CA2658076C - Agents chelatants d'ions metalliques, leurs procedes de preparation et leurs applications - Google Patents
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- C07C323/57—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having the sulfur atoms of the thio groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton the carbon skeleton being further substituted by nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups
- C07C323/58—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having the sulfur atoms of the thio groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton the carbon skeleton being further substituted by nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups with amino groups bound to the carbon skeleton
- C07C323/59—Thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides substituted by halogen, oxygen or nitrogen atoms, or by sulfur atoms not being part of thio groups containing thio groups and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having the sulfur atoms of the thio groups bound to acyclic carbon atoms of the carbon skeleton the carbon skeleton being further substituted by nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups with amino groups bound to the carbon skeleton with acylated amino groups bound to the carbon skeleton
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Abstract
La présente invention se rapporte à des composés susceptibles d'être utilisés comme agents chélatants d'ions métalliques ou comme agents dépolluants, répondant à la formule (I) générale suivante: (voir formule I) ainsi qu'à des composés précurseurs de formule (II) et des composés marqués de formule (III) dérivant des composés de formule (I). La présente invention a également pour objet l'utilisation des composés (I), (II) ou (III) en tant que médicament, ainsi que leur utilisation pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives telles que les maladies de Wilson et d'Alzheimer.
Description
AGENTS CHELATANTS D'IONS METALLIQUES, LEURS PROCEDES DE
PREPARATION ET LEURS APPLICATIONS
La présente invention concerne de nouveaux composés de formule (I) susceptibles d'être utilisés comme agents chélatants d'ions métalliques ou comme agents dépolluants, de nouveaux composés de formule (II) susceptibles d'être utilisés comme agents précurseurs des composés de formule (I), ainsi que des composés marqués de formule (III), l'utilisation des composés de formule (I), (II) ou (III) en tant que médicament, ainsi que leur utilisation pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives, telles que les maladies de Wilson et d'Alzheimer, et d'intoxications avec des ions métalliques tels que les ions argent, cadmium, cobalt, cuivre, mercure, nickel, or, plomb et zinc.
Les maladies liées à des dérèglements du transport du cuivre, comme la maladie de Wilson, conduisent à une accumulation du cuivre dans le foie, qui est l'unique organe capable de l'excréter. Ainsi, bien que le cuivre soit un élément essentiel à la vie, il peut, à l'état libre, induire des réactions d'oxydation de type Fenton, et par conséquent se révéler extrêmement toxique.
Plus particulièrement, la maladie de Wilson est une maladie génétique liée à
une déficience d'un transporteur du cuivre conduisant à une accumulation du cuivre dans différentes zones de l'organisme (jusqu'à 20 fois les taux normaux), et se manifestant par des atteintes du foie et du système nerveux. Des troubles psychiques peuvent également apparaître avec des modifications du caractère, conduisant à une hyperémotivité avec une grande labilité de l'humeur, des syndromes dépressifs et des états de psychose.
La maladie de Wilson est induite par la mutation du gène ATP7B, qui code pour une protéine transmembranaire de type ATPase, intervenant dans le transport intra-et extra-cellulaire du cuivre, permettant ainsi de réguler la concentration de ce métal et son excrétion dans la bile. Si la protéine est déficiente, le métal s'accumule alors à
l'intérieur des cellules.
L'atteinte du foie précède en règle générale l'atteinte neurologique de quelques années.
Les signes neurologiques ou psychiatriques concernent près de 50% des patients atteint de la maladie de Wilson. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) montre des lésions de plusieurs structures cérébrales, même en l'absence de tout signe clinique et l'importance de celles-ci semble corréler avec le degré d'avancement de la maladie.
Dans les cas gravissimes d'hépatites fulminantes ou dans les atteintes graves essentiellement hépatiques, une transplantation du foie peut être envisagée.
PREPARATION ET LEURS APPLICATIONS
La présente invention concerne de nouveaux composés de formule (I) susceptibles d'être utilisés comme agents chélatants d'ions métalliques ou comme agents dépolluants, de nouveaux composés de formule (II) susceptibles d'être utilisés comme agents précurseurs des composés de formule (I), ainsi que des composés marqués de formule (III), l'utilisation des composés de formule (I), (II) ou (III) en tant que médicament, ainsi que leur utilisation pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives, telles que les maladies de Wilson et d'Alzheimer, et d'intoxications avec des ions métalliques tels que les ions argent, cadmium, cobalt, cuivre, mercure, nickel, or, plomb et zinc.
Les maladies liées à des dérèglements du transport du cuivre, comme la maladie de Wilson, conduisent à une accumulation du cuivre dans le foie, qui est l'unique organe capable de l'excréter. Ainsi, bien que le cuivre soit un élément essentiel à la vie, il peut, à l'état libre, induire des réactions d'oxydation de type Fenton, et par conséquent se révéler extrêmement toxique.
Plus particulièrement, la maladie de Wilson est une maladie génétique liée à
une déficience d'un transporteur du cuivre conduisant à une accumulation du cuivre dans différentes zones de l'organisme (jusqu'à 20 fois les taux normaux), et se manifestant par des atteintes du foie et du système nerveux. Des troubles psychiques peuvent également apparaître avec des modifications du caractère, conduisant à une hyperémotivité avec une grande labilité de l'humeur, des syndromes dépressifs et des états de psychose.
La maladie de Wilson est induite par la mutation du gène ATP7B, qui code pour une protéine transmembranaire de type ATPase, intervenant dans le transport intra-et extra-cellulaire du cuivre, permettant ainsi de réguler la concentration de ce métal et son excrétion dans la bile. Si la protéine est déficiente, le métal s'accumule alors à
l'intérieur des cellules.
L'atteinte du foie précède en règle générale l'atteinte neurologique de quelques années.
Les signes neurologiques ou psychiatriques concernent près de 50% des patients atteint de la maladie de Wilson. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) montre des lésions de plusieurs structures cérébrales, même en l'absence de tout signe clinique et l'importance de celles-ci semble corréler avec le degré d'avancement de la maladie.
Dans les cas gravissimes d'hépatites fulminantes ou dans les atteintes graves essentiellement hépatiques, une transplantation du foie peut être envisagée.
2 A l'heure actuelle, il existe des traitements dont l'objectif consiste à
éradiquer la toxicité du cuivre accumulé dans l'organisme.
Ces traitements doivent être suivis à vie, et ne doivent jamais être interrompus. Ils sont à base de médicaments chélateurs diminuant l'absorption du cuivre dans l'organisme, ou augmentant l'excrétion de ce métal. Les traitements doivent être soumis à une surveillance périodique, de façon à repérer l'apparition d'effets secondaires indésirables.
Les traitements existants emploient différents principes actifs, tels que :
- la D-pénicillamine (Pen), qui augmente l'excrétion urinaire du cuivre (G.
J.
Brewer, DDT, 2005, 10, pp. 1103-1109). La D-pénicillamine a une efficacité
reconnue mais ses effets secondaires tendent à la faire remplacer par d'autres molécules. De plus, un certain nombre d'articles récents font état d'une aggravation de la maladie de Wilson par la D-pénicillamine et suggèrent de restreindre sa prescription dans cette indication ;
- la triéthylènetétramine (Trien), qui est un chélateur du cuivre souvent mieux toléré que la D-pénicillamine ;
l'anion de l'ammonium tétrathiomolybdate (TTM), absorbé avec l'alimentation, qui se fixe avec les ions cuivre dans le tube digestif, empêchant ainsi leur absorption ;
- le zinc active la production de protéines, les métallothionéines, qui vont fixer le cuivre dans les cellules de la paroi de l'intestin (entérocytes) empêchant le passage de cet ion dans la circulation sanguine (B. Sarkar, Chem. Rev., 1999, 99, 2535-2544).
Actuellement, ce sont les médicaments à base de D-pénicillamine, dont le mécanisme d'action est encore mal connu, qui sont le plus utilisés. Par sa fonction SI-I, la D-pénicillamine peut :
- chélater le cuivre et le zinc, mais aussi le mercure et le plomb, et augmenter leur excrétion urinaire, réduire les ponts disulfures de certaines molécules : collagène, fibres élastiques, immunoglobulines, et ainsi modifier leur activité biologique, - se combiner à d'autres molécules soufrées, en particulier la cystéine, en formant des ponts disulfures.
Il existe également d'autres médicaments, dont l'action est à rapprocher de la D-pénicillamine en raison de la ressemblance de leurs propriétés pharmacologiques :
le pyritinol, qui est une molécule symétrique formée de deux parties liées par un pont disulfure. Dans l'organisme, le pyritinol est coupé en deux molécules comportant chacune un groupement -SI-I. Toutefois, le pyritinol a été utilisé dans le traitement de la
éradiquer la toxicité du cuivre accumulé dans l'organisme.
Ces traitements doivent être suivis à vie, et ne doivent jamais être interrompus. Ils sont à base de médicaments chélateurs diminuant l'absorption du cuivre dans l'organisme, ou augmentant l'excrétion de ce métal. Les traitements doivent être soumis à une surveillance périodique, de façon à repérer l'apparition d'effets secondaires indésirables.
Les traitements existants emploient différents principes actifs, tels que :
- la D-pénicillamine (Pen), qui augmente l'excrétion urinaire du cuivre (G.
J.
Brewer, DDT, 2005, 10, pp. 1103-1109). La D-pénicillamine a une efficacité
reconnue mais ses effets secondaires tendent à la faire remplacer par d'autres molécules. De plus, un certain nombre d'articles récents font état d'une aggravation de la maladie de Wilson par la D-pénicillamine et suggèrent de restreindre sa prescription dans cette indication ;
- la triéthylènetétramine (Trien), qui est un chélateur du cuivre souvent mieux toléré que la D-pénicillamine ;
l'anion de l'ammonium tétrathiomolybdate (TTM), absorbé avec l'alimentation, qui se fixe avec les ions cuivre dans le tube digestif, empêchant ainsi leur absorption ;
- le zinc active la production de protéines, les métallothionéines, qui vont fixer le cuivre dans les cellules de la paroi de l'intestin (entérocytes) empêchant le passage de cet ion dans la circulation sanguine (B. Sarkar, Chem. Rev., 1999, 99, 2535-2544).
Actuellement, ce sont les médicaments à base de D-pénicillamine, dont le mécanisme d'action est encore mal connu, qui sont le plus utilisés. Par sa fonction SI-I, la D-pénicillamine peut :
- chélater le cuivre et le zinc, mais aussi le mercure et le plomb, et augmenter leur excrétion urinaire, réduire les ponts disulfures de certaines molécules : collagène, fibres élastiques, immunoglobulines, et ainsi modifier leur activité biologique, - se combiner à d'autres molécules soufrées, en particulier la cystéine, en formant des ponts disulfures.
Il existe également d'autres médicaments, dont l'action est à rapprocher de la D-pénicillamine en raison de la ressemblance de leurs propriétés pharmacologiques :
le pyritinol, qui est une molécule symétrique formée de deux parties liées par un pont disulfure. Dans l'organisme, le pyritinol est coupé en deux molécules comportant chacune un groupement -SI-I. Toutefois, le pyritinol a été utilisé dans le traitement de la
3 polyarthrite rhumatoïde avec des indications et des effets indésirables du même type que ceux de la D-pénicillamine, la tiopronine, qui est utilisée dans le traitement de fond de la polyarthrite rhumatoïde et de la lithiase cystinique.
Toutefois, les effets indésirables de la D-pénicillamine et des médicaments ayant un mode d'action similaire sont assez nombreux :
cutanéo-muqueux précoces et peu graves : érythème, stomatite, cutanéo-muqueux tardifs et graves :
toxicoderm ie, pemphigus, dermatomyosite, -hématologiques : thrombopénie, leucopénie, agranulocytose, anémie hémolytique, justifiant la surveillance hématologique des malades traités, digestifs : agueusie, rénaux : protéinurie.
Les métaux sont également considérés comme des cibles thérapeutiques d'intérêt pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives telle que la maladie d'Alzheimer, pour laquelle la dérégulation de l'homéostasie du zinc et du cuivre joue un rôle critique. Le cuivre Cu(11) est complexé et réduit en cuivre Cu(I) par la protéine APP et le peptide A13, le cuivre Cu(I) s'accumulant alors dans les plaques amyloïdes avec le fer et le zinc (E. Gaggelli, H. Kozlowski, D. Valensin, G. Valensin, Chem. Rev., 2006, 106, pp. 1995-2044).
Le cuivre peut se présenter sous deux degrés d'oxydation différents : le cuivre Cu(I) ayant un degré d'oxydation +I, stable en milieu réducteur, et le cuivre Cu(II) ayant un degré
d'oxydation +II, stable en milieu oxydant. Le cuivre présent dans les cellules humaines est principalement du cuivre Cu(I).
Des molécules, autres que la D-pénicillamine (Pen), peuvent donc également être utilisées pour chélater le cuivre in vivo. Il s'agit, par exemple, de l'acide 2,3-dimercaptosuccinique (DMSA) et de l'acide 2,3-dimercapto- 1 -propanesulfonique (DMPS) (O. Andersen, Chem. Rev., 1999, 99, pp. 2683-2710), du 2,3-dimercaptopropanol (BAL), de la triéthylènetétramine (Trien), de l'anion de l'ammonium de tétrathiomolybdate (TTM) (G. J.
Brewer, F. K. Askari, J. Hepatol., 2005, 42, pp. S13-S21) et de l'acide éthylène-diamine-tétraacétique (EDTA), répondant aux formules semi-développées suivantes :
Toutefois, les effets indésirables de la D-pénicillamine et des médicaments ayant un mode d'action similaire sont assez nombreux :
cutanéo-muqueux précoces et peu graves : érythème, stomatite, cutanéo-muqueux tardifs et graves :
toxicoderm ie, pemphigus, dermatomyosite, -hématologiques : thrombopénie, leucopénie, agranulocytose, anémie hémolytique, justifiant la surveillance hématologique des malades traités, digestifs : agueusie, rénaux : protéinurie.
Les métaux sont également considérés comme des cibles thérapeutiques d'intérêt pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives telle que la maladie d'Alzheimer, pour laquelle la dérégulation de l'homéostasie du zinc et du cuivre joue un rôle critique. Le cuivre Cu(11) est complexé et réduit en cuivre Cu(I) par la protéine APP et le peptide A13, le cuivre Cu(I) s'accumulant alors dans les plaques amyloïdes avec le fer et le zinc (E. Gaggelli, H. Kozlowski, D. Valensin, G. Valensin, Chem. Rev., 2006, 106, pp. 1995-2044).
Le cuivre peut se présenter sous deux degrés d'oxydation différents : le cuivre Cu(I) ayant un degré d'oxydation +I, stable en milieu réducteur, et le cuivre Cu(II) ayant un degré
d'oxydation +II, stable en milieu oxydant. Le cuivre présent dans les cellules humaines est principalement du cuivre Cu(I).
Des molécules, autres que la D-pénicillamine (Pen), peuvent donc également être utilisées pour chélater le cuivre in vivo. Il s'agit, par exemple, de l'acide 2,3-dimercaptosuccinique (DMSA) et de l'acide 2,3-dimercapto- 1 -propanesulfonique (DMPS) (O. Andersen, Chem. Rev., 1999, 99, pp. 2683-2710), du 2,3-dimercaptopropanol (BAL), de la triéthylènetétramine (Trien), de l'anion de l'ammonium de tétrathiomolybdate (TTM) (G. J.
Brewer, F. K. Askari, J. Hepatol., 2005, 42, pp. S13-S21) et de l'acide éthylène-diamine-tétraacétique (EDTA), répondant aux formules semi-développées suivantes :
4 COOH ( HS
HS SH HS SH SH
Pen DMSA DMPS BAL
COOH
HOOC
Trien TTM HOOC'j EDTA
Ces composés sont des agents chélatants connus du cuivre Cu(I) et/ou du cuivre Cu(I1), bloquant l'absorption intestinale du cuivre.
Toutefois, ces composés conduisent à des effets secondaires indésirables, et ne permettent pas le traitement de patients pour lesquels les maladies ont été
détectées à un stade déjà avancé (détection non précoce), et pour lesquels il existe une accumulation intracellulaire importante du cuivre.
De plus, certains agents chélatants, tels que le Trien et l'EDTA, sont des agents chélatants très forts, chélateurs de nombreux ions métalliques, et dont l'un des principaux inconvénients est leur manque de sélectivité.
Ainsi, il existe aujourd'hui un besoin en agents chélatants plus sélectifs, en particulier à l'égard du cuivre Cu(I) intracellulaire, et surtout moins toxiques, dont les effets secondaires seraient moins violents que ceux des molécules actuellement utilisées.
Les inventeurs ont trouvé de manière surprenante que les nouveaux composés de l'invention décrits ci-après apparaissent comme une meilleure alternative, en particulier en terme de sélectivité, par rapport aux molécules précédemment développées, pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives et d'intoxications avec des ions métalliques tels que les ions argent, cadmium, cobalt, cuivre, mercure, nickel, or, plomb et zinc.
Ainsi, la présente invention concerne de nouveaux composés de formule (I) susceptibles d'être utilisés comme agents chélatants d'ions métalliques ou comme agents dépolluants, de nouveaux composés de formule (II) susceptibles d'être utilisés comme agents précurseurs des composés de formule (I) de l'invention, et des composés marqués de formule (III). La présente invention a également pour objet, l'utilisation des composés de formule (I), , (II) ou (III) en tant que médicament, ainsi que leur utilisation pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives, telles que les maladies de Wilson et d'Alzheimer.
Les composés de l'invention peuvent ainsi être utilisés pour le diagnostic et la
HS SH HS SH SH
Pen DMSA DMPS BAL
COOH
HOOC
Trien TTM HOOC'j EDTA
Ces composés sont des agents chélatants connus du cuivre Cu(I) et/ou du cuivre Cu(I1), bloquant l'absorption intestinale du cuivre.
Toutefois, ces composés conduisent à des effets secondaires indésirables, et ne permettent pas le traitement de patients pour lesquels les maladies ont été
détectées à un stade déjà avancé (détection non précoce), et pour lesquels il existe une accumulation intracellulaire importante du cuivre.
De plus, certains agents chélatants, tels que le Trien et l'EDTA, sont des agents chélatants très forts, chélateurs de nombreux ions métalliques, et dont l'un des principaux inconvénients est leur manque de sélectivité.
Ainsi, il existe aujourd'hui un besoin en agents chélatants plus sélectifs, en particulier à l'égard du cuivre Cu(I) intracellulaire, et surtout moins toxiques, dont les effets secondaires seraient moins violents que ceux des molécules actuellement utilisées.
Les inventeurs ont trouvé de manière surprenante que les nouveaux composés de l'invention décrits ci-après apparaissent comme une meilleure alternative, en particulier en terme de sélectivité, par rapport aux molécules précédemment développées, pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives et d'intoxications avec des ions métalliques tels que les ions argent, cadmium, cobalt, cuivre, mercure, nickel, or, plomb et zinc.
Ainsi, la présente invention concerne de nouveaux composés de formule (I) susceptibles d'être utilisés comme agents chélatants d'ions métalliques ou comme agents dépolluants, de nouveaux composés de formule (II) susceptibles d'être utilisés comme agents précurseurs des composés de formule (I) de l'invention, et des composés marqués de formule (III). La présente invention a également pour objet, l'utilisation des composés de formule (I), , (II) ou (III) en tant que médicament, ainsi que leur utilisation pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives, telles que les maladies de Wilson et d'Alzheimer.
Les composés de l'invention peuvent ainsi être utilisés pour le diagnostic et la
5 prévention de maladies neurodégénératives chez des personnes présentant un risque plus important, du fait de facteurs génétiques ou environnementaux.
La présente invention a donc pour objet de nouveaux composés de formule (I) pouvant être utilisés comme agents chélatants d'ions métalliques, lesdits composés de formule (I) étant dérivés de l'acide nitrilotriacétique (NTA) ou de l'acide 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacétique (NOTA), le NTA et le NOTA étant déjà connus pour complexer des ions métalliques dans de nombreuses applications industrielles ou médicales.
