GROUPEMENT PROTECTEUR CLIVABLE PAR LES ALBUMINES SERIQUES
La présente invention concerne un groupement protecteur, notamment de composés bioactifs ou chromogènes, clivable par les albumines sériques.
Dans ses développements les plus récents, la protection de composés bioactifs, tels que les drogues ou les hormones, pour donner des prodrogues ou des prohormones, est basée sur le blocage d'une fonction indispensable à l'activité biologique de ces composés et leur activation, par clivage enzymatique du groupement protecteur in vivo.
La protection de composés bioactifs permet de :
(i) modifier la pharmacocinétique de ces composés,
(ii) modifier les propriétés de solubilité et de franchissement des barrières biologiques des composés en question,
(iii) libérer les composés uniquement au niveau du site d'action ciblé.
Deux types d'approches sont utilisés afin de libérer les composés au niveau d'un site d'action particulier.
Dans un premier cas, le clivage enzymatique est réalisé par une enzyme naturellement et spécifiquement présente au site d'action ciblé. C'est le cas notamment des drogues antitumorales modifiées en prodrogue par l'ajout d'un groupement glucuronide (Florent et al., J. Med. Chem. (1998) 41:3572-3581 ; Leu et al., J. Med. Chem. (1999) 42:3623-3628). Dans ce cas, une β-glucuronidase, présente en plus grande quantité au niveau des tumeurs, libère la drogue active directement auprès des cellules cancéreuses.
Dans un deuxième cas, le clivage enzymatique est réalisé par une activité enzymatique portée par un anticorps ciblant spécifiquement les sites d'actioris souhaités (Syrigos et Epenetos, Anticancer Res. (1999) 19:605-614). Dans une adaptation de ce procédé, il a été suggéré de protéger une hormone, l'insuline, pour former une proinsuline, et de l'activer par injection d'un anticorps catalytique (Worall et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2001) 98:13514-13518). Ce procédé d'activation semble toutefois délicat à mettre en œuvre, ne serait-ce que pour des raisons d'immunogénicité de l'anticorps injecté.
Jusqu'à présent il n'existe donc pas de système simple permettant d'activer dans le compartiment plasmatique un composé bioactif protégé par des groupements clivables.
Un des buts de l'invention est par conséquent de fournir un système simple de protection de composés bioactifs, tels que des drogues ou des hormones, ou de composés chromogènes, par ajout d'un groupement protecteur, pour former notamment des prodrogues
ou des prohormones, le groupement protecteur étant clivable in vivo dans le compartiment plasmatique, en particulier grâce à l'action d'albumines sériques, son clivage permettant l'activation des composés auxquels il était lié, et notamment la conversion des prodrogues ou des prohormones, respectivement en drogues et en hormones.
Un des buts de l'invention est également de fournir un groupement protecteur susceptible de se lier à des composés bioactifs ou à des composés chromo gènes et d'être clivé des composés auxquels il est lié, par l'action catalytique d'albumines sériques, in vivo ou in vitro.
Un autre but de l'invention est de fournir des composés bioactifs protégés par le groupement protecteur de l'invention, et notamment des prodrogues ou des prohormones,, ainsi que des groupements chromogènes liés au groupement protecteur de l'invention.
Enfin, un des buts de l'invention est de fournir un procédé de synthèse du groupement protecteur de l'invention ainsi que des composés résultant de la liaison de ce groupement protecteur à des composés bioactifs ou chromogènes.
La présente invention découle de la mise en évidence par les Inventeurs que les albumines sériques catalysent le clivage d'un groupement protecteur dérivé de l'isoxazole.
Un des objets de l'invention concerne l'utilisation des composés de formule générale (I) suivante :
dans laquelle :
• W est O ou S ;
• B est
- -H,
" ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, ledit groupe alkyle pouvant être substitué par des groupements oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes,
• a vaut 0 ou 1
• X est un groupe contenant un hétéroatome, tel que -OH, -SH, -NH2 lorsque a vaut 0, ou -O-, -S-, -NH- lorsque a vaut 1,
• A est un groupe de formule suivante :
Y
^ I l 1
, dans laquelle Y est
-H, ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, ledit groupe alkyle pouvant être substitué par des groupements oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes,
, dans laquelle n est un entier de 1 à 10 ; Z est un groupe de formule suivante :
dans laquelle J est - H, - ou un groupe de formule suivante :
en tant que groupement protecteur clivable.
L'invention a plus particulièrement pour objet l'utilisation des composés susmentionnés en tant que groupement protecteur clivable dans le cadre de la protection de composés bioactifs ou chromogènes, et notamment dans le cadre de la préparation de prodrogues ou de prohormones à partir respectivement de drogues pu d'hormones.
Selon un mode de réalisation particulier, le groupement protecteur ci-dessus est clivé suite à l'action d'albumines sériques, in vitro ou in vivo, notamment dans un organisme humain ou animal.
On désigne par « groupement protecteur » un groupement chimique capable de se lier de manière covalente à une fonction ayant une réactivité chimique et/ou un rôle biologique et de masquer ainsi sa réactivité chimique et/ou son rôle biologique.
