arabinose as a chiral precursor. In vitro&nbsp;cytotoxic activity of newly synthesized compounds was&nbsp;evaluated against the following cell lines: K562, HL-60,&nbsp;HT-29, MCF-7, MDA-MB-231, HeLa, Raji, PC3, Jurkat,&nbsp;Hs 294T and MRC-5. A study of cell mechanisms&nbsp;underlaying the significant cytotoxic potential of these&nbsp;molecules was caried out and the results were compared&nbsp;to thiazofurin that servad as a referent compound in all&nbsp;biological testings.</p>

De par leur grande diversité chimique et leur implication dans de nombreux mécanismes biologiques, les molécules phosphorées font l'objet de nombreuses recherches scientifiques. Depuis près de 30 ans, plusieurs composés phosphorés ont été développés et utilisés pour leurs propriétés médicinales ou phytosanitaires. Les dérivés de type phosphinates ou phosphonates se sont révélés être des composés de choix, grâce à leur grande stabilité chimique et enzymatique. Par ailleurs, les sucres et leurs analogues ont largement démontré leur potentiel biologique en raison de leur implication dans de nombreux processus biologiques. Dans ce contexte, il a été envisagé de développer des analogues de sucres phosphorés possédant un atome de phosphore endocyclique. Il s'agit de structures totalement inédites obtenues à partir de précurseurs phosphorés simples et par des réactions de type : P-alkylation, Pudovik, ouverture d'époxyde, cyclisation par transacétalisation ou transestérification. Grâce à des synthèses en 4 à 7 étapes, deux familles de phosphinosucres ont été préparées ainsi qu'une famille de phosphonosucres en tant qu'analogues de sucre. En parallèle, la synthèse d'analogues de nucléosides phosphorés a également été étudiée par introduction de nucléobases sur les analogues de sucres phosphorés précédemment cités. Ces travaux ont mis en jeu des réactions issues à la fois de la chimie de nucléosides mais également de la chimie du phosphore, permettant d'accéder à des analogues de nucléosides totalement inédits dont l'activité antivirale a pu être évaluée. Enfin, une nouvelle famille de phosphonates nucléosidiques acycliques a été synthétisée en 6 ou 7 étapes en série pyrimidique. Deux prodrogues dérivées de la cytosine et de l'uracile ont également été préparées avec des groupements enzymolabiles de type Bis-(S-acyl-2-thioéthyle). L'ensemble des analogues de nucléotides synthétisés ont été évalués pour leurs propriétés antivirales contre les virus de l'hépatite C et du SIDA. Ainsi, à travers ce projet, trois grandes familles de nouvelles molécules phosphorées ont été développées : les hétérocycles phosphorés oxygénés en tant qu'analogues de sucres, des analogues de nucléosides phosphorés, une nouvelle classe de phosphonates nucléosidiques acycliques. / According to their wide chemical diversity and their implication in many biological processes, phosphorus compounds are intensively studied by organic chemists. Since 30 years, many phosphorus molecules have been developed and used for their biological properties in medicine or agrochemistry. Chemically and enzymatically stable compounds, phosphonates and phosphoninates are potential derivatives for drug design. Besides, sugars are an important biological family involved in numerous biological pathways which have widely revealed a high therapeutic potential. In this context, the first objective of these works was to develop sugar analogues with an endocyclic phosphorus atom (phosphasugars) to synthesize unpublished families of phosphinosugars and phosphonosugars. Their synthesis were carried out in 4 to 7 steps, using as key reactions : P-alkylation, Pudovik, epoxyde ring-opening reaction, cyclisation by transacetalisation or transesterification. Moreover, these phosphasugars were extended to the synthesis of new nucleoside analogues by introducing nucleobase on phosphasugar moiety. The antiviral activity of these new compounds was evaluated. Finally, a new class of acyclic nucleoside phosphonates was prepared in pyrimidinyl series. Different nucleotide analogues and prodrugs were synthesized in 6-7 steps with uracil, thymine and cytosine and evaluated against HCV and HIV.