Le NTA est un acide aminotricarboxylique dont la formule empirique est C6H9N06, qui peut se lier à des ions métalliques, tels que les ions des métaux alcalins ou alcalino-terreux, les ions métalliques des blocs d, f et p de la classification périodique de Mendeleiev, et plus particulièrement les ions Ca2+, Cu2+, Mg2+ ou Fe3+, pour former des complexes hydrosolubles. Cet agent chélatant est habituellement utilisé pour séquestrer les ions calcium et magnésium dans les détergents (en remplacement des phosphates), dans le traitement de l'eau pour prévenir l'entartrage, mais aussi pour la fabrication de textiles ou la production de papier, ce composé étant facilement biodégradable et facilement dégradable par réaction chimique ou photochimique. Le NTA est également connu en tant que chélateur thérapeutique pour le traitement d'intoxications par le manganèse ou pour le traitement de surcharges en fer (Kaur G., Hasan S. K. et Srivastava R. C., Arch. Toxicol., 45 : 203 (1980) ;
Pollack S. et Ruocco S., Blood, 57(6) : 1117 (1981)).
Le NOTA est un composé organique cyclique de formule C12H21N306, qui dérive du cyclononane dans lequel trois groupes CH2 équidistants ont été remplacés par des groupes N-CH2-COOH. Le NOTA est un ligand hexadenté, ce qui signifie qu'il possède 6 atomes susceptibles de se lier à des ions métalliques. Cet agent chélatant est également très utilisé
dans les compositions détergentes et pour le traitement de l'eau.
Ainsi, le premier objet de la présente invention concerne les composés de formule (I) suivante :
La présente invention a donc pour objet de nouveaux composés de formule (I) pouvant être utilisés comme agents chélatants d'ions métalliques, lesdits composés de formule (I) étant dérivés de l'acide nitrilotriacétique (NTA) ou de l'acide 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacétique (NOTA), le NTA et le NOTA étant déjà connus pour complexer des ions métalliques dans de nombreuses applications industrielles ou médicales.
Le NTA est un acide aminotricarboxylique dont la formule empirique est C6H9N06, qui peut se lier à des ions métalliques, tels que les ions des métaux alcalins ou alcalino-terreux, les ions métalliques des blocs d, f et p de la classification périodique de Mendeleiev, et plus particulièrement les ions Ca2+, Cu2+, Mg2+ ou Fe3+, pour former des complexes hydrosolubles. Cet agent chélatant est habituellement utilisé pour séquestrer les ions calcium et magnésium dans les détergents (en remplacement des phosphates), dans le traitement de l'eau pour prévenir l'entartrage, mais aussi pour la fabrication de textiles ou la production de papier, ce composé étant facilement biodégradable et facilement dégradable par réaction chimique ou photochimique. Le NTA est également connu en tant que chélateur thérapeutique pour le traitement d'intoxications par le manganèse ou pour le traitement de surcharges en fer (Kaur G., Hasan S. K. et Srivastava R. C., Arch. Toxicol., 45 : 203 (1980) ;
Pollack S. et Ruocco S., Blood, 57(6) : 1117 (1981)).
Le NOTA est un composé organique cyclique de formule C12H21N306, qui dérive du cyclononane dans lequel trois groupes CH2 équidistants ont été remplacés par des groupes N-CH2-COOH. Le NOTA est un ligand hexadenté, ce qui signifie qu'il possède 6 atomes susceptibles de se lier à des ions métalliques. Cet agent chélatant est également très utilisé
dans les compositions détergentes et pour le traitement de l'eau.
Ainsi, le premier objet de la présente invention concerne les composés de formule (I) suivante :
6 SH
Ri R'i R"2 ________________________________ ( NH
NH R"10 HS 0 \SH
R'2 (I) dans lesquels le groupement A représente :
= soit un atome d'azote, = soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
N
N¨
et dans lesquels :
- les radicaux RI, R'1 et R"1, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, les radicaux RI, R'1 et R"1 étant de préférence des atomes d'hydrogène, - les radicaux R2, R'2 et R"2, identiques ou différents, sont choisis parmi les groupements -OH, -OR, -NHR et -NRR' dans lesquels R et R', identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, les radicaux R2, R'2.
et R"2 étant de préférence des groupements -NH2, -OH ou -OR dans lesquels R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, et de manière encore plus préférée un radical éthyle.
Ri R'i R"2 ________________________________ ( NH
NH R"10 HS 0 \SH
R'2 (I) dans lesquels le groupement A représente :
= soit un atome d'azote, = soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
N
N¨
et dans lesquels :
- les radicaux RI, R'1 et R"1, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, les radicaux RI, R'1 et R"1 étant de préférence des atomes d'hydrogène, - les radicaux R2, R'2 et R"2, identiques ou différents, sont choisis parmi les groupements -OH, -OR, -NHR et -NRR' dans lesquels R et R', identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, les radicaux R2, R'2.
et R"2 étant de préférence des groupements -NH2, -OH ou -OR dans lesquels R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, et de manière encore plus préférée un radical éthyle.
7 Lorsque le groupement A des composés de formule (1) représente un atome d'azote, c'est-à-dire lorsque les composés de formule (I) de l'invention sont dérivés du NTA, ces derniers peuvent être représentés par une structure de formule (la) spécifique :
SH
HN \O
R _______________________________________ 0 R1 R'1 R"2i _______________________________ ( NH
NH R'10 \
R.2 (la) Lorsque les composés de l'invention répondent à la structure (1,), les radicaux R2, R'2 et R"2 peuvent avantageusement être des groupements -NH2, -OH ou des groupements -OR
dans lesquels R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone. De manière encore plus préférée, R
est un groupement éthyle.
Le procédé de préparation des composés de formule (1a) de l'invention peut alors être généralisé selon le schéma réactionnel suivant :
SH
HN \O
R _______________________________________ 0 R1 R'1 R"2i _______________________________ ( NH
NH R'10 \
R.2 (la) Lorsque les composés de l'invention répondent à la structure (1,), les radicaux R2, R'2 et R"2 peuvent avantageusement être des groupements -NH2, -OH ou des groupements -OR
dans lesquels R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone. De manière encore plus préférée, R
est un groupement éthyle.
Le procédé de préparation des composés de formule (1a) de l'invention peut alors être généralisé selon le schéma réactionnel suivant :
8 _____________________________________ S-(groupe protecteur) _____________________________________ S-(groupe protecteur) 1 H2N ___________________ R
CO%
HOOC )---COOH
) ________ N ________________________ S-(groupe protecteur) R"1 )Ri 1H2N
HOOC COR"2 Couplage peptidique S-(groupe protecteur) R"2) ___________ ( NH
NH RIO __________________ \
(groupe protecteur)-S S-(groupe protecteur) Déprotection du soufre Hydrolyse SH S-(groupe protecteur) R"21_ R1R0 0 ¨ R'1 R1 R'1 NH
( ir-NH
NH
HS 0R ___ SH (groupe protecteur)-S 0 S-(groupe protecteur;
(la) OH
Déprotection du soufre SH
OH
R'1 0 0 N¨S,/_ HO > NH
NH R"1 OH
(la) dans laquelle R2, R'2 et R"2 représentent un groupement -OH
CO%
HOOC )---COOH
) ________ N ________________________ S-(groupe protecteur) R"1 )Ri 1H2N
HOOC COR"2 Couplage peptidique S-(groupe protecteur) R"2) ___________ ( NH
NH RIO __________________ \
(groupe protecteur)-S S-(groupe protecteur) Déprotection du soufre Hydrolyse SH S-(groupe protecteur) R"21_ R1R0 0 ¨ R'1 R1 R'1 NH
( ir-NH
NH
HS 0R ___ SH (groupe protecteur)-S 0 S-(groupe protecteur;
(la) OH
Déprotection du soufre SH
OH
R'1 0 0 N¨S,/_ HO > NH
NH R"1 OH
(la) dans laquelle R2, R'2 et R"2 représentent un groupement -OH
9 Les groupes protecteurs des fonctions thiols sont bien connus de l'homme du métier, et peuvent être choisis parmi ceux mentionnés dans l'ouvrage de référence Protective groups in Organic Synthesis de T. W. Greene et P. G. M. Wuts, 3ème édition, Wiley, 1999. Les groupes protecteurs les plus préférés sont choisis parmi les groupements triphénylméthane -C(C6H5)3, terbutyle -C(CH3)3, thio-terbutyle -S-C(CH3)3, 3-nitro-2-pyridinesulfonyle (Npys) et acétamidométhyle -CH2NHCOCH3, chacun de ces groupements ayant un mode de déprotection qui lui est propre tel que décrit dans la référence précédemment citée.
La présente invention concerne également un procédé de préparation des composés de formule (fa) comprenant les étapes suivantes :
(i) réaction d'un équivalent d'acide nitrilotriacétique (NTA) avec trois équivalents d'un dérivé de la cystéine de formule :
____________________________________ S-(groupe protecteur) I-12N __________________________ en présence d'un solvant polaire, tel que le diméthylformamide, le dichlorométhane, le chloroforme, le méthanol et l'éthanol, de préférence à une température comprise entre -10 C et 30 C pendant une durée comprise typiquement entre 12 et 48 heures, (ii) de façon optionnelle, hydrolyse de la fonction -COR2 du produit obtenu lors de l'étape (i) en fonction acide par addition d'une base forte, telle que l'hydroxyde de lithium (Li0H), la soude (NaOH), la potasse (KOH), la quantité de base forte ajoutée étant de préférence égale à quatre équivalents, (iii) déprotection de la fonction -S-(groupe protecteur) en fonction thiol -SH, ladite déprotection pouvant être réalisée par addition d'un acide fort en large excès, tel que l'acide trifluoroacétique lorsque le groupe protecteur est le triphénylméthane C(C6H5)3, de préférence à une température comprise entre 20 C et 40 C pendant une durée comprise typiquement entre 15 minutes et 1 heure.
Lorsque le groupement A des composés de formule (I) représente un cycle dérivé
du triazacyclononane, c'est-à-dire lorsque les composés de formule (I) de l'invention sont dérivés du NOTA, ils peuvent être représentés par une structure de formule (lb) spécifique :
¨ d SH
_..____Z:t2 HN
RZ
N"--------\ Ri N-----rNH
N os o.------\H
-- '2 Rn2 / \R"i R
NH
HS
(lb) Lorsque les composés de l'invention répondent à la structure (Ib), les radicaux R2, R'2 et R"2 peuvent avantageusement être des groupements -NH2, -OH ou des groupements -OR
5 dans lesquels R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone. De manière encore plus préférée, R
est un groupement éthyle.
Le procédé de préparation des composés de formule (Lb) de l'invention peut alors être généralisé selon le schéma réactionnel suivant (lorsque R1 = R'1 = R"1) :
Ri 0 Ri 0 ________ S-(groupe protecteur) > l< S-(groupe protecteur) ./ + H2N
Formation d'amide Rb NH¨
Rb Ra COR2 ________________ y où:
- Ra est sélectionné parmi les atomes d'halogène, de préférence les atomes de chlore ou de brome, les groupements hydroxyles -OH, -000Ra, dans lesquels Ra, représente un groupement alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone, Ra, étant de préférence un groupement méthyle ou éthyle, ¨ Rb est un groupe partant sélectionné parmi les atomes d'halogène, de préférence les atomes de chlore ou de brome, les groupements tosylates tels que le paratoluènesulfonate, et les groupements mésylates tels que le méthanesulfonate et le trifluorométhanesulfonate.
-1 __ <
Rb NH S-(groupe protecteur) R.1 0 , 1 Rb __ NH S-(groupe protecteur) NH-------\ IR1 0 (s, NH 1 _< S-(groupe protecteur) Ni + Rb . NH
COR"2 H
Substitution nucléophile r S-(groupe protecteur) HN
12T¨
Nr-----\ R'1 (N N------NH
N___) S-(groupe protecteur) Ru2 NH R"I
(groupe protecteur)-S
Déprotection du soufre y SH
HN
¨r Ri N-------\ R'1 (s, ¶--V
0 ----- \SH
R"2 NH R"1 i.-- R'2 HS
La présente invention concerne également un procédé de préparation des composés de formule (lb) comprenant les étapes suivantes :
(i) réaction d'un équivalent d'une molécule RbCHR1C(0)Ra, RbCHR'iC(0)Ra et RbCHR"iC(0)Ra (R1, R'1, R"1, R. et Rb étant tels que définis ci-dessus) avec un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
_____________________________ S-(groupe protecteur) I-12N __________________ , un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule:
_____________________________ S-(groupe protecteur) H2N ____________________ COR' 2 et un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule:
_____________________________ S-(groupe protecteur) COR" 2 dans lesquels R2, R'2 et R"2 sont tels que définis ci-dessus, en présence d'une base faible, telle que l'hydrogénocarbonate de potassium (KHCO3), l'hydrogénocarbonate de sodium (Na2CO3), le carbonate de potassium (K2CO3), le carbonate de sodium (Na2CO3) et les amines tertiaires comme la diisopropyléthylamine MCI-13)2HC)2-N-CH2CH3) ou la triéthylamine (N(CH2CI-13)3), et en milieu solvant, ledit solvant étant choisi parmi les solvants polaires tels que le dichlorométhane, le chloroforme, l'acétate d'éthyle, l'acétonitrile, le diméthylformamide et l'eau, de préférence à une température comprise entre -10 C et 10 C pendant une durée comprise typiquement entre 30 minutes et 2 heures, (ii) réaction d'un équivalent de 1,4,7-triazacyclononane (TON) avec un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
> ___________________ ,/< _____ S-(groupe protecteur) Rb NH--<
, 12a un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
R'1 0 Rb N
./<H-- __________ S-(groupe protecteur) COR' 2 ,et un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
R"1 0 _________________________________________________________ S-(groupe protecteur) Rb NH--COR" 2 dans lesquelles Rb est un atome de brome, en présence d'une base faible, telle que l'hydrogénocarbonate de potassium (KHCO3), l'hydrogénocarbonate de sodium (Na2CO3), le carbonate de potassium (K2003), le carbonate de sodium (Na2003) et les amines tertiaires comme la diisopropyléthylamine (((CH3)2HC)2-N-CH2CH3) ou la triéthylamine (N(CH2CH3)3), et en milieu solvant, ledit solvant étant choisi parmi le dichlorométhane, le chloroforme, l'acétate d'éthyle, l'acétonitrile et le diméthylformamide, (iii) déprotection de la fonction -S-(groupe protecteur) en fonction thiol -SH, ladite déprotection étant réalisée par addition d'un acide fort en large excès, tel que l'acide trifluoroacétique lorsque le groupe protecteur est le triphénylméthane C(C6H5)3, de préférence à une température comprise entre 20 C et 40 C pendant une durée comprise typiquement entre 15 minutes et 1 heure.
Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation des composés de formule (I) de l'invention comme agents chélatants des ions métalliques de la classification périodique de Mendeleiev, plus préférentiellement comme agents chélatants des ions mous et intermédiaires tels que définis dans R. G. Pearson, J. Am. Chem.
Soc., 1963, vol. 85, pp. 3533-3539, et encore plus préférentiellement comme agents chélatants des ions Ag(I), Cd(II), Co(11), Cu(I), Hg(11), Ni(II), Au(I), Pb(II) et Zn(II), et plus particulièrement des ions cuivre Cu(I) intracellulaires.
Une autre utilisation possible des composés de formule (I) de l'invention est leur utilisation comme agents dépolluants pour dépolluer les eaux contaminées par des métaux.
Lorsque les composés de formule (I) de l'invention sont utilisés comme agents dépolluants, la dépollution est alors de préférence réalisée en milieu réducteur. La valeur du pH limite du milieu dépend de l'ion métallique à complexer. Ainsi, pour les ions Hg(II) et Cu(I) le pH du milieu réducteur est de préférence supérieur ou égal à I, et pour les ions Zn(II), Pb(II) et Cd(II) le pH du milieu réducteur est de préférence supérieur ou égal à 4 ou 6.
La présente invention concerne également des composés susceptibles d'être utilisés comme agents précurseurs des composés de formule (I), répondant à la formule (II) suivante :
S ¨R3 R'i R"2 _____ ( NH
\
R"3¨S 0 S ¨R'3 R'2 (Il) dans lesquels le groupement A, les radicaux Ri, R'1, R"1, R2, R'2 et R"2 ont la même signification que ci-dessus, et dans lesquels :
les radicaux R3, R'3 et R"3, identiques ou différents, permettent de protéger les agents précurseurs tout en présentant des propriétés de complexation masquées, et représentent un groupement -S-W ou -S-E-L, où:
S est un atome de soufre, W est un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, E est un bras espaceur pouvant être sélectionné parmi les groupements alkyles éventuellement substitués ayant I à 12 atomes de carbone, et les I
polyols tels que le polyéthylène glycol ayant de préférence 1 à 8 motifs oxyéthylène 0E, ,/ L est un ligand biologique, et de préférence un ligand de cellules hépatiques ou neuronales, sélectionné parmi les sucres tels que le glucose, le galactose et le N-acétylgalactose.
Ainsi, les composés de formule (H) de l'invention utilisés comme agents précurseurs peuvent également être assimilés à des prodrugs présentant des propriétés de complexation masquées via leurs fonctions thiols masquées.
Le procédé de préparation des composés de formule (H) de l'invention peut être généralisé selon le schéma réactionnel suivant :
S-H S-S-E-L
Ri --= R'i Ri Ri 0 0 A -1.- 0 0 A
R"2 , __ (FV NH
NH
NH 1 0 R \
0 S H R"2- , __ ( NH
R'i 0 S-H R'2 S-E-L R'2 (II) OU
S-V S-S-E-L
H$<
HN __ 0 R _________________________________________________________ 0 Ri R'i Ri-- Ri 0 0 A * HS--L --- -R"2 ________ '' _ , ___ ( ---Sr-NH -V-E ________________ R"2 \S
1 , __ K __ S7 NH
NH R*1 0 NH Rui 0 E-L
OR \S
S-E-L R'2 S-V R'2 (Il) OU V est un groupement activateur de la formation de ponts disulfures S-S
choisi parmi les groupements tosyle, phényle, et en particulier les groupements orthonitrophényle, tolyle, et en particulier les groupements paratolyle, 2-pyridinesulfonyle, et en particulier le groupement 3-nitro-2-pyridinesulfonyle (Npys), et tout autre groupement aromatique similaire éventuellement substitué.
i Les composés de formule (II) de l'invention sont transformés en milieu réducteur en composés de formule (I), selon la réaction suivante :
s¨R3 SH
__________________ 0 milieu réducteur0 ________________________________________ > R3-H
+ R3-H + R"3-H
R'1 R'1 R"2 R"2 NH
/ ________________________________________________________ R"1 0 \ NH R'1 0 0 S¨R'3 HS 0 S¨R3 R'2 R.2 (I1) (0.
ladite réaction permettant la libération des fonctions thiols, et par conséquent la libération des agents chélatants dans l'organisme, et plus particulièrement dans les cellules ciblées.
L'agent réducteur permettant l'obtention des composés de formule (I) peut être une
La présente invention concerne également un procédé de préparation des composés de formule (fa) comprenant les étapes suivantes :
(i) réaction d'un équivalent d'acide nitrilotriacétique (NTA) avec trois équivalents d'un dérivé de la cystéine de formule :
____________________________________ S-(groupe protecteur) I-12N __________________________ en présence d'un solvant polaire, tel que le diméthylformamide, le dichlorométhane, le chloroforme, le méthanol et l'éthanol, de préférence à une température comprise entre -10 C et 30 C pendant une durée comprise typiquement entre 12 et 48 heures, (ii) de façon optionnelle, hydrolyse de la fonction -COR2 du produit obtenu lors de l'étape (i) en fonction acide par addition d'une base forte, telle que l'hydroxyde de lithium (Li0H), la soude (NaOH), la potasse (KOH), la quantité de base forte ajoutée étant de préférence égale à quatre équivalents, (iii) déprotection de la fonction -S-(groupe protecteur) en fonction thiol -SH, ladite déprotection pouvant être réalisée par addition d'un acide fort en large excès, tel que l'acide trifluoroacétique lorsque le groupe protecteur est le triphénylméthane C(C6H5)3, de préférence à une température comprise entre 20 C et 40 C pendant une durée comprise typiquement entre 15 minutes et 1 heure.