On désigne par « composé bioactif » un composé susceptible de provoquer un effet chez un être vivant auquel il a été administré. Ce composé peut par exemple être une drogue ou une protéine.
On désigne par « composé chromogène » un composé présentant des propriétés d'absorption et/ou d'émission de lumière dans le domaine de l'ultraviolet, du visible ou de l'infrarouge.
On désigne par « prohormone » une forme substantiellement inactive d'une hormone, pouvant générer une forme active de ladite hormone, suite à un traitement chimique ou enzymatique in vitro ou in vivo.
On désigne par « prodrogue » une forme substantiellement inactive d'une drogue, pouvant générer une forme active de ladite drogue, suite à un traitement chimique ou enzymatique in vitro ou in vivo.
On désigne par « albumine sérique » ou « sérum albumine » une protéine de la classe . des albumines présente de manière majoritaire dans le plasma sanguin et dont le poids moléculaire est d'environ 66,5 kD.
De manière avantageuse le choix de A et de B permet de moduler la solubilité du composé (I). A partir d'un composé de fomule (I) donné il est possible d'augmenter la solubilité dudit composé en raccourcissant le groupe alkyle de A et/ou B, et/ou en augmentant le nombre de substituants oxygénés, souf és, azotés ou halogènes dudit groupe alkyle de A et/ou B. A contrario il est possible de diminuer la solubilité du composé (I) en augmentant la taille du groupe alkyle de A et/ou B, et/ou en diminuant le nombre de substituants oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes dudit groupe alkyle de A et/ou B.
Le choix de A et de B permet également de moduler la vitesse de libération du composé bioactif ou chromogène. A partir d'un composé de formule (I) donné, il est possible de diminuer la vitesse de libération du composé bioactif ou chromogène en augmentant la taille du groupe alkyle de A et/ou B, et/ou en. augmentant le nombre de substituants oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes dudit groupe1 alkyle de A et/ou B. A contrario il est possible d'augmenter la vitesse de libération du composé bioactif ou chromogène en diminuant la taille du groupe alkyle de A et/ou B, et/ou en diminuant le nombre de substituants oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes dudit groupe alkyle de A et ou B.
Le choix de la valeur de n du composé de formule (I) permet de moduler l'accessibilité dudit composé aux albumines sériques en fonction de la taille des composés bioactifs ou chromogènes protégés. De manière avantageuse plus la taille des composés bioactifs ou chromogènes est importante plus la valeur de n peut être choisie grande.
La nature du groupement X permet de varier les fonctions des composés bioactifs et chromogènes pouvant être protégées par les composés de formule (I) tels que notamment -OH, -NH2 ou -SH2.
Le groupement Z est un groupement espaceur clivable capable de se lier aux composés bioactifs ou chromogènes, notamment sur des fonctions - H2, après activation du groupement :
en particulier par le chloroformiate de paranitrophénol pour former le groupement
Avantageusement le groupement Z se clive spontanément suite à l'action des sérums albumines ; par ailleurs il renforce l'affinité du groupement protecteur isoxazole pour le site actif des albumines sériques.
L'invention concerne en particulier l'utilisation susmentionnée des composés de formule générale (TJ) suivante :
π dans laquelle X représente -OH, -NH
2 ou -SH.
L'invention concerne plus particulièrement l'utilisation susmentionnée des composés de formules ITJ, LTI-a et ILT-b suivantes :
Selon un autre mode de réalisation, l'invention concerne l'utilisation des composés de formules I, II, LU, LU-a ou m-b. pour la préparation de composés répondant à Tune des formules suivantes :
dans lesquelles W, B, A, a et X sont tels que définis ci-dessus, R est un groupement bioactif ou chromogène et Z répond à la formule suivante :
L'invention est notamment caractérisée en ce que le groupement R est un groupement bioactif, notamment choisi parmi une drogue telle que :
- un anticancéreux, tel que la daunorubicine,
- un antiviral,
- un antibactérien, notamment un antibiotique,
- un antifongique,
- un agent chélatant, tel que la défériprone, ou une hormone, notamment peptidique ou stéroïdienne, telle que l'insuline ou l'oestradiol.
Les drogues ou les hormones choisies sont en particulier actives dans le sang, le plasma ou la lymphe, elles ciblent notamment la surface extracellulaire de la membrane cytoplasmique des cellules de l'organisme.
On désigne par « groupement chélatant » un groupement chimique capable de former un complexe de coordination stable avec un ion métallique et ainsi de dissimuler les propriétés dudit ion métallique.
La défériprone correspond la formule suivante :
Ri : CH
3, (CH
2)
20H, (CH
2)
3OH
La présente invention est notamment caractérisée en ce que le groupement chromogène est le paranitrophénol ou un groupement fluorescent tel que l'umbelliferone. D'autres groupements tels que le phénol, Torthonitrophénol, ou Torthofluorophénol peuvent également être utilisés.
On désigne par « groupement fluorescent » un groupement chimique capable d'émettre des photons suite à un phénomène d'absorption électronique.
