Synthèse totale de deux nouveaux analogues de la camptothécine modifiés sur le cycle E

par Marie Devert

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Andrew Greene et de Alice Kanazawa.

Soutenue le 04-07-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Département de Chimie Moléculaire (équipe de recherche) .

Le président du jury était Pascal Nebois.

Le jury était composé de Andrew Greene, Alice Kanazawa, Pierre-françois Dutot, Stephane Lefebvre, Alain Lacarnoy, Pierre eymard Biron.

Les rapporteurs étaient Xavier Pannecoucke, Olivier Vanderhaeghe, Bruce h. Krogh.


  • Résumé

    La 20(S)-camptothécine (CPT) est un alcaloïde pentacyclique doté d'une activité anticancéreuse remarquable, agissant comme inhibiteur de la topoisomérase I (topo I). Le problème majeur de ce composé (et de la plupart de ses dérivés) est la fragilité de son cycle E qui s'hydrolyse rapidement à pH physiologique pour conduire au carboxylate correspondant inactif. L'une des approches permettant de pallier ce problème d'hydrolyse consiste à modifier le cycle E. Ce travail de thèse porte sur la synthèse totale de deux nouveaux analogues de la CPT modifiés au niveau du cycle E. Chacune de ces synthèses fait appel à une cycloaddition [3+2] afin de préparer l'hydroxypyridone de départ (cycles C et D), à un réarrangement de Claisen permettant de mettre en place le cycle E et à une condensation de Friedländer pour installer le motif quinoléinique (cycles A et B). Le premier analogue synthétisé, la (±) 17 norcamptothécine (17-norCPT), possède une α-hydroxy γ-lactone à la place de l'α-hydroxy δ-lactone de la CPT. Ce composé a été obtenu en neuf étapes avec un rendement de 4,4% à partir de l'hydroxypyridone de départ. Le test d'inhibition de la topo I a été réalisé, mais cette molécule s'est révélée totalement inactive. Cependant, une étude de la cinétique d'hydrolyse de la 17-norCPT, réalisée par spectroscopie de fluorescence, a permis de montrer que cet analogue était très instable en milieu aqueux. Le second composé préparé est en fait un homologue de la 17 norCPT possédant un méthylène entre l'oxygène et le carbonyle de la lactone. Cette molécule, comportant un motif céto éther, est donc un isomère de la CPT. Elle a été obtenue par deux voies de synthèse différant l'une de l'autre par l'ordre des réactions mises en œuvre. Chacune de ces approches permet d'obtenir le composé souhaité en neuf étapes à partir de l'hydroxypyridone de départ, avec un rendement de 16% et 10% respectivement. Les tests biologiques sur le composé final sont actuellement en cours.

  • Titre traduit

    Total synthesis of two new analogs of camptothecin modified on E-ring.


  • Résumé

    20(S)-Camptothecin (CPT) is a pentacyclic alkaloid endowed with remarkable anticancer activity, acting as an inhibitor of topoisomerase I (topo I). The major problem with this compound (and many of its derivatives) is the fragility of its E-ring, which suffers rapid hydrolysis at physiological pH to yield the inactive corresponding carboxylate. One of the approaches to overcome this problem of hydrolysis consists in modifying the E-ring. This thesis focuses on the total synthesis of two new E-ring modified CPT analogs. Each of the syntheses involves a [3+2] cycloaddition to prepare the starting hydroxypyridone (rings C and D), a Claisen rearrangement to realize the E-ring, and a Friedländer condensation to install the quinoline system (rings A and B). The first analog synthesized, (±) 17 norcamptothecin (17-norCPT), has an α-hydroxy γ-lactone in place of the α-hydroxy δ-lactone of CPT. This compound has been obtained in nine steps with a yield of 4.4% from the starting hydroxypyridone. Unfortunately, though, this molecule has proved to be totally inactive in the topo I assay. A kinetic hydrolysis study of 17-norCPT, carried out by fluorescence spectroscopy, has demonstrated, however, that this analog is, in fact, unstable in aqueous media. The second compound prepared is a homolog of 17-norCPT with a methylene between the lactone oxygen and carbonyl, thus a CPT keto ether isomer. It has been obtained through two synthetic routes that differ from each other in the order of the steps. Each of the approaches yields the desired compound in nine steps from the starting hydroxypyridone, with yields of 16% and 10% for the two syntheses. Biological tests on the final compound are currently underway.


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