Lorsque le groupement A des composés de formule (I) représente un cycle dérivé
du triazacyclononane, c'est-à-dire lorsque les composés de formule (I) de l'invention sont dérivés du NOTA, ils peuvent être représentés par une structure de formule (lb) spécifique :
¨ d SH
_..____Z:t2 HN
RZ
N"--------\ Ri N-----rNH
N os o.------\H
-- '2 Rn2 / \R"i R
NH
HS
(lb) Lorsque les composés de l'invention répondent à la structure (Ib), les radicaux R2, R'2 et R"2 peuvent avantageusement être des groupements -NH2, -OH ou des groupements -OR
5 dans lesquels R représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone. De manière encore plus préférée, R
est un groupement éthyle.
Le procédé de préparation des composés de formule (Lb) de l'invention peut alors être généralisé selon le schéma réactionnel suivant (lorsque R1 = R'1 = R"1) :
Ri 0 Ri 0 ________ S-(groupe protecteur) > l< S-(groupe protecteur) ./ + H2N
Formation d'amide Rb NH¨
Rb Ra COR2 ________________ y où:
- Ra est sélectionné parmi les atomes d'halogène, de préférence les atomes de chlore ou de brome, les groupements hydroxyles -OH, -000Ra, dans lesquels Ra, représente un groupement alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone, Ra, étant de préférence un groupement méthyle ou éthyle, ¨ Rb est un groupe partant sélectionné parmi les atomes d'halogène, de préférence les atomes de chlore ou de brome, les groupements tosylates tels que le paratoluènesulfonate, et les groupements mésylates tels que le méthanesulfonate et le trifluorométhanesulfonate.
-1 __ <
Rb NH S-(groupe protecteur) R.1 0 , 1 Rb __ NH S-(groupe protecteur) NH-------\ IR1 0 (s, NH 1 _< S-(groupe protecteur) Ni + Rb . NH
COR"2 H
Substitution nucléophile r S-(groupe protecteur) HN
12T¨
Nr-----\ R'1 (N N------NH
N___) S-(groupe protecteur) Ru2 NH R"I
(groupe protecteur)-S
Déprotection du soufre y SH
HN
¨r Ri N-------\ R'1 (s, ¶--V
0 ----- \SH
R"2 NH R"1 i.-- R'2 HS
La présente invention concerne également un procédé de préparation des composés de formule (lb) comprenant les étapes suivantes :
(i) réaction d'un équivalent d'une molécule RbCHR1C(0)Ra, RbCHR'iC(0)Ra et RbCHR"iC(0)Ra (R1, R'1, R"1, R. et Rb étant tels que définis ci-dessus) avec un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
_____________________________ S-(groupe protecteur) I-12N __________________ , un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule:
_____________________________ S-(groupe protecteur) H2N ____________________ COR' 2 et un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule:
_____________________________ S-(groupe protecteur) COR" 2 dans lesquels R2, R'2 et R"2 sont tels que définis ci-dessus, en présence d'une base faible, telle que l'hydrogénocarbonate de potassium (KHCO3), l'hydrogénocarbonate de sodium (Na2CO3), le carbonate de potassium (K2CO3), le carbonate de sodium (Na2CO3) et les amines tertiaires comme la diisopropyléthylamine MCI-13)2HC)2-N-CH2CH3) ou la triéthylamine (N(CH2CI-13)3), et en milieu solvant, ledit solvant étant choisi parmi les solvants polaires tels que le dichlorométhane, le chloroforme, l'acétate d'éthyle, l'acétonitrile, le diméthylformamide et l'eau, de préférence à une température comprise entre -10 C et 10 C pendant une durée comprise typiquement entre 30 minutes et 2 heures, (ii) réaction d'un équivalent de 1,4,7-triazacyclononane (TON) avec un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
> ___________________ ,/< _____ S-(groupe protecteur) Rb NH--<
, 12a un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
R'1 0 Rb N
./<H-- __________ S-(groupe protecteur) COR' 2 ,et un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
R"1 0 _________________________________________________________ S-(groupe protecteur) Rb NH--COR" 2 dans lesquelles Rb est un atome de brome, en présence d'une base faible, telle que l'hydrogénocarbonate de potassium (KHCO3), l'hydrogénocarbonate de sodium (Na2CO3), le carbonate de potassium (K2003), le carbonate de sodium (Na2003) et les amines tertiaires comme la diisopropyléthylamine (((CH3)2HC)2-N-CH2CH3) ou la triéthylamine (N(CH2CH3)3), et en milieu solvant, ledit solvant étant choisi parmi le dichlorométhane, le chloroforme, l'acétate d'éthyle, l'acétonitrile et le diméthylformamide, (iii) déprotection de la fonction -S-(groupe protecteur) en fonction thiol -SH, ladite déprotection étant réalisée par addition d'un acide fort en large excès, tel que l'acide trifluoroacétique lorsque le groupe protecteur est le triphénylméthane C(C6H5)3, de préférence à une température comprise entre 20 C et 40 C pendant une durée comprise typiquement entre 15 minutes et 1 heure.
Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation des composés de formule (I) de l'invention comme agents chélatants des ions métalliques de la classification périodique de Mendeleiev, plus préférentiellement comme agents chélatants des ions mous et intermédiaires tels que définis dans R. G. Pearson, J. Am. Chem.
Soc., 1963, vol. 85, pp. 3533-3539, et encore plus préférentiellement comme agents chélatants des ions Ag(I), Cd(II), Co(11), Cu(I), Hg(11), Ni(II), Au(I), Pb(II) et Zn(II), et plus particulièrement des ions cuivre Cu(I) intracellulaires.
Une autre utilisation possible des composés de formule (I) de l'invention est leur utilisation comme agents dépolluants pour dépolluer les eaux contaminées par des métaux.
Lorsque les composés de formule (I) de l'invention sont utilisés comme agents dépolluants, la dépollution est alors de préférence réalisée en milieu réducteur. La valeur du pH limite du milieu dépend de l'ion métallique à complexer. Ainsi, pour les ions Hg(II) et Cu(I) le pH du milieu réducteur est de préférence supérieur ou égal à I, et pour les ions Zn(II), Pb(II) et Cd(II) le pH du milieu réducteur est de préférence supérieur ou égal à 4 ou 6.
La présente invention concerne également des composés susceptibles d'être utilisés comme agents précurseurs des composés de formule (I), répondant à la formule (II) suivante :
S ¨R3 R'i R"2 _____ ( NH
\
R"3¨S 0 S ¨R'3 R'2 (Il) dans lesquels le groupement A, les radicaux Ri, R'1, R"1, R2, R'2 et R"2 ont la même signification que ci-dessus, et dans lesquels :
les radicaux R3, R'3 et R"3, identiques ou différents, permettent de protéger les agents précurseurs tout en présentant des propriétés de complexation masquées, et représentent un groupement -S-W ou -S-E-L, où:
S est un atome de soufre, W est un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, E est un bras espaceur pouvant être sélectionné parmi les groupements alkyles éventuellement substitués ayant I à 12 atomes de carbone, et les I
polyols tels que le polyéthylène glycol ayant de préférence 1 à 8 motifs oxyéthylène 0E, ,/ L est un ligand biologique, et de préférence un ligand de cellules hépatiques ou neuronales, sélectionné parmi les sucres tels que le glucose, le galactose et le N-acétylgalactose.
Ainsi, les composés de formule (H) de l'invention utilisés comme agents précurseurs peuvent également être assimilés à des prodrugs présentant des propriétés de complexation masquées via leurs fonctions thiols masquées.
Le procédé de préparation des composés de formule (H) de l'invention peut être généralisé selon le schéma réactionnel suivant :
S-H S-S-E-L
Ri --= R'i Ri Ri 0 0 A -1.- 0 0 A
R"2 , __ (FV NH
NH
NH 1 0 R \
0 S H R"2- , __ ( NH
R'i 0 S-H R'2 S-E-L R'2 (II) OU
S-V S-S-E-L
H$<
HN __ 0 R _________________________________________________________ 0 Ri R'i Ri-- Ri 0 0 A * HS--L --- -R"2 ________ '' _ , ___ ( ---Sr-NH -V-E ________________ R"2 \S
1 , __ K __ S7 NH
NH R*1 0 NH Rui 0 E-L
OR \S
S-E-L R'2 S-V R'2 (Il) OU V est un groupement activateur de la formation de ponts disulfures S-S
choisi parmi les groupements tosyle, phényle, et en particulier les groupements orthonitrophényle, tolyle, et en particulier les groupements paratolyle, 2-pyridinesulfonyle, et en particulier le groupement 3-nitro-2-pyridinesulfonyle (Npys), et tout autre groupement aromatique similaire éventuellement substitué.
i Les composés de formule (II) de l'invention sont transformés en milieu réducteur en composés de formule (I), selon la réaction suivante :
s¨R3 SH
__________________ 0 milieu réducteur0 ________________________________________ > R3-H
+ R3-H + R"3-H
R'1 R'1 R"2 R"2 NH
/ ________________________________________________________ R"1 0 \ NH R'1 0 0 S¨R'3 HS 0 S¨R3 R'2 R.2 (I1) (0.
ladite réaction permettant la libération des fonctions thiols, et par conséquent la libération des agents chélatants dans l'organisme, et plus particulièrement dans les cellules ciblées.
L'agent réducteur permettant l'obtention des composés de formule (I) peut être une
10 molécule porteuse d'une fonction thiol, telle que l'éthanedithiol (EDT), le glutathion (GSH) et le dithiotréitol (DTT), l'acide ascorbique ou un de ses sels, ou une molécule porteuse d'une fonction phosphine telle que le tris(2-carboxyéthyl)phosphine (TCEP).
Ainsi, la libération des agents chélatants se fait par réduction in vivo dans l'organisme, par exemple dans les cellules hépatiques où le glutathion, qui est présent à
environ 1 mM, 15 peut jouer le rôle de réducteur, ou par exemple dans le cerveau où
l'ascorbate, qui est présent à environ 200-400 M, peut également jouer le rôle de réducteur.
La présente invention a également pour objet des composés marqués répondant à
la formule (III) suivante :
' HN
X' 0 0 A' R"2 NH X" 0 R'2 S-R"3 S-R'3 (III) dans lesquels le groupement A' représente :
= soit un atome d'azote, = soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
Y Z
\ N"------\
N¨
Z"
mye Z' dans lesquels les radicaux R2, R'2 et R"2 ont la même signification que ci-dessus, et dans lesquels :
- les radicaux R3, R'3 et R"3, identiques ou différents, représentent un groupement -S-W ou -S-E-L, où:
,/ S est un atome de soufre, =.( W est un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, ,.( E est un bras espaceur pouvant être sélectionné parmi les groupements alkyles éventuellement substitués ayant 1 à 12 atomes de carbone, et les polyols tels que le polyéthylène glycol ayant de préférence 1 à 8 motifs oxyéthylène 0E, i L est un ligand biologique, et de préférence un ligand de cellules hépatiques ou neuronales, sélectionné parmi les sucres tels que le glucose, le galactose et le N-acétylgalactose, -les groupements X, X', X", Y, Y', Y", Z, Z' et Z", identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un marqueur, à condition qu'au moins un desdits groupements X, X', X", Y, Y', Y", Z, Z' ou Z" soit un marqueur.
On entend par marqueur toute entité susceptible d'être détectée par des moyens appropriés, les marqueurs utilisés dans le cadre de l'invention correspondant typiquement aux marqueurs utilisés par l'homme de l'art dans le domaine de la biologie pour marquer des molécules d'intérêt biologiques, notamment dans le cadre de la réalisation de diagnostic, d'études galéniques, ou encore de suivi de la métabolisation de composés actifs. Le marquage peut être de nature directe, et dans ce cas le marqueur est qualifié de marqueur direct et présente au moins une propriété physique détectable, ou le marquage peut être de nature indirecte, et dans ce cas le marqueur est qualifié de marqueur indirect et est susceptible de réagir sélectivement avec une entité tierce, cette dernière pouvant soit présenter au moins une propriété physique détectable, comme par exemple un anticorps présentant une activité
fluorescente, soit être investie dans un processus réactionnel à l'issu duquel une propriété
physique pourra être détectée, comme par exemple lorsque le produit de dégradation de l'entité peut présenter au moins une propriété physique détectable telle que de la fluorescence.
Le marquage indirect est souvent réalisé à l'aide d'anticorps ou de nanoparticules possédant une activité fluorescente. Dans ce cas, le marqueur indirect des composés de formule (III) possède une affinité pour l'entité tierce.
Ainsi, le marqueur de l'invention peut être soit une entité chimique de nature organique, soit une entité chimique de nature inorganique, telle qu'un complexe ou un cristal, ce dernier pouvant éventuellement être enrobé d'une couche organique, cette entité chimique de nature inorganique étant généralement de taille suffisamment faible, typiquement à
l'échelle nanométrique, pour ne pas perturber le système biologique dans lequel elle est introduite.
La propriété physique détectable, directement ou indirectement, peut être une réactivité spécifique vis-à-vis d'une source électromagnétique telle qu'un champ magnétique, comme par exemple par imagerie par résonance magnétique, ou vis-à-vis d'un rayonnement lumineux pouvant être focalisé, comme par exemple par imagerie par fluorescence avec les fluorophores, ou encore vis-à-vis d'un rayonnement nucléaire, comme par exemple à l'aide d'isotopes.
Les marqueurs les plus préférés sont les marqueurs directs, et plus particulièrement les fluorophores. Typiquement, il s'agit de fluorophores organiques ou de nanoparticules.
Les fluorophores utilisés dans le cadre de l'invention peuvent être des composés fluorescents aromatiques dont les transitions Tr-it sont caractérisées par des coefficients d'absorption molaires et des rendements quantiques de fluorescence élevées, lesdits fluorophores pouvant être choisis parmi la rhodamine, la fluorescéïne, la pyronine, la coumarine, la benzophénone, Panthrone, la fluorénone, la pyridine, la quinoléine, l'acridine, le naphtalène, l'anthracène, la naphtacène, la pentacène, le xanthène et leurs dérivés.
Les différentes familles de marqueurs et les différentes techniques de détection associées sont connues de l'homme de l'art et décrites dans l'ouvrage Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry, 2008, 8, 497-522. Plus spécifiquement, il est possible de se référer aux fluorophores cités dans Cytometty Part A 69A : 863-871 (2006) et aux nanoparticules mentionnées dans le document Anal. Bioanal. Chem., 384: 620-630 (2006).
Ainsi, les composés marqués de formule (III) de l'invention peuvent être utilisés pour visualiser le cheminement desdits composés dans l'organisme, par luminescence.
Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation des composés de formule (I), (Il) ou (III) de l'invention pour leur application en tant que médicament, et notamment pour leur application en tant que médicament pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives, telles que les maladies de Wilson et d'Alzheimer.
Un objet supplémentaire de la présente invention concerne l'utilisation des composés de formule (1), (Il) ou (III) de l'invention pour leur application en tant que médicament pour le diagnostic, la prévention et le traitement d'intoxications avec des ions métalliques tels que les ions argent, cadmium, cobalt, cuivre, mercure, nickel, or, plomb et zinc, et encore plus préférentiellement avec les ions cuivre Cu(I) intracellulaires, les intoxications par de tels ions conduisant généralement à des inflammations sévères, des déficiences rénales, des hémorragies, des troubles neurologiques sévères du système nerveux central ;
on parle alors de saturnisme dans le cas d'intoxications par le plomb ou d'hydrargie (ou d'hydrargyrisme) dans le cas d'intoxications par le mercure.
Enfin, la présente invention a également pour objet une composition pharmaceutique comprenant en tant que principe actif au moins un composé (I), (II) ou (III) tel que défini précédemment et au moins un véhicule pharmaceutiquement acceptable.
Lesdites compositions pharmaceutiques incluent aussi bien les compositions sous forme solide (comprimés, gélules, capsules, etc...), que les compositions sous forme liquide (solutions, suspensions ou émulsions) et incluent les excipients adaptés à une administration orale, topique ou parentérale.
L'administration des composés ou des compositions selon l'invention est effectuée de préférence par voie orale ou par voie parentérale (intraveineuse en perfusion ou injection, notamment).
Les doses de Composés sont de préférence inférieures à 2 g de produit par jour, et varient selon la formulation sélectionnée, le mode d'administration et l'intoxication ou la maladie à traiter. D'autres facteurs tels que l'âge, le poids, la taille, le sexe ainsi que certains paramètres biologiques (taux d'excrétion, association avec d'autres médicaments, allergies...) sont également à prendre en compte.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront du complément de description qui suit, qui se rapporte à des exemples mettant en évidence les propriétés complexantes des composés de l'invention, ainsi qu'au dessin annexé dans lequel :
la figure 1 représente le dosage UV du NTA(Cys0C2H5)3 (composé 4) par du Cu(CH3CN)PF6 dans une solution tampon phosphate à 20 mM, de pH
7,4, à une température de 298 K.
Matières premières :
Tableau 1:
Composé Fournisseur Acide nitriloacétique (NTA) Sigma-Aldrich N-éthyl-N'-(3- Sigma-Aldrich diméthylaminopropyl)carbodiimide Hydrate de 1-hydroxybenzotriazole Sigma-Aldrich Bromure de bromoacétyle Sigma-Aldrich Trihydrochlorure de 1,4,7-triazacyclononane CheMatech Disulfonate bathocuproïne (BCS) Sigma-Aldrich Acide 5,5'-dithiobis-2-nitrobenzoïque Acros (DNTB) Diméthylformamide (DMF) Sigma-Aldrich Acétate d'éthyle (CH3C00C2H5) Riedel de Han Hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) Prolabo Sulfate de sodium (Na2SO4) Carlo Erba Ethanol Carlo Erba Hydroxyde de lithium (L'OH) Sigma-Aldrich Acide chlorhydrique (HCI) Sigma-Aldrich Acide trifluoroacétique (TFA) Riedel de Han Triéthylsilane (HS1C2H5)3 Sigma-Aldrich Dichlorornéthane (CH2C12) Sigma-Aldrich Bicarbonate de potassium (KHCO3) Sigma-Aldrich Carbonate de potassium (K2CO3) Sigma-Aldrich Acétonitrile anhydre (CH3CN) Sigma-Aldrich Ethylène-diamine-tétraacétique (EDTA) Fischer Chemicals Les matières premières ont été utilisées sans purification supplémentaire.
5 Les solutions aqueuses ont été préparées à partir d'une eau ultra-pure, obtenue par filtration et purification par osmose inverse en utilisant une cartouche Millipore Milli-Q
(résistivité 18 MS-2.cm).
Méthodes de caractérisation :
1/ Chromatographie sur couche mince (CCM) La CCM est réalisée sur un gel de silice 60 F254 (fournisseur : Merck).
2/ Chromatographie-flash La chromatographie-flash est réalisée sur un gel de silice 60 d'épaisseur 40-63 pm (fournisseur : Merck).
3/ Chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) La chromatographie HPLC est réalisée sur un système VWR muni de colonnes RP18 (L = 250 mm, 0 = 4,6 mm et p = 5 pm pour la colonne analytique ; L = 250 mm, 0 = 50 mm et p = 10 pm pour la colonne préparatoire).
Les débits utilisés sont de 1 mL/min pour la colonne analytique et de 75 mL/min pour la colonne préparatoire, avec une détection UV à 214 nm.