L'umbelliferone correspond notamment à la 4-méthylumbelliferone, de formule suivante :
L'invention a également pour objet les composés de formule générale (I) suivante
dans laquelle :
• W est O ou S
• B est
- -H,
" ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, ledit groupe alkyle pouvant être substitué par des groupements oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes,
• a vaut 0 ou i,
• X est un groupe contenant un hétéroatome, tel que -OH, -SH, -NH2 lorsque a vaut 0, ou -O-, -S-, -NH- lorsque a vaut 1,
• A est un groupe de formule suivante :
Y
I
-CH-
, dans laquelle Y est
- -H,
- ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, ledit groupe alkyle pouvant être substitué par des groupements oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes,
, dans laquelle n est un entier de 1 à 10 Z est un groupe de formule suivante :
dans laquelle J est - H, - ou un groupe de formule suivante :
à l'exclusion du composé de formule (III) suivante :
III
L'invention concerne en particulier les composés de formule générale (II) suivante
II dans laquelle X est -SH ou -NH2.
Selon un autre mode de réalisation particulier, l'invention concerne également les composés de formule générale (F) suivante :
• W est O ou S ;
• B est
- -H,
" ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, ledit groupe alkyle pouvant être substitué par des groupements oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes,
• X est un groupe contenant un hétéroatome, tel que -O-, -S-, ou -NH-,
• A est un groupe de formule suivante :
Y
I
-CH-
, dans laquelle Y est
- -H,
- ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, ledit groupe alkyle pouvant être substitué par des groupements oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes,
, dans laquelle n est un entier de 1 à 10 ; Z est un groupe de formule suivante :
dans laquelle J est - H, - ou un groupe de formule suivante :
En particulier, l'invention a pour objet les composés de formules suivantes
L'invention a également pour objet les composés de formule générale (IV) suivante :
• W est O ou S ; \
• B est
- -H,
1 ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, ledit groupe alkyle pouvant être substitué par des groupements oxygénés, soufrés, azotés ou halogènes,
• a vaut 0 ou i,
• X est un groupe contenant un hétéroatome, tel que -O-, -S-, -NH-,
• A est un groupe de formule suivante :
Y
I
-CH-
, dans laquelle Y est
- -H,
- ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 10 atomes de carbone, ledit groupe alkyle pouvant être substitué par des groupements oxygénés, souf és, azotés ou halogènes,
, dans laquelle n est un entier de 1 à 10 ; Z est un groupe de formule suivante :
• R est un groupement bioactif ou chromogène.
L'invention concerne en particulier les composés de formules générales (V) et (V) suivantes :
V
V dans lesquelles X et R sont tels que définis ci-dessus.
L'invention concerne plus particulièrement les composés de formules (VI) et (NT) suivantes :
VI
VI' dans lesquelles R est tel que défini ci-dessus.
La présente invention concerne notamment un composé de formule IN, N, N', NI ou VI', dans laquelle R est un groupement bioactif choisi parmi une drogue telle que :
- un anticancéreux, tel que la daunorabicine,
- un antiviral,
- un antibactérien, notamment un antibiotique,
- un antifongique,
- un agent chélatant, tel que la défériprone, ou une hormone, notamment peptidique ou stéroïdienne, telle que l'insuline ou l'oestradiol.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'un composé ci-dessus, en tant que prodrogue ou prohormone.
L'invention concerne également un composé de formule IN, N, V, NI ou NI', dans laquelle le groupement chromogène est le paranitrophénol ou un groupement fluorescent tel que l'umbelliferone.
Selon un mode de réalisation particulier l'invention concerne un composé de formule (NIÏ) suivante :
VII
L'invention a également pour objet une composition pharmaceutique comprenant au moins un composé ci-dessus, en association avec un véhicule pharmaceutiquement acceptable, tel que par exemple du carbonate de calcium, du phosphate de calcium, des sucres, tels que le lactose, ou des dérivés d'amidon ou de cellulose, de la gélatine, de l'huile végétale, du polyéthylène glycol, ou tout autre véhicule classiquement utilisé par l'homme de l'art.
L'invention concerne en particulier une composition pharmaceutique telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle est présentée sous une forme convenant pour une administration par voie orale ou par injection.
Selon un autre mode de réalisation l'invention concerne l'utilisation d'un composé de formule IN, N, V, NI ou NI', le groupement chromogène étant en particulier le paranitrophénol ou un groupement fluorescent tel que l'umbelliferone, et notamment du composé de formule NU, pour le dosage de la sérum albumine dans des échantillons biologiques tels que le sang, le plasma, le sérum ou l'urine.
Selon un mode de réalisation particulier l'invention concerne un procédé de dosage de la sérum albumine dans des échantillons biologiques, comprenant les étapes suivantes :
- ajouter le composé de formule NIJ, à un échantillon biologique dont on souhaite déterminer la concentration en sérum albumine, à une concentration d'environ 50 à 200 μmol.L"1,
- incuber ledit échantillon biologique auquel a été ajouté ledit composé, à une température d'environ 20°C à 37°C, durant environ 20 à 60 min,
- mesurer l'absorbance dudit échantillon biologique auquel a été ajouté ledit composé, après incubation, à une longueur d'onde d'environ 405 nm,
- comparer la valeur d'absorbance obtenue à celles d'une gamme étalon de sérum albumine, afin de déterminer la concentration en sérum albumine de l'échantillon biologique de départ.
