Studies on the synthesis of adenine derivatives and analogues as anticancer drug candidates

Abstract

The adenine and pyrazolopyrimidine nucleus are privileged structures in the design of new bioactive compounds. An extensive and diversified pharmacological activity has been reported in the literature, including cancer treatment. The nature and position of the substituents in the heterocyclic core are crucial for the therapeutic application of these molecules. The objectives of this dissertation included the optimization of the experimental conditions that allow the formation of new dimeric structures of adenine and pyrazolopyrimidine, preferably in good yields. The synthesis of new monomeric adenine and pyrazolopyrimidine derivatives to be tested on breast cancer was also considered. 5-Amino-4-cyanoimidazoles were prepared from diaminomaleonitrile and ethyl orthoformate by an approach previously developed in the group and 5-amino-4-cyanopyrazoles were synthesized from ethoxymethylenemalononitrile and ethyl orthoformate following a method described in the literature. These two o-aminonitriles were used as starting materials for the preparation of dimeric structures, through a cascade reaction initiated in the presence of triethyl orthoformate and catalyzed by acid. The synthesis of adenine derivatives from 5-amino-4- cyanoimidazoles was possible by a sequential reaction involving N,N-dimethylformamide diethyl acetal followed by primary aromatic amines. Pyrazolopyrimidines were also prepared from 5- amino-4-cyanopyrazoles using a similar synthetic approach, with N,N-dimethylformamide diethyl acetal and primary aromatic amines. Successive optimization studies were required, especially for the preparation of adenine and pyrazolopyrimidine dimers, leading to the development of a simple and efficient synthetic approach. The anticancer activity of the adenine derivatives was studied in the Medical School at UMinho using breast cancer cell lines. Promising results were obtained with the identification of active compounds with no toxicity to normal cells. Further studies will be required in the near future.

O núcleo de adenina e de pirazolopirimidina são estruturas privilegiadas na conceção de novos compostos biologicamente ativos. A extensa e diversificada atividade destes compostos está descrita na literatura em que se inclui o tratamento do cancro. A natureza e posição do substituinte no núcleo heterocíclico, são cruciais para a aplicação terapêutica destas moléculas. O objetivo desta dissertação inclui a otimização das condições experimentais que permitam a formação de novas estruturas diméricas de adenina e pirazolopirimidina, preferencialmente com bons rendimentos. Também foi efetuada a síntese de novos derivados monoméricos de adenina e pirazolopirimidina, que foram testados como agentes anticancerígenos do cancro da mama. Os 5-amino-4-cianoimidazoles foram preparados a partir do diaminomaleonitrilo e trietilortoformiato, por um procedimento previamente desenvolvido pelo grupo de investigação e os 5-amino-4-cianopirazoles sintetizados a partir do etoximetilenomalononitrilo e trietilortoformiato, seguindo um procedimento descrito na literatura. Estes dois o-aminonitrilos foram usados como reagentes de partida na preparação de estruturas diméricas, através de uma reação em cascata iniciada pela reação com trietilortoformiato, catalisada por ácido. A síntese dos derivados de adenina a partir de 5-amino-4-cianoimidazoles foi possível através de uma reação sequencial com N,N-dimetilformamida dietil acetal seguida de aminas aromáticas primárias. As pirazolopirimidinas foram também preparadas a partir dos 5-amino-4-cianopirazoles seguindo um método similar, com N,N-dimetilformamida dietil acetal e aminas aromáticas primárias. Foram necessários vários estudos de otimização, especialmente na preparação das estruturas diméricas de adenina e pirazolopirimidina, levando ao desenvolvimento de um método sintético simples e eficiente. A atividade anticancerígena dos derivados de adenina foram estudados na Escola de Medicina da UMinho em que foram utilizadas linhas celulares cancerígenas do cancro da mama. Apesar de mais estudos serem necessários, foram obtidos resultados promissores com a identificação de compostos ativos, não sendo estes, tóxicos para as células normais.