Les conditions d'élution sont les suivantes :
- solvant A: mélange eau/acide trifluoroacétique (TFA) (99,925/0,075), - solvant B = CH3CN/eau/acide trifluoroacétique (TFA) (90/10/0,1).
4/ Analyses RMN
Les spectres RMN 1H et 13C ont été enregistrés sur un spectromètre Mercury Varianmc 400 et sur un spectromètre Bruker Avancemc 500.
Les déplacements chimiques sont indiqués en ppm avec le solvant comme référence interne.
5/ Spectres de masse Les spectres de masse ont été réalisés sur un appareil Finnigan LCec-ion trap, équipé d'une source d'électrons.
21a Les analyses élémentaires ont été effectuées par le Service Central d'Analyse (Solaize, France).
6/ Spectroscopie UV-visible Les spectres UV-visible ont été réalisés sur un spectrophotomètre Varian Carymc 50.
71 Dichroïsme circulaire Les spectres de dichroïsme circulaire ont été réalisés avec un spectrophotomètre Chirascan __ (Applied Photophysice).
1/ Synthèses Synthèse de la molécule HCysC(C6H5)30C2H5:
La molécule HCysC(C6H5)30C2H5 a été synthétisée à partir de L-cystéine selon le mode opératoire décrit dans la publication Bolzati et al., Bioconjugate chem., 2003, 14, 1231.
Exemple 1: Synthèse du composé 1 : NTA(CysC(C6H5)30C2F15)3 De l'acide nitriloacétique (0,196 g, 1,03 mmol) est ajouté à une solution de HCysC(C6H5)30C2H5 (1,200 g, 3,06 mmol) dans 20 mL de diméthylformamide (DMF).
Le mélange est ensuite refroidi à une température de 0 C, et du N-éthyl-N'-(3-diméthylaminopropyl)carbodiimide (0,587 g, 3,06 mmol) et de l'hydrate de 1-hydroxybenzotriazole (0,414 g, 3,06 mmol) sont ajoutés successivement. Le mélange réactionnel est ensuite mélangé à température ambiante pendant 24 h sous argon.
Après évaporation du solvant, le résidu est ensuite dissout dans 100 mL
d'acétate d'éthyle. La phase organique est alors lavée avec 2 x 50 mL d'eau, puis 50 mL d'une solution saturée d'hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) et 2 x 50 mL d'une solution saturée de chlorure de sodium (NaC1).
La phase organique est ensuite séchée avec du sulfate de sodium (Na2SO4), puis concentrée sous pression réduite (20 mbars).
Le produit résultant (1,391 g) est purifié par chromatographie sur gel de silice (100 mL, éluant : CH2Cl2/acétate d'éthyle 80/20), pour donner le composé 1 (1,103 g, rendement 82%) sous forme de poudre blanche.
RMN 111 (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : 6 = 1,05 (t, J= 7,0 Hz, 9H, CH3) ; 2,39 et 2,68 (ABX, fax --- 4,1 Hz, JAx = 8,0 Hz, JAB = 12,7 Hz, 6H, C1-1_2S) ; 3,17 et 3,29 (AB, JAB = 15,0 Hz, 6H, CH2C0) ; 3,84 et 3,96 (ABX3, fAX = 7,0 Hz, J-Bx = 7,0 Hz, JAB = 10,9 Hz, 6H, CLCH3) ;
4,34 (td, J4,0 et 8,2 Hz, 3H, CH) ; 7,13-7,17 (in, 30H, SC(C61-11)3) ; 7,22 (d, J = 7,4 Hz, 15H, SC(C61-15)3) ; 7,56 (d, J = 8,6 Hz, 3H, N1-1).
RMN 13C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) : 6 = 14,39 (CH3) ; 33,69 (CH2S) ; 52,11 (CH) ; 57,97 (CH2C0) ; 62,21 (CH2C1-13) ; 129,90-127,16 (LÇ6F15)3) ; 144,70 (C(C6H5)3) ;
171,66 et 170,70 (2*C0).
ES-MS (m/z) : [M + = 1310,8 et [M + TEAH] = 1411,8, la valeur ES-MS
correspondant à la masse sur la charge de l'ion détecté.
Analyse élémentaire calculée (en %) pour C78H78N409S2, 2H20 (1347,70 g/mol) :
C, 69,51 ;
1-1, 6,13 ; N, 4,16; trouvée : C, 69,42 ; 1-1, 6,05 ; N, 3,9.
Exemple 2 : Synthèse du composé 2 : NTA(CysC(C6H5)30H)3 Le composé 1(0,310 g, 0,236 mmol) est dissout dans 6 mL d'éthanol, et de l'hydroxyde de lithium (Li0H) est ajouté (0,95 mL, 0,95 mmol). Le mélange réactionnel est ensuite agité
pendant 1 h à température ambiante, puis évaporé. Le résidu obtenu est alors dissout dans 6 mL d'eau, et de l'acide chlorhydrique (HC1) à 1 mol/L est additionné jusqu'à
pH = 4-5.
La phase aqueuse est ensuite extraite avec 15 mL d'acétate d'éthyle.
Le produit résultant (0,242 g, rendement = 83%) est ensuite utilisé sans purification supplémentaire.
RMN (DMSO-d6, 400 MHz, 298 K) : 2,37-2,46 (m, 6H, CH2SC) ; 3,32 (s, 6H, CH2C0) ;
4,17-4,21 (m, 31-1, CH) ; 7,20-7,37 (m, 45H, C(C6H5)3) ; 8,46 (d, J = 7,4 Hz, 3H, NH).
RMN 13C (DMSO-d6, 100 MHz, 298 K) : = 34,03 (CH2S) ; 52,34 (CH) ; 60,68 (CH2C0) ;
130,00-127,67 (We_1-15)3) ; 145,16 (C(C6H5)3) ; 172,02 et 171,61 (2*C0).
ES-MS (m/z) : [M + Na]= 1249,2.
Exemple 3: Synthèse du composé 3 : NTA(Cys0H)3 De l'acide trifluoroacétique (1,77 mL, 23,8 mmol) et du triéthylsilane (0,456 mL, 2,85 mmol) sont successivement additionnés au composé 2 (0,584 g, 0,476 mmol) dans 21 mL
de dichlorométhane (CH2Cl2), sous argon.
Après 30 minutes d'agitation à température ambiante, le mélange est évaporé.
Le produit résultant (744,5 mg) est ensuite purifié par HPLC : tR = 13,75 minutes (gradient linéaire 95/5 à 0/100, A/B en 15 minutes).
Le composé 3 obtenu est une poudre blanche (0,209 g, rendement = 88%).
RMN 'l-1 (D20, 400 MHz, 298 K) : 8 = 3,07 et 3,01 (ABX, fAX = 4,3 Hz, JBx =
6,8Hz, JAB =-14,5 Hz, 6H, CH2SH) ; 3,81-3,90 (m, 6H, CI-j2C0) ; 4,72 (t, J = 5,9 Hz, 3H, CH).
RMN 13C (D20, 100 MHz, 298 K) : = 27,86 (CH2SH) ; 57,38 (CH) ; 60,07 (CH2C0) ;
173,46 (COOH) ; 175,77 (NHCO).
ES-MS (m/z): [M - Hf = 499,0.
Exemple 4 : Synthèse du composé 4 : NTA(Cys0C21-15)3 De l'acide trifluoroacétique (1,81 mL, 24,4 mmol) et du triéthylsilane (0,47 mL, 2,9 mmol) sont successivement additionnés au composé 1 (0,640 g, 0,49 mmol) dans 15 mL
de dichlorométhane (CH2Cl2), sous argon.
Après 30 minutes d'agitation à température ambiante, le mélange est évaporé.
Le produit résultant (0,627 g) est ensuite purifié par HPLC : tR = 12,7 minutes (gradient linéaire 50/50 à 0/100, AJB en 15 minutes).
Le composé 4 obtenu est un solide blanc huileux (0,110 g, rendement = 49%).
RMN 1H (CD3CN, 500 MHz, 298 K) : 8 = 1,25 (t, J= 7,1 Hz, 9H, CH); 1,97 (t, .1=
8,8 Hz, 3H, SH) ; 2,95 et 3,00 (ABXY, JAx = 4,6 Hz, Jim, = 6,1 Hz, JBy = 9,0, JA = 9,3 Hz, JAB= 14,0 Hz, 6H, CII2SH) ; 3,48 et 3,52 (AB, JAB = 16,3 Hz, 6H, CH2C0) ; 4,18 et 4,22 (ABX3; fAX =-7,1 Hz, ./Bx = 7,1 Hz, JAB = 10,8 Hz, 6H, CI-12-CH3) ; 4,70 (ddd, J= 4,7, 6,2 et 8,0 Hz, 3H, CH); 7,71 (d, J = 8,0 Hz, 3H, NH).
RMN 13C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) : S = 14,97 (CH3) ; 27,40 (CH2SH) ; 55,81 (CH) ; 59,75 (CH2C0) ; 63,02 (CH2CH3) ; 171,61 et 172,02 (2*C0).
ES-MS (m/z): [M + Hl+ = 585,0 et [M + Na]+= 607,3.
Exemple 5 Synthèse du composé 5 : NTA(CysC(C6H5)3NE12)3 De l'acide nitriloacétique (0,068 g, 0,357 mmol) est ajouté à une solution de CysC(C6H5)3(N1-12) (0,401 g, 1,10 mmol) dans 10 mL de diméthylformamide (DMF).
Le mélange est ensuite refroidi à une température de 0 C, et du N-éthyl-N'-(3-diméthylaminopropyl)carbodihnide (0,212 g, 1,10 mmol) et de l'hydrate de 1-hydroxybenzotriazole (0,150 g, 1,11 mmol) sont ajoutés successivement. Le mélange réactionnel est ensuite mélangé à température ambiante pendant 24 h sous argon.
Après évaporation du solvant, le résidu est ensuite lavé avec 25 mL d'eau, puis filtré. Le solide est ensuite dissout dans 100 mL de dichlorométhane (CH2C12). La phase organique est alors lavée avec 3 x 50 mL d'eau et 1 x 50 mL d'une solution saturée de chlorure de sodium (NaC1).
La phase organique est ensuite séchée avec du sulfate de sodium (Na2SO4), puis concentrée sous pression réduite (20 mbars) pour donner du NTA(CysC(C6H5)3(NH2)3) (0,404 g, rendement 92%) sous forme de poudre blanche.
RMN 1H (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : 8 = 2,37-2,44 (m, 6H, CH2S) ; 3,14 et 3,19 (AB, JAB =
16,4, 6H, CH2C0) ; 4,00-4,06 (m, 3H, CH) ; 5,70 (s, 3H, NH2) ; 6,24 (s, 3H, NH2) ; 7,16-7,32 (m, 45H, SC(C6%3) ; 7,85 (d, J = 7,2 Hz, 3H, NH).
RMN 13C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) : 8 = 38,89 (CH2S) ; 57,78 (CH) ; 63,18 (CH2C0), 5 132,37-134,89 (LÇ6F15)3) ; 150,03 (C(C6H5)3) ; 176,15 et 178,074 (2*C0).
ES-MS (m/z) : [M + Nal+ = 1246,2 et [M + K]+ = 1262,2.
Analyse élémentaire calculée (en %) pour C72H69N706S3, H20 (1242,57 g/mol) :
C, 69,60; H, 5,76 ; N, 7,89 ; 0, 9,01 ; S, 7,74 ; trouvée : C, 69,60 ; H, 5,72 ; N, 7,95 ;
0, 8,65 ; S, 7,83.
10 Exemple 6: Synthèse du composé 6 : NTA(CysNH2)3 De l'acide trifluoroacétique (1,4 mL, 17,84 mmol) et du triéthylsilane (0,54 mL, 2,14 mmol) sont successivement additionnés au composé 5 (0,437 g, 0,357 mmol) dans 15 mL
de dichlorométhane (CH2C12), sous argon.
Après 30 minutes d'agitation à température ambiante, le mélange est évaporé.
15 Le produit résultant (0,6 g) est ensuite purifié par HPLC : tR = 18,9 minutes (gradient linéaire 95/5 à 65/35, A/B en 25 minutes).
Le composé 6 obtenu est un solide blanc (0,065 g, rendement = 37%).
RMN 1H (D20, 500 MHz, 298 K) : 8 = 2,87 (ABX, JAx = 4,9 Hz, JBX = 7,5 Hz, JAB
= 14,2, 6H, CH2SH) ; 3,55 (s, 6H, CH2C0) ; 4,45 (dd, J = 7,5, 3H, CH).
20 RMN 13C (D20, 100 MHz, 298 K) : = 28,18 (CH2SH) ; 57,93 (CH) ; 60,85 (CH2C0) ;
175,98 et 177,04 (2*C0).
ES-MS (m/z): [M + H]+ = 498,1.
Exemple 7 : Synthèse du composé 7 : 2-(2-bromoacétamido)-3-(triétylthio)propanoate 25 d'éthyle Le composé 7 est synthétisé suivant la procédure décrite dans la littérature (Synthesis, 2003
Ainsi, la libération des agents chélatants se fait par réduction in vivo dans l'organisme, par exemple dans les cellules hépatiques où le glutathion, qui est présent à
environ 1 mM, 15 peut jouer le rôle de réducteur, ou par exemple dans le cerveau où
l'ascorbate, qui est présent à environ 200-400 M, peut également jouer le rôle de réducteur.
La présente invention a également pour objet des composés marqués répondant à
la formule (III) suivante :
' HN
X' 0 0 A' R"2 NH X" 0 R'2 S-R"3 S-R'3 (III) dans lesquels le groupement A' représente :
= soit un atome d'azote, = soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
Y Z
\ N"------\
N¨
Z"
mye Z' dans lesquels les radicaux R2, R'2 et R"2 ont la même signification que ci-dessus, et dans lesquels :
- les radicaux R3, R'3 et R"3, identiques ou différents, représentent un groupement -S-W ou -S-E-L, où:
,/ S est un atome de soufre, =.( W est un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, ,.( E est un bras espaceur pouvant être sélectionné parmi les groupements alkyles éventuellement substitués ayant 1 à 12 atomes de carbone, et les polyols tels que le polyéthylène glycol ayant de préférence 1 à 8 motifs oxyéthylène 0E, i L est un ligand biologique, et de préférence un ligand de cellules hépatiques ou neuronales, sélectionné parmi les sucres tels que le glucose, le galactose et le N-acétylgalactose, -les groupements X, X', X", Y, Y', Y", Z, Z' et Z", identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un marqueur, à condition qu'au moins un desdits groupements X, X', X", Y, Y', Y", Z, Z' ou Z" soit un marqueur.
On entend par marqueur toute entité susceptible d'être détectée par des moyens appropriés, les marqueurs utilisés dans le cadre de l'invention correspondant typiquement aux marqueurs utilisés par l'homme de l'art dans le domaine de la biologie pour marquer des molécules d'intérêt biologiques, notamment dans le cadre de la réalisation de diagnostic, d'études galéniques, ou encore de suivi de la métabolisation de composés actifs. Le marquage peut être de nature directe, et dans ce cas le marqueur est qualifié de marqueur direct et présente au moins une propriété physique détectable, ou le marquage peut être de nature indirecte, et dans ce cas le marqueur est qualifié de marqueur indirect et est susceptible de réagir sélectivement avec une entité tierce, cette dernière pouvant soit présenter au moins une propriété physique détectable, comme par exemple un anticorps présentant une activité
fluorescente, soit être investie dans un processus réactionnel à l'issu duquel une propriété
physique pourra être détectée, comme par exemple lorsque le produit de dégradation de l'entité peut présenter au moins une propriété physique détectable telle que de la fluorescence.
Le marquage indirect est souvent réalisé à l'aide d'anticorps ou de nanoparticules possédant une activité fluorescente. Dans ce cas, le marqueur indirect des composés de formule (III) possède une affinité pour l'entité tierce.
Ainsi, le marqueur de l'invention peut être soit une entité chimique de nature organique, soit une entité chimique de nature inorganique, telle qu'un complexe ou un cristal, ce dernier pouvant éventuellement être enrobé d'une couche organique, cette entité chimique de nature inorganique étant généralement de taille suffisamment faible, typiquement à
l'échelle nanométrique, pour ne pas perturber le système biologique dans lequel elle est introduite.
La propriété physique détectable, directement ou indirectement, peut être une réactivité spécifique vis-à-vis d'une source électromagnétique telle qu'un champ magnétique, comme par exemple par imagerie par résonance magnétique, ou vis-à-vis d'un rayonnement lumineux pouvant être focalisé, comme par exemple par imagerie par fluorescence avec les fluorophores, ou encore vis-à-vis d'un rayonnement nucléaire, comme par exemple à l'aide d'isotopes.
Les marqueurs les plus préférés sont les marqueurs directs, et plus particulièrement les fluorophores. Typiquement, il s'agit de fluorophores organiques ou de nanoparticules.
Les fluorophores utilisés dans le cadre de l'invention peuvent être des composés fluorescents aromatiques dont les transitions Tr-it sont caractérisées par des coefficients d'absorption molaires et des rendements quantiques de fluorescence élevées, lesdits fluorophores pouvant être choisis parmi la rhodamine, la fluorescéïne, la pyronine, la coumarine, la benzophénone, Panthrone, la fluorénone, la pyridine, la quinoléine, l'acridine, le naphtalène, l'anthracène, la naphtacène, la pentacène, le xanthène et leurs dérivés.
Les différentes familles de marqueurs et les différentes techniques de détection associées sont connues de l'homme de l'art et décrites dans l'ouvrage Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry, 2008, 8, 497-522. Plus spécifiquement, il est possible de se référer aux fluorophores cités dans Cytometty Part A 69A : 863-871 (2006) et aux nanoparticules mentionnées dans le document Anal. Bioanal. Chem., 384: 620-630 (2006).
Ainsi, les composés marqués de formule (III) de l'invention peuvent être utilisés pour visualiser le cheminement desdits composés dans l'organisme, par luminescence.
Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation des composés de formule (I), (Il) ou (III) de l'invention pour leur application en tant que médicament, et notamment pour leur application en tant que médicament pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives, telles que les maladies de Wilson et d'Alzheimer.
Un objet supplémentaire de la présente invention concerne l'utilisation des composés de formule (1), (Il) ou (III) de l'invention pour leur application en tant que médicament pour le diagnostic, la prévention et le traitement d'intoxications avec des ions métalliques tels que les ions argent, cadmium, cobalt, cuivre, mercure, nickel, or, plomb et zinc, et encore plus préférentiellement avec les ions cuivre Cu(I) intracellulaires, les intoxications par de tels ions conduisant généralement à des inflammations sévères, des déficiences rénales, des hémorragies, des troubles neurologiques sévères du système nerveux central ;
on parle alors de saturnisme dans le cas d'intoxications par le plomb ou d'hydrargie (ou d'hydrargyrisme) dans le cas d'intoxications par le mercure.
Enfin, la présente invention a également pour objet une composition pharmaceutique comprenant en tant que principe actif au moins un composé (I), (II) ou (III) tel que défini précédemment et au moins un véhicule pharmaceutiquement acceptable.
Lesdites compositions pharmaceutiques incluent aussi bien les compositions sous forme solide (comprimés, gélules, capsules, etc...), que les compositions sous forme liquide (solutions, suspensions ou émulsions) et incluent les excipients adaptés à une administration orale, topique ou parentérale.
L'administration des composés ou des compositions selon l'invention est effectuée de préférence par voie orale ou par voie parentérale (intraveineuse en perfusion ou injection, notamment).
