Síntese e actividade antitumoral de compostos análogos do psoraleno

Abstract

O objetivo definido para esta tese consistia na síntese de compostos análogos de psoraleno com núcleos de dibenzofurano, carbazole e dibenzotiofeno e no estudo da sua atividade anti-tumoral contra algumas linhas celulares de cancro humano. As estratégias de síntese utilizadas para a preparação destes análogos foram baseadas em métodos descritos na literatura para reações de compostos aromáticos e heteroaromáticos. O objetivo último das sínteses é a formação do anel de piranona pelo que a sequência reacional utilizada requer substratos adequados à sua formação. Para a síntese de alguns análogos são necessários substratos do tipo o-hidroxialdeídos como compostos de partida pelo que foi necessário proceder à sua síntese por introdução do grupo aldeído, em posição orto relativamente ao grupo hidroxilo, por reação de formilação de Reimer-Tiemann. A formação do anel de piranona foi realizada por reação destes substratos com malonato de dietilo (condensação de Knoevenagel) ou com um fosforano (reação de Wittig). Destas reações obtiveram-se os análogos de estrutura angular. Alguns análogos foram obtidos por reação de Pechmann utilizando como precursores reagentes comerciais hidroxilados (2-hidroxidibenzofurano e 2-hidroxicarbazole) que por reação com compostos -cetoéster (acetoacetato de etilo e 2-cloroacetoacetato de etilo) originaram os produtos pretendidos, com estrutura linear e/ou angular. Para os análogos com núcleo de enxofre, o composto hidroxilado não estava disponível comercialmente pelo que foi necessário proceder à reação de hidroxilação do dibenzotiofeno com vista à obtenção do precursor que, sob condições de Pechmann, conduziu à formação dos análogos de psoraleno. Também foram realizadas reações de acoplamento, sob condições de Ullmann, entre a 7-hidroxi-4-metilcumarina (comercial) e brometos de arilo para obtenção de éteres difenílicos. Estes éteres foram submetidos a reações de oxidação, catalisadas por paládio e/ou cobre, mas de modo geral estas reações não foram bem sucedidas, dado que os isómeros obtidos, por possuírem polaridade e solubilidades muito próximas, não puderam ser isolados. Alguns dos análogos sintetizados foram submetidos a ensaios de atividade biológica para avaliar as suas capacidades de inibição in vitro da proliferação de três linhas celulares de cancro humano, nomeadamente, MDA-MB231 (cancro de mama), HeLa (cancro de colo do útero) e TCC-SUP (cancro de bexiga). Para todos os compostos estudados foi observada uma elevada capacidade anti-proliferativa, mesmo para a concentração mais baixa em estudo (0,5 M). Os estudos de modelação molecular não constituíam um objetivo deste projeto mas, dado que alguns psoralenos têm demonstrado ser inibidores potentes de várias enzimas do citocromo P450, alguns destes estudos foram realizados (no REQUIMTE – FCUP).

The aim defined for this thesis consists on the synthesis of analogue compounds of psoralen with dibenzofuran, carbazole and dibenzothiophene skeleton and on the study of their antitumor activities against some human cancer cell lines. The synthetic strategy used for the preparation of these analogues is based on methods described in the literature for reactions of aromatic and heteroaromatic compounds. The ultimate objective of these syntheses is the formation of the pyranone by a reaction sequence that needs appropriate substrates for the cyclisation to occur. For the synthesis of some analogues o-hydroxyaldehydes as starting compounds are required. Their preparations were carried out by Reimer-Tiemann formylation to introduce the aldehyde group in an ortho position to the hydroxyl group. The pyranone ring formation was performed with these substrates by reaction with diethyl malonate (Knoevenagel condensation) or a phosphorane (Wittig reaction). These reactions afforded angular analogues. Some analogues were obtained by Pechmann reaction using as precursors hydroxylated commercial reagents (2-hydroxydibenzofuran and 2-hydroxycarbazole) that were reacted with β-ketoester compounds (ethyl acetoacetate and 2- chloroacetoacetate) affording the desired products with linear and/or angular structures. For analogues with dibenzothiophene nucleus, the hydroxylated compound was not commercially available. Hence, the hydroxy dibenzothiophene was synthesized and used as reactant under Pechmann conditions for the formation of psoralen analogues. Coupling reactions were carried out under Ullmann conditions between the 7-hydroxy- 4-methylcoumarin (commercial) and aryl bromides to prepare diphenyl ethers. These ethers were submitted to oxidation reactions catalyzed by palladium and / or copper. Generally, these reactions have not been successful, since the isomers obtained could not be isolated due to their very close polarity and solubility. Some of the synthesized analogues were tested for biological activity to assess their ability to inhibit in vitro proliferation of three human cancer cell lines, including MDAMB231 (breast cancer), HeLa (cervical cancer) and TCC-SUP (bladder cancer). For all the compounds studied a high anti-proliferative capacity was observed, even for the lowest concentration studied (0.5 mM). Although the molecular modeling studies were not defined as an objective of this project since some of the psoralens which were obtained have been shown to be potent inhibitors of various cytochrome P450 enzymes some of these studies were performed (in REQUIMTE - FCUP).