On désigne par « gamme étalon » une série de solutions dont la concentration en sérum albumine est connue, la concentration en sérum albumine desdites solutions étant avantageusement comprise entre environ 0,05 g/L et 0,6 g/L.
Les échantillons biologiques sont notamment du sang, du plasma, du sérum ou de l'urine.
Selon un mode de réalisation préféré le procédé de dosage ci-dessus est effectué à pH 10.
Selon un autre mode de réalisation préféré du procédé de dosage ci-dessus, le composé de formule NII est remplacé par un composé de formule NI dans lequel le groupement chromogène est un groupement fluorescent tel que l'umbelliferone.
Avantageusement le procédé de dosage de la sérum albumine est automatisable.
L'invention concerne un procédé de synthèse du composé de fprmule suivante
ou du composé de formule suivante :
dans lesquelles B, Z, R et a sont tels que définis ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : - traitement du composé de formule (CU) :
par du chlorhydrate d'hydroxylamine, notamment dans du méthanol à chaud, pour former le composé de formule (β) :
- traitement du composé de formule (β) par de l'acide chlorhydrique concentré, notamment dans de l'acide acétique, pour former le composé de formule (7) :
- traitement du composé de formule (γ) par du chloroformiate d'éthyle, notamment en présence de triéthylamine dans du tétrahydrofurane, pour former le composé de formule (δ) :
- traitement du composé de formule (δ) par du borohydrure de sodium, notamment dans un mélange eau/tétrahydrofurane en proportion 1/9 pour former le composé de formule (ë) :
- éventuellement traitement du composé de formule (e) par du 4-hydroxyméthylphénol et éventuellement par du chloroformiate de paranitrophénol, pour former le composé de formule
-éventuellement traitement du composé de formule (e) ou du composé de formule (ζ) par un groupement R, notamment en présence de N-succinimide, de triphénylphosphine, de diéthylazodicarboxylate, dans du tétrahydrofurane, pour former un composé de formule suivante :
L'invention concerne également un procédé de synthèse du composé de formule suivante :
ou du composé de formulé suivante,
dans lesquelles B, Z, R et a sont tels que définis ci-dessus, comprenant les étapes suivantes - traitement du composé de formule (η) :
V par du thiocyanate d'ammonium pour former le composé de formule (θ) :
- traitement du composé de formule (θ) par du N-bromo-succinimide, du CCL-. et de razodiisobutyronitrile pour former le composé de formule (i) :
- traitement du composé de formule (i) par de l'eau, du N,N-diméthylformamide ou de .'hydrogénosulfide de sodium pour former un composé de formule (K) :
K
- éventuellement traitement du composé de formule (K) par du 4-hydroxyméthylphénol et éventuellement par du chloroformiate de paranitrophénol, pour former le composé de formule (λ) :
- éventuellement traitement du composé de formule (K) OU du composé de formule (λ) par un groupement R, notamment en présence de N-succinimide, de triphénylphosphine, de diéthylazodicarboxylate, dans du tétrahydrofurane, pour former un composé de formule suivante :
L'invention concerne également un procédé de synthèse du composé de formule II ou du composé de formule V, comprenant les étapes suivantes :
- traitement du propanai par de l'éthanol et du CaCl2 pour former de l'éthyl- acétaldéhyde,
- traitement de l'éthyl-acétaldéhyde par de l'acide phosphorique et de la quinoléine pour former de Téthyl-1-propényl éther,
- traitement de Féthyl-1-propényl ether, par de l'orthoformiate d'éthyl et de Tétherate de trifuoroborane pour former du diethyl-acétaldéhyde,
- traitement du diethyl-acétaldéhyde par de l'hydroxylamine et de l'acide sulfurique pour former la 4-méthyl-isoxazole,
- traitement de la 4-méthyl-isoxazole par du N-bromo-succinimide, du CCL-. et de razodiisobutyronitrile pour former la 4- bromométhyl-isoxazole,
- traitement de la 4-bromométhyl-isoxazole par de l'eau, ou de Tazoture de sodium puis de la triphénylphosphine, ou de Thydrogénosulfide de sodium, pour former un composé de formule LT, éventuellement traitement d'un composé de formule II par un groupement R tel que défini ci-dessus, , notamment en présence triphényl phosphine, de diéthyl-azodicarboxylate, de N-succinimide et de tétrahydrofurane, pour former un composé de formule N. L'invention concerne également un procédé de synthèse du composé de formule m, posé de formule NI, ou du composé de formule NII, comprenant les étapes suivantes :
- traitement du propanai par de l'éthanol et du CaCl2 pour former de l'éthyl- acétaldéhyde,
- traitement de l'éthyl-acétaldéhyde par de l'acide phosphorique et de la quinoléine pour former de l'éthyl-1-propényl éther,
- traitement de Féfhyl-1-propényl ether, par de l'orthoformiate d'éthyl et de Tétherate de trifuoroborane pour former du diethyl-acétaldéhyde,
- traitement du diethyl-acétaldéhyde par de l'hydroxylamine et de l'acide sulfurique pour former la 4-méthyl-isoxazole,
- traitement de la 4-méthyl-isoxazole par du Ν-bromo-succinimide, du CCLt et de Tazodiisobutyronitrile pour former la 4- bromométhyl-isoxazole,
- traitement de la 4-bromométhyl-isoxazole par de l'eau, pour former le composé de formule m, éventuellement traitement composé de formule III par un groupement R tel que défini ci-dessus, notamment le 4-para-nitrophénol, notamment en présence triphényl phosphine, de diéthyl-azodicarboxylate, de Ν-succinimide et de tétrahydrofurane, pour former le composé de formule NI, et notamment le composé de formule NE.