Les doses de Composés sont de préférence inférieures à 2 g de produit par jour, et varient selon la formulation sélectionnée, le mode d'administration et l'intoxication ou la maladie à traiter. D'autres facteurs tels que l'âge, le poids, la taille, le sexe ainsi que certains paramètres biologiques (taux d'excrétion, association avec d'autres médicaments, allergies...) sont également à prendre en compte.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront du complément de description qui suit, qui se rapporte à des exemples mettant en évidence les propriétés complexantes des composés de l'invention, ainsi qu'au dessin annexé dans lequel :
la figure 1 représente le dosage UV du NTA(Cys0C2H5)3 (composé 4) par du Cu(CH3CN)PF6 dans une solution tampon phosphate à 20 mM, de pH
7,4, à une température de 298 K.
Matières premières :
Tableau 1:
Composé Fournisseur Acide nitriloacétique (NTA) Sigma-Aldrich N-éthyl-N'-(3- Sigma-Aldrich diméthylaminopropyl)carbodiimide Hydrate de 1-hydroxybenzotriazole Sigma-Aldrich Bromure de bromoacétyle Sigma-Aldrich Trihydrochlorure de 1,4,7-triazacyclononane CheMatech Disulfonate bathocuproïne (BCS) Sigma-Aldrich Acide 5,5'-dithiobis-2-nitrobenzoïque Acros (DNTB) Diméthylformamide (DMF) Sigma-Aldrich Acétate d'éthyle (CH3C00C2H5) Riedel de Han Hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) Prolabo Sulfate de sodium (Na2SO4) Carlo Erba Ethanol Carlo Erba Hydroxyde de lithium (L'OH) Sigma-Aldrich Acide chlorhydrique (HCI) Sigma-Aldrich Acide trifluoroacétique (TFA) Riedel de Han Triéthylsilane (HS1C2H5)3 Sigma-Aldrich Dichlorornéthane (CH2C12) Sigma-Aldrich Bicarbonate de potassium (KHCO3) Sigma-Aldrich Carbonate de potassium (K2CO3) Sigma-Aldrich Acétonitrile anhydre (CH3CN) Sigma-Aldrich Ethylène-diamine-tétraacétique (EDTA) Fischer Chemicals Les matières premières ont été utilisées sans purification supplémentaire.
5 Les solutions aqueuses ont été préparées à partir d'une eau ultra-pure, obtenue par filtration et purification par osmose inverse en utilisant une cartouche Millipore Milli-Q
(résistivité 18 MS-2.cm).
Méthodes de caractérisation :
1/ Chromatographie sur couche mince (CCM) La CCM est réalisée sur un gel de silice 60 F254 (fournisseur : Merck).
2/ Chromatographie-flash La chromatographie-flash est réalisée sur un gel de silice 60 d'épaisseur 40-63 pm (fournisseur : Merck).
3/ Chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) La chromatographie HPLC est réalisée sur un système VWR muni de colonnes RP18 (L = 250 mm, 0 = 4,6 mm et p = 5 pm pour la colonne analytique ; L = 250 mm, 0 = 50 mm et p = 10 pm pour la colonne préparatoire).
Les débits utilisés sont de 1 mL/min pour la colonne analytique et de 75 mL/min pour la colonne préparatoire, avec une détection UV à 214 nm.
Les conditions d'élution sont les suivantes :
- solvant A: mélange eau/acide trifluoroacétique (TFA) (99,925/0,075), - solvant B = CH3CN/eau/acide trifluoroacétique (TFA) (90/10/0,1).
4/ Analyses RMN
Les spectres RMN 1H et 13C ont été enregistrés sur un spectromètre Mercury Varianmc 400 et sur un spectromètre Bruker Avancemc 500.
Les déplacements chimiques sont indiqués en ppm avec le solvant comme référence interne.
5/ Spectres de masse Les spectres de masse ont été réalisés sur un appareil Finnigan LCec-ion trap, équipé d'une source d'électrons.
21a Les analyses élémentaires ont été effectuées par le Service Central d'Analyse (Solaize, France).
6/ Spectroscopie UV-visible Les spectres UV-visible ont été réalisés sur un spectrophotomètre Varian Carymc 50.
71 Dichroïsme circulaire Les spectres de dichroïsme circulaire ont été réalisés avec un spectrophotomètre Chirascan __ (Applied Photophysice).
1/ Synthèses Synthèse de la molécule HCysC(C6H5)30C2H5:
La molécule HCysC(C6H5)30C2H5 a été synthétisée à partir de L-cystéine selon le mode opératoire décrit dans la publication Bolzati et al., Bioconjugate chem., 2003, 14, 1231.
Exemple 1: Synthèse du composé 1 : NTA(CysC(C6H5)30C2F15)3 De l'acide nitriloacétique (0,196 g, 1,03 mmol) est ajouté à une solution de HCysC(C6H5)30C2H5 (1,200 g, 3,06 mmol) dans 20 mL de diméthylformamide (DMF).
Le mélange est ensuite refroidi à une température de 0 C, et du N-éthyl-N'-(3-diméthylaminopropyl)carbodiimide (0,587 g, 3,06 mmol) et de l'hydrate de 1-hydroxybenzotriazole (0,414 g, 3,06 mmol) sont ajoutés successivement. Le mélange réactionnel est ensuite mélangé à température ambiante pendant 24 h sous argon.
Après évaporation du solvant, le résidu est ensuite dissout dans 100 mL
d'acétate d'éthyle. La phase organique est alors lavée avec 2 x 50 mL d'eau, puis 50 mL d'une solution saturée d'hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) et 2 x 50 mL d'une solution saturée de chlorure de sodium (NaC1).
La phase organique est ensuite séchée avec du sulfate de sodium (Na2SO4), puis concentrée sous pression réduite (20 mbars).
Le produit résultant (1,391 g) est purifié par chromatographie sur gel de silice (100 mL, éluant : CH2Cl2/acétate d'éthyle 80/20), pour donner le composé 1 (1,103 g, rendement 82%) sous forme de poudre blanche.
RMN 111 (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : 6 = 1,05 (t, J= 7,0 Hz, 9H, CH3) ; 2,39 et 2,68 (ABX, fax --- 4,1 Hz, JAx = 8,0 Hz, JAB = 12,7 Hz, 6H, C1-1_2S) ; 3,17 et 3,29 (AB, JAB = 15,0 Hz, 6H, CH2C0) ; 3,84 et 3,96 (ABX3, fAX = 7,0 Hz, J-Bx = 7,0 Hz, JAB = 10,9 Hz, 6H, CLCH3) ;
4,34 (td, J4,0 et 8,2 Hz, 3H, CH) ; 7,13-7,17 (in, 30H, SC(C61-11)3) ; 7,22 (d, J = 7,4 Hz, 15H, SC(C61-15)3) ; 7,56 (d, J = 8,6 Hz, 3H, N1-1).
RMN 13C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) : 6 = 14,39 (CH3) ; 33,69 (CH2S) ; 52,11 (CH) ; 57,97 (CH2C0) ; 62,21 (CH2C1-13) ; 129,90-127,16 (LÇ6F15)3) ; 144,70 (C(C6H5)3) ;
171,66 et 170,70 (2*C0).
ES-MS (m/z) : [M + = 1310,8 et [M + TEAH] = 1411,8, la valeur ES-MS
correspondant à la masse sur la charge de l'ion détecté.
Analyse élémentaire calculée (en %) pour C78H78N409S2, 2H20 (1347,70 g/mol) :
C, 69,51 ;
1-1, 6,13 ; N, 4,16; trouvée : C, 69,42 ; 1-1, 6,05 ; N, 3,9.
Exemple 2 : Synthèse du composé 2 : NTA(CysC(C6H5)30H)3 Le composé 1(0,310 g, 0,236 mmol) est dissout dans 6 mL d'éthanol, et de l'hydroxyde de lithium (Li0H) est ajouté (0,95 mL, 0,95 mmol). Le mélange réactionnel est ensuite agité
pendant 1 h à température ambiante, puis évaporé. Le résidu obtenu est alors dissout dans 6 mL d'eau, et de l'acide chlorhydrique (HC1) à 1 mol/L est additionné jusqu'à
pH = 4-5.
La phase aqueuse est ensuite extraite avec 15 mL d'acétate d'éthyle.
Le produit résultant (0,242 g, rendement = 83%) est ensuite utilisé sans purification supplémentaire.
RMN (DMSO-d6, 400 MHz, 298 K) : 2,37-2,46 (m, 6H, CH2SC) ; 3,32 (s, 6H, CH2C0) ;
4,17-4,21 (m, 31-1, CH) ; 7,20-7,37 (m, 45H, C(C6H5)3) ; 8,46 (d, J = 7,4 Hz, 3H, NH).
RMN 13C (DMSO-d6, 100 MHz, 298 K) : = 34,03 (CH2S) ; 52,34 (CH) ; 60,68 (CH2C0) ;
130,00-127,67 (We_1-15)3) ; 145,16 (C(C6H5)3) ; 172,02 et 171,61 (2*C0).
ES-MS (m/z) : [M + Na]= 1249,2.
Exemple 3: Synthèse du composé 3 : NTA(Cys0H)3 De l'acide trifluoroacétique (1,77 mL, 23,8 mmol) et du triéthylsilane (0,456 mL, 2,85 mmol) sont successivement additionnés au composé 2 (0,584 g, 0,476 mmol) dans 21 mL
de dichlorométhane (CH2Cl2), sous argon.
Après 30 minutes d'agitation à température ambiante, le mélange est évaporé.
Le produit résultant (744,5 mg) est ensuite purifié par HPLC : tR = 13,75 minutes (gradient linéaire 95/5 à 0/100, A/B en 15 minutes).
Le composé 3 obtenu est une poudre blanche (0,209 g, rendement = 88%).
RMN 'l-1 (D20, 400 MHz, 298 K) : 8 = 3,07 et 3,01 (ABX, fAX = 4,3 Hz, JBx =
6,8Hz, JAB =-14,5 Hz, 6H, CH2SH) ; 3,81-3,90 (m, 6H, CI-j2C0) ; 4,72 (t, J = 5,9 Hz, 3H, CH).
RMN 13C (D20, 100 MHz, 298 K) : = 27,86 (CH2SH) ; 57,38 (CH) ; 60,07 (CH2C0) ;
173,46 (COOH) ; 175,77 (NHCO).
ES-MS (m/z): [M - Hf = 499,0.
Exemple 4 : Synthèse du composé 4 : NTA(Cys0C21-15)3 De l'acide trifluoroacétique (1,81 mL, 24,4 mmol) et du triéthylsilane (0,47 mL, 2,9 mmol) sont successivement additionnés au composé 1 (0,640 g, 0,49 mmol) dans 15 mL
de dichlorométhane (CH2Cl2), sous argon.
Après 30 minutes d'agitation à température ambiante, le mélange est évaporé.
Le produit résultant (0,627 g) est ensuite purifié par HPLC : tR = 12,7 minutes (gradient linéaire 50/50 à 0/100, AJB en 15 minutes).
Le composé 4 obtenu est un solide blanc huileux (0,110 g, rendement = 49%).
RMN 1H (CD3CN, 500 MHz, 298 K) : 8 = 1,25 (t, J= 7,1 Hz, 9H, CH); 1,97 (t, .1=
8,8 Hz, 3H, SH) ; 2,95 et 3,00 (ABXY, JAx = 4,6 Hz, Jim, = 6,1 Hz, JBy = 9,0, JA = 9,3 Hz, JAB= 14,0 Hz, 6H, CII2SH) ; 3,48 et 3,52 (AB, JAB = 16,3 Hz, 6H, CH2C0) ; 4,18 et 4,22 (ABX3; fAX =-7,1 Hz, ./Bx = 7,1 Hz, JAB = 10,8 Hz, 6H, CI-12-CH3) ; 4,70 (ddd, J= 4,7, 6,2 et 8,0 Hz, 3H, CH); 7,71 (d, J = 8,0 Hz, 3H, NH).
RMN 13C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) : S = 14,97 (CH3) ; 27,40 (CH2SH) ; 55,81 (CH) ; 59,75 (CH2C0) ; 63,02 (CH2CH3) ; 171,61 et 172,02 (2*C0).
ES-MS (m/z): [M + Hl+ = 585,0 et [M + Na]+= 607,3.
Exemple 5 Synthèse du composé 5 : NTA(CysC(C6H5)3NE12)3 De l'acide nitriloacétique (0,068 g, 0,357 mmol) est ajouté à une solution de CysC(C6H5)3(N1-12) (0,401 g, 1,10 mmol) dans 10 mL de diméthylformamide (DMF).
Le mélange est ensuite refroidi à une température de 0 C, et du N-éthyl-N'-(3-diméthylaminopropyl)carbodihnide (0,212 g, 1,10 mmol) et de l'hydrate de 1-hydroxybenzotriazole (0,150 g, 1,11 mmol) sont ajoutés successivement. Le mélange réactionnel est ensuite mélangé à température ambiante pendant 24 h sous argon.
Après évaporation du solvant, le résidu est ensuite lavé avec 25 mL d'eau, puis filtré. Le solide est ensuite dissout dans 100 mL de dichlorométhane (CH2C12). La phase organique est alors lavée avec 3 x 50 mL d'eau et 1 x 50 mL d'une solution saturée de chlorure de sodium (NaC1).
La phase organique est ensuite séchée avec du sulfate de sodium (Na2SO4), puis concentrée sous pression réduite (20 mbars) pour donner du NTA(CysC(C6H5)3(NH2)3) (0,404 g, rendement 92%) sous forme de poudre blanche.
RMN 1H (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : 8 = 2,37-2,44 (m, 6H, CH2S) ; 3,14 et 3,19 (AB, JAB =
16,4, 6H, CH2C0) ; 4,00-4,06 (m, 3H, CH) ; 5,70 (s, 3H, NH2) ; 6,24 (s, 3H, NH2) ; 7,16-7,32 (m, 45H, SC(C6%3) ; 7,85 (d, J = 7,2 Hz, 3H, NH).
RMN 13C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) : 8 = 38,89 (CH2S) ; 57,78 (CH) ; 63,18 (CH2C0), 5 132,37-134,89 (LÇ6F15)3) ; 150,03 (C(C6H5)3) ; 176,15 et 178,074 (2*C0).
ES-MS (m/z) : [M + Nal+ = 1246,2 et [M + K]+ = 1262,2.
Analyse élémentaire calculée (en %) pour C72H69N706S3, H20 (1242,57 g/mol) :
C, 69,60; H, 5,76 ; N, 7,89 ; 0, 9,01 ; S, 7,74 ; trouvée : C, 69,60 ; H, 5,72 ; N, 7,95 ;
0, 8,65 ; S, 7,83.
10 Exemple 6: Synthèse du composé 6 : NTA(CysNH2)3 De l'acide trifluoroacétique (1,4 mL, 17,84 mmol) et du triéthylsilane (0,54 mL, 2,14 mmol) sont successivement additionnés au composé 5 (0,437 g, 0,357 mmol) dans 15 mL
de dichlorométhane (CH2C12), sous argon.
Après 30 minutes d'agitation à température ambiante, le mélange est évaporé.
15 Le produit résultant (0,6 g) est ensuite purifié par HPLC : tR = 18,9 minutes (gradient linéaire 95/5 à 65/35, A/B en 25 minutes).
Le composé 6 obtenu est un solide blanc (0,065 g, rendement = 37%).
RMN 1H (D20, 500 MHz, 298 K) : 8 = 2,87 (ABX, JAx = 4,9 Hz, JBX = 7,5 Hz, JAB
= 14,2, 6H, CH2SH) ; 3,55 (s, 6H, CH2C0) ; 4,45 (dd, J = 7,5, 3H, CH).
20 RMN 13C (D20, 100 MHz, 298 K) : = 28,18 (CH2SH) ; 57,93 (CH) ; 60,85 (CH2C0) ;
175,98 et 177,04 (2*C0).
ES-MS (m/z): [M + H]+ = 498,1.
Exemple 7 : Synthèse du composé 7 : 2-(2-bromoacétamido)-3-(triétylthio)propanoate 25 d'éthyle Le composé 7 est synthétisé suivant la procédure décrite dans la littérature (Synthesis, 2003
(11), 1699-1704).
A une température de 0 C, une solution de bromure de bromoacétyle (0,235 mL, 2,69 mmol) dans 1 mL de dichlorométhane (CH2C12) est additionnée à un mélange de HCysC(C6H5)30C2H5 (0,996 g, 2,54 mmol) dans 10 mL de dichlorométhane (CH2C12) et 10 mL d'une solution aqueuse à 10% de bicarbonate de potassium (K1-IC03).
Le mélange réactionnel est ensuite agité pendant 1 h à une température de 0 C.
Après décantation, la phase aqueuse est extraite avec 3 x 16 mL de dichlorométhane (CH2Cl2).
La phase organique est séchée avec du sulfate de sodium (Na2SO4), puis concentrée sous vide.
Le composé 7 (1,29 g, rendement = 99%), de couleur jaune, est ensuite utilisé
sans purification supplémentaire.
. RMN 1H (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : 5 = 1,29 (t, J= 3,6 Hz, 3H, CHI) ; 2,62 et 2,74 (ABX, JA X = 4,8 Hz, JBx -= 6,0 Hz, JAB = 12,4 Hz, 21-1, CH2SC(C6H5)3) ; 3,86 (s, 2H, BrCE2C0) ;
4,23 (q, J= 7,0 Hz, 2H, CH2CH3) ; 4,56 (td, J= 2,4 et 7,2 Hz, 1H, CH) ; 6,95 (d, J 8,0 Hz, 1H, N1-1) ; 7,24-7,35 (in, 10H, SC(C6H5)3) ; 7,43 (d, J= 7,6 Hz, 5H, SC(C6H5)3).
Exemple 8: Synthèse du composé 8 : NOTA(CysC(C6H5)30C2H5)3 Du trihydrochlorure de 1,4,7-triazacyclononane (0,423 g, 1,77 mmol) et du carbonate de potassium (K2CO3) (1,56 g, 11,31 mmol) sont ajoutés successivement à une solution du composé 7 (2,90 g, 5,66 mmol) dans 60 mL d'acétonitrile anhydre (CH3CN).
Le mélange réactionnel est ensuite agité pendant 16 h à température ambiante, sous argon.
Après évaporation du solvant, le résidu est dissout dans un mélange de 180 mL
d'acétate d'éthyle (CH3C00C2H5) et 100 mL d'eau.
La phase organique est lavée avec 2 x 70 mL d'eau et 70 mL d'une solution saturée de chlorure de sodium (NaCI), séchée avec du sulfate de sodium (Na2SO4), puis concentrée sous pression réduite (20 mbars).
Le produit résultant (2,66 g) est purifié par chromatographie sur gel de silice (40 mL, éluant :
CH2C12/éthanol gradient allant de 100/0 à 96/4), pour donner un composé 8 (1,99 g, rendement 77%) sous forme de poudre blanche.
RMN (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : = 1,21 (t, J= 7,0 Hz, 19H, Ci-k) ; 2,58 et 2,67 (ABX, Jiu= 4,9 Hz, Jgx= 5,5 Hz, JAB = 12,1 Hz, 6H, CLI2S) ; 2,82 (s, 12H, N-C112-C1-1_2-N) ; 3,11 (s, 6H, CH2C0) ; 4,14 (q, J = 7,0 Hz, 6H, CIL12-CH3) ;4,32-4,37 (m, 31-1, CH), 7,17-7,27 (m, 30H, SC(C6H5)3) ; 7,33 (d, J= 7,4 Hz, I5H, SC(C6H1)3) ; 7,50 (d, J = 8,2 Hz, 3H, NI-1).
RMN I3C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) : 3 = 14,41 (CH3) ; 34,20 (CH9SC) ; 51,10 (CH) ; 57,12 et 61,98 (N-CH2-CH2-N) ; 63,01 (CH2CH3) ; 66,93 (CH2C0), 128,25-129,71 ((Ç6-15)3) ;
144,53 (C(C6H5)3) ; 171,08 et 170,57 (2*C0).
ES-MS : m/z : [M + H1+ = 1423,42 et [M + CIT = 1457,08.
Analyse élémentaire calculée (%) pour C84H901\1609S3, H20 (1441,85 g/mol) : C, 69,97 ; H, 6,43 ; N, 5,83 ; S, 6,67 ; trouvée : C, 69,75 ; H, 6,36 ; N, 5,77 ; S, 7,02.
Exemple 9 : Synthèse du composé 9 : NOTA(Cys0C2H5)3 De l'acide trifluoroacétique (1,25 mL, 16,85 mmol) et du triéthylsilane (0,325 mL, 2,02 mmol) sont successivement additionnés au composé 8 (0,480 g, 0,337 mmol) dans 17 mL de dichlorométhane (CH2a2), sous argon.
Après 30 minutes d'agitation à température ambiante, le mélange est évaporé.
Le produit résultant (703 mg) est ensuite purifié par HPLC (tR = 15,6 minutes (gradient linéaire 80/20 à 0/100, A/B en 15 minutes)).
Le composé 9 obtenu est un solide huileux (0,199 g, rendement = 84%).
RMN 1H (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : 5 = 1,26 (t, J= 7,3 Hz, 9H, CH3) ; 2,85-3,06 (m, 18H, CL12SH et N-CE12-012-N) ; 3,68 (s, 6H, CF12C0) ; 4,13-4,24 (m, 6H, C-CH3) ;
4,67 (td, J
4,4 et 7,3 Hz, 3H, CH) ; 7,45 (d, J = 8,1 Hz, 3H, NH).
RMN 13C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) :6 = 14,99 (CH3) ; 27,31 (CH2SH) ; 50,41 et 51,33 (N-CH2-CH2-N) ; 56,29 (CH) ; 58,93 (CH2C0) ; 63,13 (CH2CH3) ; 170,49 et 171,38 (2*C0).
ES-MS (m/z) : [M + H] = 697,6.
2/ Caractérisation des complexes du cuivre Cu(I) 2/1- Spectroscopie UV-visible et dichroïsme circulaire La formation des complexes du Cu(I) a été suivie par spectroscopie UV. La bande de transfert de charge thiolate Cu(I) apparait clairement autour de 260 nm. Cette bande croît jusqu'à 2 équivalents pour les quatre composés NTA(Cys0C2H5)3, NTA(CysNH2)3, NTA(Cys0H)3 et NOTA(Cys0C2H5)3. Les complexes du Cu(I) obtenus ont donc une stoechiométrie globale de 2:1 (Cu:L) pour ces ligands (L) comportant trois cystéines.
La figure 1 donne un exemple de dosage UV du NTA(Cy50C2H5)3 (composé 4) par du Cu(CH3CN)PF6 (Cu(I)) en tampon phosphate à un pH de 7,4.
Le même type de dosage suivi par dichroïsme circulaire montre la formation successive de deux complexes entre 0 et 2 équivalents de Cu(I). Pour le NTA(Cys0C2H5)3, le premier complexe formé ne possède pas de bande caractéristique de l'interaction Cu-Cu (au-delà de 300 nm), ce premier complexe est donc un composé mononucléaire. Le second complexe formé entre 1 et 2 équivalents possède une bande à 340 nm et est donc un composé
polynucléaire du cuivre Cu(l).
Pour le NOTA(Cys0C2H5)3, uniquement des complexes polynucléaires sont mis en évidence.
Mode opératoire :
Les fonctions thiols -SH des agents chélatants étant susceptibles de s'oxyder à l'air, toutes les solutions ont été préparées dans une boîte à gants sous atmosphère d'argon.
Des solutions de ligands ont ensuite été préparées, avant chaque expérience, en utilisant une eau désoxygénée et purifiée par un système Millipore MilIi-Q
contenant 20 mM d'une solution de tampon phosphate (pH = 7,4) et d'acétonitrile (v/v :
9/1).
La concentration finale de la solution de ligand a été déterminée par mesure de la concentration des fonctions thiols libres dans le ligand, suivant la procédure d'Ellman décrite dans P. W. Riddles, R. L. Blakeley, B. Zerner, Methods Enzymol., 1983, 91, pp.
49-60. Cette méthode utilise de l'acide 5,5'-dithiobis-2-nitrobenzoïque (DNTB) comme indicateur, chaque groupement thiol libre présent dans le ligand conduisant à
équivalent de TNB2- (E412 nm (rNB2-) =. 14 150 c412 nm étant le coefficient d'extinction molaire du TNB2- à 412 nm). Les concentrations de la solution de ligand sont comprises entre 30 et 100 pM.
Les solution de cuivre Cu(I) ont été préparées en dissolvant une quantité
appropriée de Cu(CH3CN).41DF6 dans de l'acétonitrile désoxygénée. La concentration finale est déterminée par ajout d'un excès de disulfonate bathocuproïne de sodium (Na2BCS) et par mesure de l'absorbance du Cu(BCS) /23- ( -max = 483 nm, E = 13 300 M-1.cm-1).
Les spectres UV-visible ont été enregistrés avec un spectrophotomètre Varian Carymc 50, et les titrages par dichroïsme circulaire avec un spectromètre Chirascanmc (Applied Photophysicse). 2,5 mL de la solution de ligand préparée est transférée dans une cellule UV de 1 cm de longueur fermé par un bouchon septum étanche. Des aliquotes correspondant à 0,1 équivalent de Cu(I) en solution dans de l'acétonitrile sont ajoutés dans la cellule UV via une seringue hermétique (Hamiltonmc), pour éviter une oxydation des fonctions thiols.
2/ 2- Molécularité des complexes : coefficients de diffusion La formation des complexes a également été suivie par RMN 1H à 500 MHz.
Pour le composé 4 NTA(Cy50C2H5)3 (noté ligand L), il apparait clairement que les complexes suivants sont formés :
= un complexe mononucléaire : L +
Cu(I) CuL2-= un complexe polynucléaire : CuL2- + Cu(I) - (Cu2L-) n Les coefficients de diffusion de ces complexes ont également été mesurés (cf.
Tableau Il). Ces coefficients de diffusion translationnels sont reliés à la masse moléculaire des composés et permettent d'évaluer la molécularité des complexes (P. Rousselot-Pailley, O. Sénèque, C. Lebrun, S. Crouzy, D. Boturyn, P. Dumy, M. Ferrand, P.
Delangle, Inorg. Chem., 2006, 45, pp. 5510-5520). Ils indiquent que les complexes formés avec le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 sont bien le CuL puis le Cu6L3, tandis que l'espèce polymoléculaire Cu8L4 est observée pour le composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3.
Tableau ll : Coefficients de diffusion D des complexes Cu(l)-composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 et Cu(l)-composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3 D (m2s-1) x 1010 L CuL (Cu21--)n Composé 4 3,2 3,0 2,0 ¨> n = 3 NTA(Cys0C21-15)3 Composé 9 3,0 - 1,8 ¨> n = 4 NOTA(Cys0C2H5)3 Mode opératoire :
Les spectres RMN ont été enregistrés sur un spectromètre Bruker Avancemc sur MHz, équipé d'une sonde indirecte proton de 5 mm munie de gradients 3 axes.
Les mesures du coefficient de diffusion ont été réalisées en utilisant une séquence bipolaire (bipolar stimulated spin echo sequence) (A. Jershow, N. Müller, J. Magn.
Reson., 1997, 125, pp. 372-375).
29a Les coefficients de diffusion ont été obtenus en utilisant la relation :
I (,5, ,,, g) = 10 expuy2g262(3)D1 dans laquelle :
- I (O, A, g) est l'intensité obtenue en présence des impulsions de gradient de force g, - lo est l'intensité obtenue en l'absence des impulsions de pulsation, - O est la longueur de l'impulsion de gradient, - L est le temps de diffusion, et - y est le ratio gyromagnétique (pour les protons, y = 26,7520 x 107 rad.1-1.s-1).
Les valeurs A et O utilisées pour les mesures du coefficient de diffusion étaient respectivement de 100 ms et de 2 ms.
Dans les expériences, g a été incrémenté de 2,95 à 41,2 G.cm-1.
Les échantillons de ligands ont été préparés dans une solution tampon phosphate à 20 mM de pH = 7,4, préparés dans une solution de D20 et de CD3CN (v/v : 9/1), à
une concentration de ¨1 mM. Les aliquotes d'une solution de Cu(CH3CN)413F6 dans du CD3CN ont ensuite été
ajoutés à l'échantillon de ligand.
2/ 3- Constantes d'affinité
5 L'affinité des agents chélatants synthétisés pour le Cu(I) est une donnée importante puisqu'elle permet de quantifier la capacité des agents chélatants à complexer cet ion.
Les constantes d'affinité ont été mesurées grâce à un compétiteur connu ayant une forte affinité pour le Cu(I), le disulfonate bathocuprene (BCS), qui forment des complexes de Cu(I) de stabilité connue selon la réaction ci-dessous :
10 Cu(I) + 2 BCS = Cu(BCS)2 K ¨ [Cu(BCS)2] = 101"
[Cul[BCSr (P. Rousselot-Pailley, O. Sénèque, C. Lebrun, S. Crouzy, D. Boturyn, P. Dumy, M. Ferrand, P. Delangle, Inorg. Chem., 2006, 45, pp. 5510-5520 ; Z. Xiao, F. Loughlin, G.
N. George, G.
J. Howlett, A. G. Wedd, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, pp. 3081-3090).
La quantité de disulfonate bathocuproibe (BCS) ajoutée nécessaire pour déplacer 50% du 15 Cu(1) complexé par ces ligands est une première indication de l'affinité
pour le Cu(1). Plus ce pourcentage est élevé, plus l'affinité du ligand soufré pour le Cu(I) est forte. Ces données montrent immédiatement que les trois ligands étudiés peuvent être classés selon leur affinité
croissante pour le Cu(I) :
Composé 3 NTA(Cys0H)3 <Composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3 <Composé 4 20 NTA(Cys0C2H5)3 ¨ Composé 6 NTA(CysNH2)3 Ces expériences de compétition ont permis de quantifier l'affinité de ces nouveaux agents chélatants pour le Cu(I) : les constantes apparentes de complexation du Cu(I) à pH = 7,4 dans un tampon phosphate à 20 mM, telles que définies ci-dessous, sont données au Tableau III.
[Cu omplexé
Kõ rcu ri ihbre 1.-L libre Tableau III : Résultats des expériences de compétition pour les différents ligands, dans une solution tampon phosphate à 20 mM de pH 7,4, à une température de 298 K
Composé 3 Composé 4 Composé 6 Composé 9 NTA(Cys0H)3 NTA(Cys0C2H5)3 NTA(CysNH2)3 NOTA(Cys0C2H5)3 Equivalents 3,5 57 50 12 BCS*
logKapp 16 19 19 17,5 * Nombre d'équivalents de BCS par rapport au Cu, nécessaire pour déplacer 50%
du cuivre complexé par un ligand en partant des concentrations [Cub = 0,9[1]0, dans un tampon phosphate à 20 mM de pH 7,4, à une température de 298 K.
Il apparait clairement que :
le composé 4 NTA(CysC2H5)3 et le composé 6 NTA(CysNH2)3 ont une affinité
pour le Cu(I) extrêmement élevée (Kapp = 1019), l'affinité est moins forte pour le composé comportant des fonctions acides, le composé 3 NTA(Cys0H)3, par rapport au ligand neutre similaire représenté par le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3.
Mode opératoire :
Les complexes du cuivre Cu(I) avec les ligands sont dosés par le disulfonate bathocuproïne (BCS) dans le but de mesurer leurs constantes d'affinité. Le complexe est préparé en ajoutant une solution d'acétonitrile (CH3CN) contenant 0,5, 0,9 ou 1,8 équivalents de cuivre Cu(I) à la solution de ligand, dans une solution tampon phosphate de 20 mM de pH = 7,4 /
acétonitrile (v/v : 9/1). La formation du complexe est ensuite réalisée par agitation du mélange pendant 10 minutes sous argon.
Des aliquotes d'une solution de disulfonate bathocuproïne (BCS) dans la même solution tampon sont ensuite ajoutés au complexe ligand-cuivre.
Les spectres UV-visible sont ensuite enregistrés, et la stabilité de l'absorbance est contrôlée avant l'addition des autres aliquotes.
=
3/ Caractérisation des complexes d'autres ions métalliques D'une manière générale, la formation d'un complexe à partir d'un métal M et de n ligand L
s'écrit :
M + nL1-=) [M(L)]
A cette réaction est associée une constante de complexation apparente log Kapp, OU
Kapp [ML]/[M][L]tot dans laquelle :
- [ML] est la concentration en complexe, [M] est la concentration en métal, et - [L]tot est la concentration en ligand libre (quelle que soit sa forme protonée).
Cette constante s'exprime de façon approximative en faisant apparaître les concentrations au lieu des activités des ions présents à l'équilibre, sans jamais faire apparaître les solides ni le solvant.
Les constantes de complexation apparentes de certains des agents chélatants connus sont reportées dans le tableau IV ci-dessous :
Tableau IV:
Log Kapp EDTA Trien Pen BAL
à T = 298 K
(à pH = 7,4) Ca(II) 7,8 Cu(I) 8,3 Cu(II) 16,0 16,0 Zn(11) 13,7 7,9 5,8 9,0 Cd(II) 13,7 6,6 7,6 Hg(II) 18,7 20,6 14,9 21,2 Pb(II) 15,2 6,3 9,2 Sélectivité Cu/Zn 2,3 8,1 2,5 Sélectivité Hg/Zn 5 12,7 9,1 12,2 La sélectivité entre deux métaux M/M' correspond à la sélectivité du ligand pour le métal M
par rapport à celle du métal M', cette sélectivité étant égale à:
log (Kapp(M)/Kapp(M')) = log Kapp(M) - log Kapp(M') Les agents chélatants présentés peuvent également avoir un intérêt pour la complexation de certains ions toxiques comme Hg(II), Cd(II) et Pb(II). Une étude approfondie a été réalisée dans le cas du composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 qui s'avère être le chélateur du Cu(I) le plus puissant. Quelques données disponibles pour le composé
9 NOTA(Cys0C2H5)3 sont également présentées ci-dessous.
3/1- Etude réalisée sur le composé 4 NTA(Cys0C2F15)3 Des dosages par UV visant à suivre l'apparition de la bande à transfert de charge S-M ont permis de montrer que les stoechiométries des complexes étaient 1:1 (M:L) pour Zn(II), Pb(II) et Hg(II). Seul le complexe de Hg(II) évolue ensuite vers un autre complexe impliquant vraisemblablement plusieurs ions métalliques (Hg3I-2).
Les constantes d'affinité avec Pb(II) ont été déterminées par analyse des dosages des ligands par Pb(II) dans une solution tampon de Bis-Tris (2-bis(2-hydroxyéthyl)amino-2-(hydroxyméthyl)-1,3 propanediol) à 20 mM et à pH = 7, grâce au programme SPECFITmc, qui utilise un algorithme de décomposition en valeur singulière et affine les données selon une analyse des moindre carrés, et suivant la procédure décrite dans l'article P. Rousselot-Pailley, O. Sénèque, C. Lebrun, S. Crouzy, D. Boturyn, P. Dumy, M. Ferrand, P. Delangle, lnorg. Chem., 2006, 45, pp. 5510-5520, en tenant compte de l'affinité du tampon pour Pb(II).
Les constantes d'affinité avec les ions Cd(II), Zn(II) et Ca(II) ont ensuite été
déterminées en titrant le complexe de Pb(II) par un deuxième ion métallique suivant la réaction de compétition suivante :
PbL + M Pb + ML
Pour Hg(II), qui a une très forte affinité pour les ligands thiolates, nous avons réalisé
une compétition avec l'EDTA de constante d'affinité connue (cf. Tableau IV) selon la réaction suivante :
HgL + EDTA L + HgEDTA
Tableau V : Constantes de stabilité apparentes des complexes M.NTA(Cys0C2H5)3"
à pH =
7, à une température de 298 K
log Kapp (à pH = 7) Xmax (nm) c (cm-1M-1) Ca(II) <3 Zn(II) 9,1 220 15 800 Cd(Il) 10,6 250 20 000 Hg(I I) > 22,5 237 15 000 Pb(II) 8,9 349 5 500 Mode opératoire :
La procédure est la même que celle suivie ci-dessus au paragraphe 2/1-.
Les solutions métalliques sont préparées à partir du sel correspondant (CaCl2, CdC12, PbCl2 ou ZnCl2) dans une solution tampon Bis-Tris à 20 mM de pH = 7, et titrées avec une solution d'EDTA à 5 mM en présence d'un indicateur colorimétrique.
Pour les titrages, les aliquotes des solutions de Ca(II), Cd(II) ou Zn (II) sont ajoutées à la cellule UV contenant un complexe peptide/plomb dans une solution tampon de Bis-Tris à 20 mM de pH = 7, obtenu à partir d' 1 équivalent de ligand et de 3 équivalents de Pb(11).
L'expérience est réalisée jusqu'à la disparition du signal correspondant au complexe peptide/plomb, ou jusqu'à ce que le signal du complexe peptide/plomb soit inférieur à 10%.
Pour Ca(II), aucune évolution du spectre du complexe du plomb n'a été observée même pour 1000 équivalents de Ca(II) ajoutés par rapport au ligand.
Les spectres ont été analysés en utilisant le programme SPECFIT, comme précédemment.
La solution tampon Bis-Tris a été choisie parce qu'elle forme un complexe stable et soluble avec le Pb(II), empêchant ainsi la formation et la précipitation de Pb(OH)2 (J. C. Payne, M. A.
terHorst, H. A. Godwin, J. Am. Chem. Soc, 1999, 121, pp. 6850-6855).
L'affinité des ions métalliques pour la solution tampon de Bis-Tris étant par ailleurs connue, elle a été inclue en tant que paramètre dans l'ajustement (1001 = 2,25 pour le Ca(II), 2,47 pour le Cd(II), 2,38 pour le Zn(II) et 4,32 pour le Pb(II) (K. H. Scheller, T. H. Abel, P. E.
Polanyi, P. K. Wenk, B.
E. Fischer, H. Sigel, Eur. J. Biochern., 1980, 107, pp. 455-466).
Pour le titrage avec Ca(II), aucune évolution de la bande LMCT du complexe Pb(II) n'a été
mise en évidence, ainsi les données ont été simulées avec moins de 1% de Pb(II), ce qui a permis d'obtenir une limite supérieure pour la constante d'affinité apparente 10gBCaNTACys(0C2115)3 <3.
Une solution de mercure est préparée par dissolution de HgCl2 dans l'eau. Un complexe HgL
est formé par addition d'aliquotes de cette solution de mercure à une solution de ligand dans une solution tampon phosphate de 20 mM à pH = 7,4 jusqu'à 0,9 équivalent.
L'évolution de la bande LMCT de Hg(II) à 290 nm est ensuite suivie par titrage avec une solution de 5 Na2EDTA à 5 mM. Aucune évolution de cette bande n'est observée jusqu'à 63 équivalents d'EDTA ajoutés. Ces données ont été simulées avec moins de 5% de Hg(II) déplacé par l'EDTA, ce qui conduit à une constante d'affinité apparente 10gBligNTACys(0C2145)3 > 22,5.
3/ 2- Etude réalisée sur le composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3 10 La même procédure que pour le composé 4 nous a permis d'évaluer les affinités suivantes :
Tableau VI: Constantes de stabilité apparentes des complexes M.NOTA(Cys0C2H5)3-à pH
= = 7, à une température de 298 K
log Kapp (à pH =- 7) Xmax (nm) s = Ca(II) Zn(II) 8-10 Cd(II) 8-10 Hg(II) 240 14 000 Pb(II) 10 342 3 700 Avantages des agents chélatants de l'invention en comparaison à d'autres agents 15 chélatants connus :
Le Tableau VII rassemble les constantes d'affinité mesurées avec les agents chélatants de l'invention. Les valeurs mesurées avec un peptide modèle (PC) de la boucle de liaison du cuivre Cu(I) d'une métallochaperonne Atxl (protéine impliquée dans le transport du cuivre Cu(I)), sont également données, pour comparaison avec les protéines chélatant le Cu(I) 20 naturellement dans les cellules.