DESCRIPTION DES FIGURES
Figure 1
La figure 1 représente la décomposition du 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole par les albumines sériques humaine et bovine in vitro en fonction du temps. L'axe des abscisses correspond au temps, exprimé en minute, l'axe des ordonnées correspond à la densité optique (DO) à 405 nm. Les cinétiques ont été réalisées dans un tampon Tris-HCl 100 mM, pH 9 avec une concentration en 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole de 250 μM, la libération du p- nitrophénol étant suivie par spectrophotométrie à 405 nm. La courbe correspondant aux triangles noirs représente la décomposition obtenue en présence de sérum albumine humaine (S AH) à la concentration de 10 μM, la courbe correspondant aux carrés noirs représente la décomposition obtenue en présence de sérum albumine bovine (SAB) à la concentration de 10 μM et la courbe correspondant aux cercles blancs représente la décomposition témoin obtenue en présence de tampon uniquement.
Figure 2
La figure 2 représente la mesure de l'efficacité catalytique (kcat/Km) en fonction du pH pour la SAH et la SAB vis-à-vis de la décomposition du 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole. L'axe des abscisses représente le pH, l'axe des ordonnées représente la valeur du rapport
9 1 1 koat m (xlO M" .min" ). La courbe représentée par des cercles noirs correspond à la SAB et la courbe représentée par ces carrés blancs correspond à la SAH.
Figure 3
La figure 3 représente l'inhibition de l'activité catalytique de la SAB et de la SAH par le nonanoate. L'axe des abscisses représente la concentration en nonanoate (en μM), Taxe des ordonnées représente l'activité catalytique résiduelle de la SAB et de la SAH (en pourcentage de l'activité catalytique maximale). La courbe représentée par les carrés blancs correspond à la SAH, la courbe représentée par les cercles noirs correspond à la SAB.
Figure 4
La figure 4 représente Tinhibition de l'activité catalytique de la SAB par le pyridoxal phosphate (PLP). L'axe des abscisses représente la concentration en PLP (en mM), Taxe des ordonnées représente l'activité catalytique résiduelle de la SAB (en pourcentage de l'activité catalytique maximale).
Figure 5
La figure 5 représente l'inhibition de l'activité de décomposition du 4-(p- nitrophénoxy)méthyl-isoxazole du sérum humain par le nonanoate. L'axe des abscisses représente le temps en minutes, l'axe des ordonnées représente la DO à 405 nm. La courbé représentée par des carrés noirs correspond à la cinétique de décomposition du 4-(p- nitrophénoxy)méthyl-isoxazole par du sérum humain, la courbe représentée par des cercles blancs correspond à la cinétique de décomposition du 4-(p-mtrophénoxy)méthyl-isoxazole par du sérum humain en présence de nonanoate (6 mM).
EXEMPLES
Exemple 1
Synthèse du 4-(^-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole
Le 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole a été synthétisé selon le schéma réactionnel suivant
(2)
36 %
(8)
Brièvement, les réactions suivantes ont été effectuées :
- réaction a : du propanai (1) (22 mL, 0,30 mol) a été ajouté goutte à goutte à une solution de CaCl2 (2,79 g, 25 mmol, 0,09 équivalents (éq.)) dans 34 mL d'éthanol (0,58 mol, 1,9 éq.) à 0°C ; après 2 jours à température ambiante puis décantation, la phase supérieure a été recueillie et lavée trois fois avec de l'eau puis séchée sur K2CO3 ; la purification du brut réactionnel par distillation sous pression réduite (température d'ébullition (Ta,) 63 °C, pression (P) 100 mmHg) a permis d'obtenir 9,39
g d'éthylacétaldéhyde (2) sous la forme d'une huile incolore avec un rendement de 49% ; une caractérisation RMN du produit obtenu a été effectuée ; RMN 1H (200 MHz, CDC13) : δ=0,91 (t, 3H, H ; 1,21 (t, 6H, H5, H5') ; 1,59 (m, 2H, H2) ; 3,41-3,72 (q, 4H, BU, H4') ; 4,41 (t, 1H, H3) ; RMN 13C (50 MHz, CDC13) : δ=8,7 (Q) ; 15,1 (C5) ; 26,4 (C2) ; 60,7 (C4) ;103,9 (C3).
réaction b : dans un ballon ont été introduits successivement de T anhydride phosphorique (26,5 g, 0,19 mol, 1,2 éq.), de la quinoline (20 g, 0,155 mol, 1 éq.) puis l'éthylacétaldéhyde (2) (20,47 g, 0,155 mol) ; après 15 min. sous agitation magnétique, l'éthyl-1-propényl éther (3) a été distillé in situ (Téb=40-60°C, P=760 mmHg) et a été obtenu sous la forme d'une huile incolore avec un rendement de 83% (11,02 g) ; RMN 1H (200 MHz, CDC13) : δ=l,23 (t, 3H, H5) ; 1,56 (d, 3H, H ; 3,76 (q, 2H, H4) ; 4,35 (m, 1H, H2) ; 5,92 (d, 1H, H3) ; RMN 13C (50 MHz, CDC13) : δ=8,87 (C5) ; 15,20 (Ci) ; 26,49 (C4) ; 60,76 (C2) ; 103,99 (C3) ;
réaction c : à 11,14 ml d'orthoformiate d'éthyle (67 mmol, 0,80 éq.) a été ajouté de Tétherate de trifluoroborane (0,04 mL, 0,04 mmol, 5.10"4 éq.) et la solution a été chauffée à 40°C ; à cette solution a été ajouté un mélange d'éthyl- 1-propényl éther (3) (9,28 mL, 84 mmol) et d'orthoformiate d'éthyle (11,14 mL, 67 mmol, 0,8 éq.) ; après refroidissement à température ambiante, la solution a été lavée avec une solution aqueuse de bicarbonate de sodium 10%, séchée sur MgSO4 puis concentrée sous pression réduite ; la distillation du brut réactionnel sous pression réduite (Téb=70°C, P=17 mmHg) a permis d'obtenir le produit désiré sous la forme d'une huile incolore avec un rendement de 36% (6,99 g) ; RMN 1H (200 MHz, ÇDC13) : δ=0,92 (d, 3H, H0 ; 1,17 (t, 12H, H5, H5', H5", H5'") ; 1,98 (m, 1H, H2) ; 3,47 (q, 8H, H,, EU', BU", HV") ; 4,40 (d, 2H, H3) ; RMN 13C (50 MHz, CDC13) : δ=7,81 (Ci) ; 15,29 (C5) ; 40,66 (C2) ; 62,77 (C4) ; 104,01 (C3) ;
réaction d : 132 mmol (31 g) de diéthylacétaldéhyde (4) ont été traités par 159 mmol (11,05 g, 1,18 éq.) d'hydroxylamine dans 80 ml d'eau en présence de 3 ou 4 gouttes de H2SO4 concentré, durant 8 heures à reflux ; le mélange a ensuite été refroidi et une solution aqueuse saturée de chlorure de cadmium a été ajoutée ; le mélange a été filtré sur Bϋchner et le précipité recueilli a été mis en solution dans 15 mL d'eau ; après distillation de la solution eau-4-méthyl-isoxazole (5), le distillât a été extrait trois fois
avec de T éther diéthylique et la phase organique a été séchée sur chlorure de calcium ; la distillation du brut réactionnel a permis d'obtenir le 4-méthyl-isoxazole (5) sous la forme d'une huile incolore avec un rendement . de 73% (8 g) ; la température d'ébullition (Téb) mesurée était de 105°C à une pression (P) de 760 mmHg ; les données de RMN 1H (200 MHz, CDC13) donnent δ=20,7 (s, 3H, H6) ; 8,12 (s, 1H, H3) ; 8,18 (s, 1H, H5) et les données de RMN 13C (50 MHz, CDC13) donnent δ=6,73 (C6) ; 113,64 (C4) ; 151,1 (C3) ; 154,55 (C5) ;
réaction e : à une solution de N-bromosuccinimide (2,41 mmol, 0,352 g, 1 éq.) et de 4- méthyl-isoxazole (5) (2,41 mmol, 0,200 g) dans 2,1 mL de tétrachlorure de carbone sous azote a été ajouté de razodiisobutyronitrile (AIBN) (0,24 mmol, 4,7 mg, 0,1 éq.) ; le mélange a été chauffé à reflux pendant 8 à 10 heures puis refroidi à 0°C et filtré. Le filtrat a été concentré puis distillé sous pression réduite (Téb=l 50°C, P=8 mmHg) afin d'obtenir le 4-bromométhyl-isoxazole (6) sous la forme d'une huile incolore avec un rendement de 44% (0,172 g) ; RMN 1H (200 MHz, CDC13) : δ=4,34 (s, 2H, H6) ; 8,32 (s, 1H, H3) ; 8,45 (s, 1H, H5) ;
réaction f : une solution de 4-bromométhyl-isoxazole (6) (10,1 mmol, 1 g) dans 10 mL d'eau a été laissée à reflux pendant 16 h. Après refroidissement à température ambiante, le mélange réactionnel a été extrait 3 fois par de T éther diéthylique puis la phase organique a été décantée, séchée sur MgSO4 et concentrée sous pression réduite ; le 4-hydroxyméthyl-isoxazole (7) a ainsi été obtenu sous la forme d'une huile incolore avec un rendement de 32% (0,2 g). RMN 1H (200 MHz, CDC13) : δ=4,65 (s, 2H, H6) ; 8,31 (s, 1H, H3) ; 8,41 (s, 1H, H5) ; ,,