Le ligand Pc lie les ions métalliques grâce à deux fonctions thiolates de deux cystéines insérées dans une séquence d'acides aminés MxCxxC. L'introduction de trois cystéines dans le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3, le composé 6 NTA(CysNH2)3 et le composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3 a permis d'obtenir des complexes stables et de très forte sélectivité par 25 rapport aux ions essentiels potentiellement compétiteurs, Ca(II) et Zn(II).
Tableau VII: Bilan des constantes d'affinité avec les chélateurs cystéines log Kõpp pC Composé 4 Composé 9 NTA(Cys0C2H5)3 NOTA(Cys0C2115)3 Ca(l1) <3 Cu(I) 16,5 19 17,5 Cu(II) Zn(II) 6,8 9,1 8-10 Cd(II) 9,2 10,6 8-10 Hg(II) > 18,6 > 22,5 Pb(II) 8,0 = 8,9 10 Sél. Cu/Zn 9,7 9,9 7,5-9,5 Sél. Cu/Ca > 16 Sél. Hg/Zn > 11,8 > 13,4 Sél. Hg/Ca > 19,5 Afin de montrer l'intérêt des agents chélatants de l'invention, nous avons comparé les données obtenues, répertoriées dans le Tableau VII, avec celles connues d'agents chélatants commerciaux connus répertoriées (cf. Tableau IV).
Pour le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 L'affinité du composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 pour les ions Cu(I) et Hg(II) est très élevée. Ce ligand complexe mieux le cuivre que l'EDTA et le Trien, et est un complexant très efficace de Hg(II), d'affinité plus forte que les autres- chélateurs tabulés.
Un point important pour l'utilisation d'agents chélatants in vivo est leur sélectivité vis-à-vis des ions essentiels tels que Ca(II) et Zn(II). Là encore, les sélectivités mesurées pour le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 sont nettement supérieures à celles des agents chélatants connus.
Pour le composé 9 NOTA(Cys0C,H5)3 :
Moins de données ont été mesurées avec ce ligand. On peut néanmoins noter une forte affinité
entre le composé 9 NOTA(Cys0C21-15)3 et le Cu(I), ainsi qu'une sélectivité
intéressante pour le cuivre par rapport au zinc. Ses propriétés sont donc très intéressantes en comparaison de l'EDTA et du Trien.
Les composés de l'invention présentent des affinités et sélectivités qui les rendent très prometteurs pour la complexation sélective du Cu(I), ayant un degré
d'oxydation favorisé
dans le Milieu intracellulaire, et qui peut être ciblé pour les maladies de type Wilson ou Alzheimer. Ces composés peuvent égaie¨ment être candidats pour la complexation sélective du mercure lors d'intoxications par ce métal.
=
A une température de 0 C, une solution de bromure de bromoacétyle (0,235 mL, 2,69 mmol) dans 1 mL de dichlorométhane (CH2C12) est additionnée à un mélange de HCysC(C6H5)30C2H5 (0,996 g, 2,54 mmol) dans 10 mL de dichlorométhane (CH2C12) et 10 mL d'une solution aqueuse à 10% de bicarbonate de potassium (K1-IC03).
Le mélange réactionnel est ensuite agité pendant 1 h à une température de 0 C.
Après décantation, la phase aqueuse est extraite avec 3 x 16 mL de dichlorométhane (CH2Cl2).
La phase organique est séchée avec du sulfate de sodium (Na2SO4), puis concentrée sous vide.
Le composé 7 (1,29 g, rendement = 99%), de couleur jaune, est ensuite utilisé
sans purification supplémentaire.
. RMN 1H (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : 5 = 1,29 (t, J= 3,6 Hz, 3H, CHI) ; 2,62 et 2,74 (ABX, JA X = 4,8 Hz, JBx -= 6,0 Hz, JAB = 12,4 Hz, 21-1, CH2SC(C6H5)3) ; 3,86 (s, 2H, BrCE2C0) ;
4,23 (q, J= 7,0 Hz, 2H, CH2CH3) ; 4,56 (td, J= 2,4 et 7,2 Hz, 1H, CH) ; 6,95 (d, J 8,0 Hz, 1H, N1-1) ; 7,24-7,35 (in, 10H, SC(C6H5)3) ; 7,43 (d, J= 7,6 Hz, 5H, SC(C6H5)3).
Exemple 8: Synthèse du composé 8 : NOTA(CysC(C6H5)30C2H5)3 Du trihydrochlorure de 1,4,7-triazacyclononane (0,423 g, 1,77 mmol) et du carbonate de potassium (K2CO3) (1,56 g, 11,31 mmol) sont ajoutés successivement à une solution du composé 7 (2,90 g, 5,66 mmol) dans 60 mL d'acétonitrile anhydre (CH3CN).
Le mélange réactionnel est ensuite agité pendant 16 h à température ambiante, sous argon.
Après évaporation du solvant, le résidu est dissout dans un mélange de 180 mL
d'acétate d'éthyle (CH3C00C2H5) et 100 mL d'eau.
La phase organique est lavée avec 2 x 70 mL d'eau et 70 mL d'une solution saturée de chlorure de sodium (NaCI), séchée avec du sulfate de sodium (Na2SO4), puis concentrée sous pression réduite (20 mbars).
Le produit résultant (2,66 g) est purifié par chromatographie sur gel de silice (40 mL, éluant :
CH2C12/éthanol gradient allant de 100/0 à 96/4), pour donner un composé 8 (1,99 g, rendement 77%) sous forme de poudre blanche.
RMN (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : = 1,21 (t, J= 7,0 Hz, 19H, Ci-k) ; 2,58 et 2,67 (ABX, Jiu= 4,9 Hz, Jgx= 5,5 Hz, JAB = 12,1 Hz, 6H, CLI2S) ; 2,82 (s, 12H, N-C112-C1-1_2-N) ; 3,11 (s, 6H, CH2C0) ; 4,14 (q, J = 7,0 Hz, 6H, CIL12-CH3) ;4,32-4,37 (m, 31-1, CH), 7,17-7,27 (m, 30H, SC(C6H5)3) ; 7,33 (d, J= 7,4 Hz, I5H, SC(C6H1)3) ; 7,50 (d, J = 8,2 Hz, 3H, NI-1).
RMN I3C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) : 3 = 14,41 (CH3) ; 34,20 (CH9SC) ; 51,10 (CH) ; 57,12 et 61,98 (N-CH2-CH2-N) ; 63,01 (CH2CH3) ; 66,93 (CH2C0), 128,25-129,71 ((Ç6-15)3) ;
144,53 (C(C6H5)3) ; 171,08 et 170,57 (2*C0).
ES-MS : m/z : [M + H1+ = 1423,42 et [M + CIT = 1457,08.
Analyse élémentaire calculée (%) pour C84H901\1609S3, H20 (1441,85 g/mol) : C, 69,97 ; H, 6,43 ; N, 5,83 ; S, 6,67 ; trouvée : C, 69,75 ; H, 6,36 ; N, 5,77 ; S, 7,02.
Exemple 9 : Synthèse du composé 9 : NOTA(Cys0C2H5)3 De l'acide trifluoroacétique (1,25 mL, 16,85 mmol) et du triéthylsilane (0,325 mL, 2,02 mmol) sont successivement additionnés au composé 8 (0,480 g, 0,337 mmol) dans 17 mL de dichlorométhane (CH2a2), sous argon.
Après 30 minutes d'agitation à température ambiante, le mélange est évaporé.
Le produit résultant (703 mg) est ensuite purifié par HPLC (tR = 15,6 minutes (gradient linéaire 80/20 à 0/100, A/B en 15 minutes)).
Le composé 9 obtenu est un solide huileux (0,199 g, rendement = 84%).
RMN 1H (CD3CN, 400 MHz, 298 K) : 5 = 1,26 (t, J= 7,3 Hz, 9H, CH3) ; 2,85-3,06 (m, 18H, CL12SH et N-CE12-012-N) ; 3,68 (s, 6H, CF12C0) ; 4,13-4,24 (m, 6H, C-CH3) ;
4,67 (td, J
4,4 et 7,3 Hz, 3H, CH) ; 7,45 (d, J = 8,1 Hz, 3H, NH).
RMN 13C (CD3CN, 100 MHz, 298 K) :6 = 14,99 (CH3) ; 27,31 (CH2SH) ; 50,41 et 51,33 (N-CH2-CH2-N) ; 56,29 (CH) ; 58,93 (CH2C0) ; 63,13 (CH2CH3) ; 170,49 et 171,38 (2*C0).
ES-MS (m/z) : [M + H] = 697,6.
2/ Caractérisation des complexes du cuivre Cu(I) 2/1- Spectroscopie UV-visible et dichroïsme circulaire La formation des complexes du Cu(I) a été suivie par spectroscopie UV. La bande de transfert de charge thiolate Cu(I) apparait clairement autour de 260 nm. Cette bande croît jusqu'à 2 équivalents pour les quatre composés NTA(Cys0C2H5)3, NTA(CysNH2)3, NTA(Cys0H)3 et NOTA(Cys0C2H5)3. Les complexes du Cu(I) obtenus ont donc une stoechiométrie globale de 2:1 (Cu:L) pour ces ligands (L) comportant trois cystéines.
La figure 1 donne un exemple de dosage UV du NTA(Cy50C2H5)3 (composé 4) par du Cu(CH3CN)PF6 (Cu(I)) en tampon phosphate à un pH de 7,4.
Le même type de dosage suivi par dichroïsme circulaire montre la formation successive de deux complexes entre 0 et 2 équivalents de Cu(I). Pour le NTA(Cys0C2H5)3, le premier complexe formé ne possède pas de bande caractéristique de l'interaction Cu-Cu (au-delà de 300 nm), ce premier complexe est donc un composé mononucléaire. Le second complexe formé entre 1 et 2 équivalents possède une bande à 340 nm et est donc un composé
polynucléaire du cuivre Cu(l).
Pour le NOTA(Cys0C2H5)3, uniquement des complexes polynucléaires sont mis en évidence.
Mode opératoire :
Les fonctions thiols -SH des agents chélatants étant susceptibles de s'oxyder à l'air, toutes les solutions ont été préparées dans une boîte à gants sous atmosphère d'argon.
Des solutions de ligands ont ensuite été préparées, avant chaque expérience, en utilisant une eau désoxygénée et purifiée par un système Millipore MilIi-Q
contenant 20 mM d'une solution de tampon phosphate (pH = 7,4) et d'acétonitrile (v/v :
9/1).
La concentration finale de la solution de ligand a été déterminée par mesure de la concentration des fonctions thiols libres dans le ligand, suivant la procédure d'Ellman décrite dans P. W. Riddles, R. L. Blakeley, B. Zerner, Methods Enzymol., 1983, 91, pp.
49-60. Cette méthode utilise de l'acide 5,5'-dithiobis-2-nitrobenzoïque (DNTB) comme indicateur, chaque groupement thiol libre présent dans le ligand conduisant à
équivalent de TNB2- (E412 nm (rNB2-) =. 14 150 c412 nm étant le coefficient d'extinction molaire du TNB2- à 412 nm). Les concentrations de la solution de ligand sont comprises entre 30 et 100 pM.
Les solution de cuivre Cu(I) ont été préparées en dissolvant une quantité
appropriée de Cu(CH3CN).41DF6 dans de l'acétonitrile désoxygénée. La concentration finale est déterminée par ajout d'un excès de disulfonate bathocuproïne de sodium (Na2BCS) et par mesure de l'absorbance du Cu(BCS) /23- ( -max = 483 nm, E = 13 300 M-1.cm-1).
Les spectres UV-visible ont été enregistrés avec un spectrophotomètre Varian Carymc 50, et les titrages par dichroïsme circulaire avec un spectromètre Chirascanmc (Applied Photophysicse). 2,5 mL de la solution de ligand préparée est transférée dans une cellule UV de 1 cm de longueur fermé par un bouchon septum étanche. Des aliquotes correspondant à 0,1 équivalent de Cu(I) en solution dans de l'acétonitrile sont ajoutés dans la cellule UV via une seringue hermétique (Hamiltonmc), pour éviter une oxydation des fonctions thiols.
2/ 2- Molécularité des complexes : coefficients de diffusion La formation des complexes a également été suivie par RMN 1H à 500 MHz.
Pour le composé 4 NTA(Cy50C2H5)3 (noté ligand L), il apparait clairement que les complexes suivants sont formés :
= un complexe mononucléaire : L +
Cu(I) CuL2-= un complexe polynucléaire : CuL2- + Cu(I) - (Cu2L-) n Les coefficients de diffusion de ces complexes ont également été mesurés (cf.
Tableau Il). Ces coefficients de diffusion translationnels sont reliés à la masse moléculaire des composés et permettent d'évaluer la molécularité des complexes (P. Rousselot-Pailley, O. Sénèque, C. Lebrun, S. Crouzy, D. Boturyn, P. Dumy, M. Ferrand, P.
Delangle, Inorg. Chem., 2006, 45, pp. 5510-5520). Ils indiquent que les complexes formés avec le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 sont bien le CuL puis le Cu6L3, tandis que l'espèce polymoléculaire Cu8L4 est observée pour le composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3.
Tableau ll : Coefficients de diffusion D des complexes Cu(l)-composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 et Cu(l)-composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3 D (m2s-1) x 1010 L CuL (Cu21--)n Composé 4 3,2 3,0 2,0 ¨> n = 3 NTA(Cys0C21-15)3 Composé 9 3,0 - 1,8 ¨> n = 4 NOTA(Cys0C2H5)3 Mode opératoire :
Les spectres RMN ont été enregistrés sur un spectromètre Bruker Avancemc sur MHz, équipé d'une sonde indirecte proton de 5 mm munie de gradients 3 axes.
Les mesures du coefficient de diffusion ont été réalisées en utilisant une séquence bipolaire (bipolar stimulated spin echo sequence) (A. Jershow, N. Müller, J. Magn.
Reson., 1997, 125, pp. 372-375).
29a Les coefficients de diffusion ont été obtenus en utilisant la relation :
I (,5, ,,, g) = 10 expuy2g262(3)D1 dans laquelle :
- I (O, A, g) est l'intensité obtenue en présence des impulsions de gradient de force g, - lo est l'intensité obtenue en l'absence des impulsions de pulsation, - O est la longueur de l'impulsion de gradient, - L est le temps de diffusion, et - y est le ratio gyromagnétique (pour les protons, y = 26,7520 x 107 rad.1-1.s-1).
Les valeurs A et O utilisées pour les mesures du coefficient de diffusion étaient respectivement de 100 ms et de 2 ms.
Dans les expériences, g a été incrémenté de 2,95 à 41,2 G.cm-1.
Les échantillons de ligands ont été préparés dans une solution tampon phosphate à 20 mM de pH = 7,4, préparés dans une solution de D20 et de CD3CN (v/v : 9/1), à
une concentration de ¨1 mM. Les aliquotes d'une solution de Cu(CH3CN)413F6 dans du CD3CN ont ensuite été
ajoutés à l'échantillon de ligand.
2/ 3- Constantes d'affinité
5 L'affinité des agents chélatants synthétisés pour le Cu(I) est une donnée importante puisqu'elle permet de quantifier la capacité des agents chélatants à complexer cet ion.
Les constantes d'affinité ont été mesurées grâce à un compétiteur connu ayant une forte affinité pour le Cu(I), le disulfonate bathocuprene (BCS), qui forment des complexes de Cu(I) de stabilité connue selon la réaction ci-dessous :
10 Cu(I) + 2 BCS = Cu(BCS)2 K ¨ [Cu(BCS)2] = 101"
[Cul[BCSr (P. Rousselot-Pailley, O. Sénèque, C. Lebrun, S. Crouzy, D. Boturyn, P. Dumy, M. Ferrand, P. Delangle, Inorg. Chem., 2006, 45, pp. 5510-5520 ; Z. Xiao, F. Loughlin, G.
N. George, G.
J. Howlett, A. G. Wedd, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, pp. 3081-3090).
La quantité de disulfonate bathocuproibe (BCS) ajoutée nécessaire pour déplacer 50% du 15 Cu(1) complexé par ces ligands est une première indication de l'affinité
pour le Cu(1). Plus ce pourcentage est élevé, plus l'affinité du ligand soufré pour le Cu(I) est forte. Ces données montrent immédiatement que les trois ligands étudiés peuvent être classés selon leur affinité
croissante pour le Cu(I) :
Composé 3 NTA(Cys0H)3 <Composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3 <Composé 4 20 NTA(Cys0C2H5)3 ¨ Composé 6 NTA(CysNH2)3 Ces expériences de compétition ont permis de quantifier l'affinité de ces nouveaux agents chélatants pour le Cu(I) : les constantes apparentes de complexation du Cu(I) à pH = 7,4 dans un tampon phosphate à 20 mM, telles que définies ci-dessous, sont données au Tableau III.
[Cu omplexé
Kõ rcu ri ihbre 1.-L libre Tableau III : Résultats des expériences de compétition pour les différents ligands, dans une solution tampon phosphate à 20 mM de pH 7,4, à une température de 298 K
Composé 3 Composé 4 Composé 6 Composé 9 NTA(Cys0H)3 NTA(Cys0C2H5)3 NTA(CysNH2)3 NOTA(Cys0C2H5)3 Equivalents 3,5 57 50 12 BCS*
logKapp 16 19 19 17,5 * Nombre d'équivalents de BCS par rapport au Cu, nécessaire pour déplacer 50%
du cuivre complexé par un ligand en partant des concentrations [Cub = 0,9[1]0, dans un tampon phosphate à 20 mM de pH 7,4, à une température de 298 K.
Il apparait clairement que :
le composé 4 NTA(CysC2H5)3 et le composé 6 NTA(CysNH2)3 ont une affinité
pour le Cu(I) extrêmement élevée (Kapp = 1019), l'affinité est moins forte pour le composé comportant des fonctions acides, le composé 3 NTA(Cys0H)3, par rapport au ligand neutre similaire représenté par le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3.
Mode opératoire :
Les complexes du cuivre Cu(I) avec les ligands sont dosés par le disulfonate bathocuproïne (BCS) dans le but de mesurer leurs constantes d'affinité. Le complexe est préparé en ajoutant une solution d'acétonitrile (CH3CN) contenant 0,5, 0,9 ou 1,8 équivalents de cuivre Cu(I) à la solution de ligand, dans une solution tampon phosphate de 20 mM de pH = 7,4 /
acétonitrile (v/v : 9/1). La formation du complexe est ensuite réalisée par agitation du mélange pendant 10 minutes sous argon.
Des aliquotes d'une solution de disulfonate bathocuproïne (BCS) dans la même solution tampon sont ensuite ajoutés au complexe ligand-cuivre.
Les spectres UV-visible sont ensuite enregistrés, et la stabilité de l'absorbance est contrôlée avant l'addition des autres aliquotes.
=
3/ Caractérisation des complexes d'autres ions métalliques D'une manière générale, la formation d'un complexe à partir d'un métal M et de n ligand L
s'écrit :
M + nL1-=) [M(L)]
A cette réaction est associée une constante de complexation apparente log Kapp, OU
Kapp [ML]/[M][L]tot dans laquelle :
- [ML] est la concentration en complexe, [M] est la concentration en métal, et - [L]tot est la concentration en ligand libre (quelle que soit sa forme protonée).
Cette constante s'exprime de façon approximative en faisant apparaître les concentrations au lieu des activités des ions présents à l'équilibre, sans jamais faire apparaître les solides ni le solvant.
Les constantes de complexation apparentes de certains des agents chélatants connus sont reportées dans le tableau IV ci-dessous :
Tableau IV:
Log Kapp EDTA Trien Pen BAL
à T = 298 K
(à pH = 7,4) Ca(II) 7,8 Cu(I) 8,3 Cu(II) 16,0 16,0 Zn(11) 13,7 7,9 5,8 9,0 Cd(II) 13,7 6,6 7,6 Hg(II) 18,7 20,6 14,9 21,2 Pb(II) 15,2 6,3 9,2 Sélectivité Cu/Zn 2,3 8,1 2,5 Sélectivité Hg/Zn 5 12,7 9,1 12,2 La sélectivité entre deux métaux M/M' correspond à la sélectivité du ligand pour le métal M
par rapport à celle du métal M', cette sélectivité étant égale à:
log (Kapp(M)/Kapp(M')) = log Kapp(M) - log Kapp(M') Les agents chélatants présentés peuvent également avoir un intérêt pour la complexation de certains ions toxiques comme Hg(II), Cd(II) et Pb(II). Une étude approfondie a été réalisée dans le cas du composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 qui s'avère être le chélateur du Cu(I) le plus puissant. Quelques données disponibles pour le composé
9 NOTA(Cys0C2H5)3 sont également présentées ci-dessous.
3/1- Etude réalisée sur le composé 4 NTA(Cys0C2F15)3 Des dosages par UV visant à suivre l'apparition de la bande à transfert de charge S-M ont permis de montrer que les stoechiométries des complexes étaient 1:1 (M:L) pour Zn(II), Pb(II) et Hg(II). Seul le complexe de Hg(II) évolue ensuite vers un autre complexe impliquant vraisemblablement plusieurs ions métalliques (Hg3I-2).
Les constantes d'affinité avec Pb(II) ont été déterminées par analyse des dosages des ligands par Pb(II) dans une solution tampon de Bis-Tris (2-bis(2-hydroxyéthyl)amino-2-(hydroxyméthyl)-1,3 propanediol) à 20 mM et à pH = 7, grâce au programme SPECFITmc, qui utilise un algorithme de décomposition en valeur singulière et affine les données selon une analyse des moindre carrés, et suivant la procédure décrite dans l'article P. Rousselot-Pailley, O. Sénèque, C. Lebrun, S. Crouzy, D. Boturyn, P. Dumy, M. Ferrand, P. Delangle, lnorg. Chem., 2006, 45, pp. 5510-5520, en tenant compte de l'affinité du tampon pour Pb(II).
Les constantes d'affinité avec les ions Cd(II), Zn(II) et Ca(II) ont ensuite été
déterminées en titrant le complexe de Pb(II) par un deuxième ion métallique suivant la réaction de compétition suivante :
PbL + M Pb + ML
Pour Hg(II), qui a une très forte affinité pour les ligands thiolates, nous avons réalisé
une compétition avec l'EDTA de constante d'affinité connue (cf. Tableau IV) selon la réaction suivante :
HgL + EDTA L + HgEDTA
Tableau V : Constantes de stabilité apparentes des complexes M.NTA(Cys0C2H5)3"
à pH =
7, à une température de 298 K
log Kapp (à pH = 7) Xmax (nm) c (cm-1M-1) Ca(II) <3 Zn(II) 9,1 220 15 800 Cd(Il) 10,6 250 20 000 Hg(I I) > 22,5 237 15 000 Pb(II) 8,9 349 5 500 Mode opératoire :
La procédure est la même que celle suivie ci-dessus au paragraphe 2/1-.
Les solutions métalliques sont préparées à partir du sel correspondant (CaCl2, CdC12, PbCl2 ou ZnCl2) dans une solution tampon Bis-Tris à 20 mM de pH = 7, et titrées avec une solution d'EDTA à 5 mM en présence d'un indicateur colorimétrique.
Pour les titrages, les aliquotes des solutions de Ca(II), Cd(II) ou Zn (II) sont ajoutées à la cellule UV contenant un complexe peptide/plomb dans une solution tampon de Bis-Tris à 20 mM de pH = 7, obtenu à partir d' 1 équivalent de ligand et de 3 équivalents de Pb(11).
L'expérience est réalisée jusqu'à la disparition du signal correspondant au complexe peptide/plomb, ou jusqu'à ce que le signal du complexe peptide/plomb soit inférieur à 10%.
Pour Ca(II), aucune évolution du spectre du complexe du plomb n'a été observée même pour 1000 équivalents de Ca(II) ajoutés par rapport au ligand.
Les spectres ont été analysés en utilisant le programme SPECFIT, comme précédemment.
La solution tampon Bis-Tris a été choisie parce qu'elle forme un complexe stable et soluble avec le Pb(II), empêchant ainsi la formation et la précipitation de Pb(OH)2 (J. C. Payne, M. A.
terHorst, H. A. Godwin, J. Am. Chem. Soc, 1999, 121, pp. 6850-6855).
L'affinité des ions métalliques pour la solution tampon de Bis-Tris étant par ailleurs connue, elle a été inclue en tant que paramètre dans l'ajustement (1001 = 2,25 pour le Ca(II), 2,47 pour le Cd(II), 2,38 pour le Zn(II) et 4,32 pour le Pb(II) (K. H. Scheller, T. H. Abel, P. E.
Polanyi, P. K. Wenk, B.
E. Fischer, H. Sigel, Eur. J. Biochern., 1980, 107, pp. 455-466).
Pour le titrage avec Ca(II), aucune évolution de la bande LMCT du complexe Pb(II) n'a été
mise en évidence, ainsi les données ont été simulées avec moins de 1% de Pb(II), ce qui a permis d'obtenir une limite supérieure pour la constante d'affinité apparente 10gBCaNTACys(0C2115)3 <3.
Une solution de mercure est préparée par dissolution de HgCl2 dans l'eau. Un complexe HgL
est formé par addition d'aliquotes de cette solution de mercure à une solution de ligand dans une solution tampon phosphate de 20 mM à pH = 7,4 jusqu'à 0,9 équivalent.
L'évolution de la bande LMCT de Hg(II) à 290 nm est ensuite suivie par titrage avec une solution de 5 Na2EDTA à 5 mM. Aucune évolution de cette bande n'est observée jusqu'à 63 équivalents d'EDTA ajoutés. Ces données ont été simulées avec moins de 5% de Hg(II) déplacé par l'EDTA, ce qui conduit à une constante d'affinité apparente 10gBligNTACys(0C2145)3 > 22,5.
3/ 2- Etude réalisée sur le composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3 10 La même procédure que pour le composé 4 nous a permis d'évaluer les affinités suivantes :
Tableau VI: Constantes de stabilité apparentes des complexes M.NOTA(Cys0C2H5)3-à pH
= = 7, à une température de 298 K
log Kapp (à pH =- 7) Xmax (nm) s = Ca(II) Zn(II) 8-10 Cd(II) 8-10 Hg(II) 240 14 000 Pb(II) 10 342 3 700 Avantages des agents chélatants de l'invention en comparaison à d'autres agents 15 chélatants connus :
Le Tableau VII rassemble les constantes d'affinité mesurées avec les agents chélatants de l'invention. Les valeurs mesurées avec un peptide modèle (PC) de la boucle de liaison du cuivre Cu(I) d'une métallochaperonne Atxl (protéine impliquée dans le transport du cuivre Cu(I)), sont également données, pour comparaison avec les protéines chélatant le Cu(I) 20 naturellement dans les cellules.
Le ligand Pc lie les ions métalliques grâce à deux fonctions thiolates de deux cystéines insérées dans une séquence d'acides aminés MxCxxC. L'introduction de trois cystéines dans le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3, le composé 6 NTA(CysNH2)3 et le composé 9 NOTA(Cys0C2H5)3 a permis d'obtenir des complexes stables et de très forte sélectivité par 25 rapport aux ions essentiels potentiellement compétiteurs, Ca(II) et Zn(II).
Tableau VII: Bilan des constantes d'affinité avec les chélateurs cystéines log Kõpp pC Composé 4 Composé 9 NTA(Cys0C2H5)3 NOTA(Cys0C2115)3 Ca(l1) <3 Cu(I) 16,5 19 17,5 Cu(II) Zn(II) 6,8 9,1 8-10 Cd(II) 9,2 10,6 8-10 Hg(II) > 18,6 > 22,5 Pb(II) 8,0 = 8,9 10 Sél. Cu/Zn 9,7 9,9 7,5-9,5 Sél. Cu/Ca > 16 Sél. Hg/Zn > 11,8 > 13,4 Sél. Hg/Ca > 19,5 Afin de montrer l'intérêt des agents chélatants de l'invention, nous avons comparé les données obtenues, répertoriées dans le Tableau VII, avec celles connues d'agents chélatants commerciaux connus répertoriées (cf. Tableau IV).
Pour le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 L'affinité du composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 pour les ions Cu(I) et Hg(II) est très élevée. Ce ligand complexe mieux le cuivre que l'EDTA et le Trien, et est un complexant très efficace de Hg(II), d'affinité plus forte que les autres- chélateurs tabulés.
Un point important pour l'utilisation d'agents chélatants in vivo est leur sélectivité vis-à-vis des ions essentiels tels que Ca(II) et Zn(II). Là encore, les sélectivités mesurées pour le composé 4 NTA(Cys0C2H5)3 sont nettement supérieures à celles des agents chélatants connus.
Pour le composé 9 NOTA(Cys0C,H5)3 :
Moins de données ont été mesurées avec ce ligand. On peut néanmoins noter une forte affinité
entre le composé 9 NOTA(Cys0C21-15)3 et le Cu(I), ainsi qu'une sélectivité
intéressante pour le cuivre par rapport au zinc. Ses propriétés sont donc très intéressantes en comparaison de l'EDTA et du Trien.
Les composés de l'invention présentent des affinités et sélectivités qui les rendent très prometteurs pour la complexation sélective du Cu(I), ayant un degré
d'oxydation favorisé
dans le Milieu intracellulaire, et qui peut être ciblé pour les maladies de type Wilson ou Alzheimer. Ces composés peuvent égaie¨ment être candidats pour la complexation sélective du mercure lors d'intoxications par ce métal.
=
Claims (16)
1. Composés de formule (l) suivante :
dans lesquels le groupement A représente :
~ soit un atome d'azote, ~ soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
et dans lesquels :
- les radicaux R1, R'1 et R"1 représentent un atome d'hydrogène, - les radicaux R2, R'2 et R"2, identiques ou différents, sont choisis dans le groupe constitué par les groupements -NH2, -OH et -OR, dans lesquels R
représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone.
dans lesquels le groupement A représente :
~ soit un atome d'azote, ~ soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
et dans lesquels :
- les radicaux R1, R'1 et R"1 représentent un atome d'hydrogène, - les radicaux R2, R'2 et R"2, identiques ou différents, sont choisis dans le groupe constitué par les groupements -NH2, -OH et -OR, dans lesquels R
représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone.
2. Composés de formule (l) selon la revendication 1, dans lesquels les radicaux R2, R'2 et R"2 sont des groupements -OR dans lesquels R est un radical éthyle.
3. Composés de formule (l) selon la revendication 1 ou 2, ledit composé
répondant à la formule spécifique (l a) suivante :
répondant à la formule spécifique (l a) suivante :
4. Composés de formule (l) selon la revendication 1 ou 2, répondant à la formule spécifique (l b) suivante :
5. Procédé de préparation des composés de formule (l a) tels que définis à la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
(i) réaction d'un équivalent d'acide nitrilotriacétique de formule :
dans laquelle R1, R'1 et R"1 sont tels que définis à la revendication 1, avec un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
dans lesquels R2, R'2 et R"2 sont tels que définis à la revendication 1 ou 2, en présence d'un solvant polaire, (ii) de façon optionnelle, hydrolyse des fonctions -COR2, -COR'2 et ¨COR"2 du produit obtenu lors de l'étape (i) en fonction acide par addition d'une base forte, et (iii) déprotection de la fonction -S-(groupe protecteur) en fonction thiol -SH, ladite déprotection étant réalisée par addition d'un acide fort en large excès.
(i) réaction d'un équivalent d'acide nitrilotriacétique de formule :
dans laquelle R1, R'1 et R"1 sont tels que définis à la revendication 1, avec un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
dans lesquels R2, R'2 et R"2 sont tels que définis à la revendication 1 ou 2, en présence d'un solvant polaire, (ii) de façon optionnelle, hydrolyse des fonctions -COR2, -COR'2 et ¨COR"2 du produit obtenu lors de l'étape (i) en fonction acide par addition d'une base forte, et (iii) déprotection de la fonction -S-(groupe protecteur) en fonction thiol -SH, ladite déprotection étant réalisée par addition d'un acide fort en large excès.
6.
Procédé de préparation des composés de formule (l b) tels que définis à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
(i) réaction d'un équivalent d'une molécule R b CHR1C(O)R a, R b CHR'1C(O)R a et R b CHR"1C(O)R a, où :
- R1, R'1 et R"1 sont tels que définis à la revendication 1, - R a est sélectionné parmi les atomes d'halogène, les groupements hydroxyles et -OCOR a' dans lesquels R a' représente un groupement alkyle non-substitué ou substitué et ayant 1 à 12 atomes de carbone, - R b est un atome de brome, avec un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
dans lesquels R2, R'2 et R"2 sont tels que définis à la revendication 1 ou 2, en présence d'une base faible et en milieu solvant, (ii) réaction d'un équivalent de 1,4,7-triazacyclononane avec un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
en présence d'une base faible et en milieu solvant, et (iii) déprotection de la fonction -S-(groupe protecteur) en fonction thiol -SH, ladite déprotection étant réalisée par addition d'un acide fort en large excès.
Procédé de préparation des composés de formule (l b) tels que définis à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
(i) réaction d'un équivalent d'une molécule R b CHR1C(O)R a, R b CHR'1C(O)R a et R b CHR"1C(O)R a, où :
- R1, R'1 et R"1 sont tels que définis à la revendication 1, - R a est sélectionné parmi les atomes d'halogène, les groupements hydroxyles et -OCOR a' dans lesquels R a' représente un groupement alkyle non-substitué ou substitué et ayant 1 à 12 atomes de carbone, - R b est un atome de brome, avec un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
un équivalent d'un dérivé de la cystéine de formule :
dans lesquels R2, R'2 et R"2 sont tels que définis à la revendication 1 ou 2, en présence d'une base faible et en milieu solvant, (ii) réaction d'un équivalent de 1,4,7-triazacyclononane avec un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
un équivalent d'un dérivé bromo-acétamide obtenu lors de l'étape (i), de formule :
en présence d'une base faible et en milieu solvant, et (iii) déprotection de la fonction -S-(groupe protecteur) en fonction thiol -SH, ladite déprotection étant réalisée par addition d'un acide fort en large excès.
7. Utilisation des composés de formule (l) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comme agents chélatants des ions métalliques de la classification périodique de Mendeleiev.
8. Utilisation des composés de formule (l) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comme agents dépolluants.
9.
Composés utilisés comme agents précurseurs des composés de formule (I) tels que définis selon la revendication 1 et, répondant à la formule (II) suivante :
dans lesquels le groupement A représente :
~ soit un atome d'azote, ~ soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
et dans lesquels :
- les radicaux R1, R'1 et R"1 représentent un atome d'hydrogène, - les radicaux R2, R'2 et R"2, identiques ou différents, sont choisis dans le groupe constitué par les groupements -NH2, -OH et -OR, dans lesquels R
représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, - les radicaux R3, R'3 et R"3, identiques ou différents, représentent un groupement -S-W ou -S-E-L, où :
~ S est un atome de soufre, ~ W est un radical alkyle non-substitué ou substitué et ayant 1 à 12 atomes de carbone, ~ E est un bras espaceur, ~ L est un ligand d'une cellule cible.
Composés utilisés comme agents précurseurs des composés de formule (I) tels que définis selon la revendication 1 et, répondant à la formule (II) suivante :
dans lesquels le groupement A représente :
~ soit un atome d'azote, ~ soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
et dans lesquels :
- les radicaux R1, R'1 et R"1 représentent un atome d'hydrogène, - les radicaux R2, R'2 et R"2, identiques ou différents, sont choisis dans le groupe constitué par les groupements -NH2, -OH et -OR, dans lesquels R
représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 12 atomes de carbone, - les radicaux R3, R'3 et R"3, identiques ou différents, représentent un groupement -S-W ou -S-E-L, où :
~ S est un atome de soufre, ~ W est un radical alkyle non-substitué ou substitué et ayant 1 à 12 atomes de carbone, ~ E est un bras espaceur, ~ L est un ligand d'une cellule cible.
10. Composés de formule (II) selon la revendication 9, dans lesquels les radicaux R2, R'2 et R"2 sont des groupements -OR dans lesquels R est un radical éthyle.
11. Composés de formule (III) suivante :
dans lesquels le groupement A' représente :
.cndot. soit un atome d'azote, .cndot. soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
et dans lesquels :
- les radicaux R2, R'2 et R"2, identiques ou différents, sont choisis dans le groupe constitué par les groupements -NH2, -OH et -OR dans lesquels R
représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 1 2 atomes de carbone, - les radicaux R3, R'3 et R"3, identiques ou différents, représentent un groupement -S-W ou -S-E-L, où :
~ S est un atome de soufre, = W est un radical alkyle non substitué ou substitué et ayant 1 à 1 2 atomes de carbone, ~ E est un bras espaceur, ~ L est un ligand d'une cellule cible, - les groupements X, X', X", Y, Y', Y", Z, Z' et Z", identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un fluorophore, à condition qu'au moins un desdits groupements X, X', X", Y, Y', Y", Z, Z' ou Z" soit un fluorophore.
dans lesquels le groupement A' représente :
.cndot. soit un atome d'azote, .cndot. soit un cycle répondant à la formule ci-dessous, et dans lequel la substitution se fait sur les atomes d'azote :
et dans lesquels :
- les radicaux R2, R'2 et R"2, identiques ou différents, sont choisis dans le groupe constitué par les groupements -NH2, -OH et -OR dans lesquels R
représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle éventuellement substitué ayant 1 à 1 2 atomes de carbone, - les radicaux R3, R'3 et R"3, identiques ou différents, représentent un groupement -S-W ou -S-E-L, où :
~ S est un atome de soufre, = W est un radical alkyle non substitué ou substitué et ayant 1 à 1 2 atomes de carbone, ~ E est un bras espaceur, ~ L est un ligand d'une cellule cible, - les groupements X, X', X", Y, Y', Y", Z, Z' et Z", identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un fluorophore, à condition qu'au moins un desdits groupements X, X', X", Y, Y', Y", Z, Z' ou Z" soit un fluorophore.
12. Composés de formule (III) selon la revendication 11 , dans lesquels les radicaux R2, R'2 et R"2 sont des groupements -OR dans lesquels R est un radical éthyle.
13. Utilisation des composés de formule (I) tels que définis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, des composés de formule (II) tels que définis selon la revendication 9 ou 1 0, ou des composés de formule (III) tels que définis selon la revendication 11 ou 12, pour le diagnostic, la prévention et le traitement de maladies neurodégénératives.
14. Utilisation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les maladies neurodégénératives sont les maladies de Wilson et d'Alzheimer.
15. Utilisation des composés de formule (I) tels que définis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, des composés de formule (II) tels que définis selon la revendication 9 ou 1 0, ou des composés de formule (III) tels que définis selon la revendication 11 ou 12, pour leur application pour le diagnostic, la prévention et le traitement d'intoxications avec des ions métalliques.
16.
Composition pharmaceutique caractérisée en ce qu'elle comprend en tant que principe actif au moins un composé de formule (I) tels que définis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, des composés de formule (II) tels que définis selon la revendication 9 ou 10, ou des composés de formule (III) tels que définis selon la revendication 11 ou 12 et au moins un véhicule pharmaceutiquement acceptable.
Composition pharmaceutique caractérisée en ce qu'elle comprend en tant que principe actif au moins un composé de formule (I) tels que définis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, des composés de formule (II) tels que définis selon la revendication 9 ou 10, ou des composés de formule (III) tels que définis selon la revendication 11 ou 12 et au moins un véhicule pharmaceutiquement acceptable.
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