réaction g : cette réaction est une réaction de Mitsunobu ; à une solution de 4- hydroxyméthyl-isoxazole (7) (2 mmol ; 0,2 g), de triphénylphosphine (4 mmol, 1 g, 2 éq.) et de p-nitrophénol (8) (4 mmol, 0,56 g, 2 éq.) dans 2 mL de tétrahydrofurane anhydre à 0°C a été ajouté du diéthylazodicarboxylate (4 mmol, 0,636 mL, 2 éq.) ;après 30 minutes de réaction à 0°C, le milieu réactionnel a été mis 5 heures à température ambiante et a été ensuite concentré sous pression réduite ; après extraction (3 fois) par de Téther diéthylique puis filtration sur Bϋchner, la phase organique a été lavée par de l'eau, séchée sur MgSO4 et concentrée sous pression réduite ; la purification du brut réactionnel par chromatographie flash sur colonne de silice a
permis d'obtenir le produit désiré (308 mg) avec un rendement de 70%». RMN 1H (200 MHz, CDC13) : δ=4,34 (s, 2H, H6) ; 8,34 (s, 1H, H3) ; 8,53 (s, 1H, H5) ; 8,10 (d, 2Har) ; 6,88 (d, 2Har) ;
Diverses adaptations de ce protocole ont été mises en œuvre :
a. Les réactions f et g ont été remplacées par une seule étape, comme cela est décrit ci- après ; à une solution de p-nitrophénol (430 mg, 3,1 mmol) et de carbonate de potassium (210 mg, 1,54 mmol) dans du DMF anhydre (2,5 mL), est ajoutée goutte à goutte une solution de 4-bromométhyl-isoxazole dans du DMF anhydre (2,5 mL). Le mélange est agité 2 heures à température ambiante. La solution est ensuite diluée avec de l'eau (10 mL) et extraite avec du CH2C12. La phase organique est séchée sur MgSO4, concentrée sous pression réduite, et purifiée par chromatographie flash (CH2C12) pour donner le 4-(p-rritrophénoxy)méthyl- isoxazole (80 mg, 30%).
b. Lors de la réaction f, la réaction peut être réalisée (i) en présence d'azoture de sodium dans du N,N-diméthylformamide à température ambiante pendant 12 heures suivie du traitement de Tazoture formé avec de la triphénylphosphine dans un mélange eau/tétrahydrofurane en proportion 1/9 à température ambiante pendant 20 heures ou (ii) avec de l'hydrogenosulfide de sodium à température ambiante pendant 12 heures, afin de former respectivement du 4-aminométhyl-isoxazole (10) et du 4-thiométhyl-isoxazole (11).
c. Lors de la réaction g, le produit (7) peut être remplacé par un autre composé comportant une fonction hydroxyle, tel que le phénol, Torthonitrophénol, l'orthoflurophénol, ou plus particulièrement l'oestradiol (12), la défériprone (13), le 4-hydroxyméthylphénol (14) pour former respectivement les produits (15), (16), et (17).
Ri : CH
3, (CH
2)
2OH, (CH
2)
3OH
(12) (13) (14)
(15) (16) (17)
L'insuline peut également être modifiée selon la réaction g par le biais des groupements hydroxyles portés par ses 4 tyrosines.
Le composé (17), après activation par le chloroformiate de paranitrophénol, peut ensuite être utilisé notamment pour se lier à des molécules comportant des fonctions hydroxyles ou aminés libres telles que Foestrone (18) pour former le composé (19) ou la daunorubicine (20) pour former le composé (21) ci-dessous. Brièvement, une solution de composé (17) et 4- nitrophénylchlorofomate est chauffée à 60°C durant 1 heure en présence de 1,4-dioxane pour former le composé (17') ; ensuite une solution de composé (18) ou de composé (20) (1 éq.) et de composé (17') (1 éq.) sont agités durant 15 min à température ambiante dans du N,N'- diméthyl-formamide en présence de triéthylamine (1,5 éq.). La solution est alors diluée avec de l'eau et le produit obtenu (19) ou (21) est extrait à F éther.
(20) (21 )
d. Enfin, pour les composés comprenant un groupement hydroxyle décrits ci-dessus (ROH), les étapes f et g peuvent être remplacées par le protocole suivant ; à une solution de ROH (1 éq) et d'oxyde d'argent Ag2O (2 éq.) dans l'acétonitrile (2,5 mL), est ajoutée goutte à goutte une solution de 4-bromométhyl-isoxazole dans l'acétonitrile (2,5 mL). Le mélange est agité 24 heures à température ambiante. La solution est ensuite filtrée, évaporée et le résidu repris dans du CH2C12. La solution est lavée à l'eau, puis la phase organique est séchée sur MgSO4) concentrée sous pression réduite, et purifiée par chromatographie flash (CH2C12) pour donner le dérivé correspondant du méthyl-isoxazole (RO- méthyl-isoxazole).
Exemple 2
Décomposition du 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole par les sérum albumines in vitro
Il a été mis en évidence, de manière inattendue, que les sérum albumines catalysaient la libération du -nitrophénol à partir du 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole.
Le 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole (250 μM) a été mis en présence de sérum albumine humaine (SAH, 10 μM) ou bovine (SAB, 10 μM) à 25°C, et la libération de p- nitrophénol a été suivie au cours du temps par lecture de la densité optique (DO) à 405 nm (voir Figure 1). Les résultats obtenus indiquent que dans ces conditions la quantité de p- nitrophénol libérée est proportionnelle au temps écoulé et que sa vitesse de libération est de 0,13 μM min en présence de SAH, 0,15 μM/min en présence de SAB et de 0,003 μM/min en absence d'albumines.
L'efficacité catalytique des albumines sériques a ensuite été étudiée entre pH 7,0 et 11,5.
L'efficacité catalytique (rapport kcat/Km) de la SAH (15 μM) et de la SAB (15 μM) vis-à-vis du substrat 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole a été déterminée, selon des méthodes bien connues de l'homme de Fart, à faible concentration en substrat (100, 150 et 200 μM), en suivant la libération du j?-nitrophénol par spectrophotométrie à 405 nm, en fonction du pH, à l'aide des tampons suivants : phosphate (pH 7-8 et 11-11,5), bicine (pH 8- 9), et carbonate (pH 9-11), utilisés à la concentration de 30 mM en présence de NaCl (150 mM). Les résultats obtenus sont présentés dans la Figure 2. L'ajustement des données à l'équation kcat/Km = (kcat/Km)max/(l+10 Ka"pH) a permis de déterminer un (kcat/Km)rnax de 3,2.102 M"1.min"1 et un pKa de 10,6 pour la SAB, ainsi qu'un (kcat Krαhnax de 3,5.102 M"1.min"1 et un pKa de 10,7 pour la SAH.
Globalement les résultats obtenus indiquent que la réaction est plus efficace à pH basique. L'analyse de la Figure 2 suggère la participation à la catalyse de la forme déprotormée de résidus possédant un pKa de 10,6 pour la SAB et de 10,7 pour la SAH, ce qui semble correspondre au groupement aminé de résidus lysine ou à lg. fonction hydroxyle de résidus tyrosine qui pourraient jouer le rôle de base générale dans la catalyse.
Afin d'identifier les sites responsable de cette catalyse, des tests d'inhibition par l'acide nonanoïque (HOOC-(CH2)7-CH3) et le pyridoxal phosphate (PLP) ont été réalisés.
De la SAH (15 μM) et de la SAB (15 μM) ont été incubées en tampon bicine pH 9,0, NaCl 150 mM en présence de concentrations variables de nonanoate (0 à 300 μM) durant 30 min. La libération du -nitrophénol à partir du 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole (200 μM) a alors été suivie par spectrophotométrie à 405 nm (Figure 3) sur 60 min à 25°C. Ces tests montrent que l'activité de décomposition du 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole est complètement inhibée par le nonanoate tant pour la SAH que pour la SAB.
Les acides gras à longue chaîne, tel que le nonanoate, interagissent avec les albumines sériques au niveau de leurs différents sites d'interaction hydrophobes. Cela indique que la catalyse de cette réaction a lieu au niveau d'un seul ou des deux sites IIA et IDA (Carter et Ho, Adv. Protein Chem. (1994) 45:153-203) de ces deux protéines, sites où se déroule aussi l'élimination de Kemp sur le 5-nitro-benzisoxazole (Hollfelder et al. J. Am. Chem. Soc. (2000) 122:1022-1029). Des résidus lysine et arginine interagissent au sein de ces sites avec de nombreuses molécules anioniques.
Afin de mieux identifier la nature des résidus impliqués dans la catalyse, des tests d'inhibition de l'activité par le pyridoxal phosphate ont été réalisés sur la SAB. Le PLP est un inhibiteur covalent qui permet d'identifier l'intervention de résidus lysine dans la catalyse (Hollfelder et al, J. Am. Chem. Soc. (2000) 122:1022-1029). En effet, la fonction aldéhydique du pyridoxal phosphate réagit avec la chaîne latérale d'un résidu lysine pour former un complexe covalent.
De la SAB (15 μM) a été incubée dans un tampon bicine 50 mM pH 9,0, NaCl 150 mM en présence de concentrations variables de PLP (0 à 1 mM) durant 10 h à 20°C à l'obscurité. Le 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole a alors été ajouté et la libération du p- nitrophénol a été suivie par spectrophotométrie à 405 nm (Figure 4) durant 60 min à 25°C. Ces tests d'inhibition montrent que 70 % de l'activité de la SAB est vraisemblablement portée par un résidu lysine, probablement la lysine 222 du domaine IIA de la protéine.
Exemple 3
Décomposition du 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole par du sérum humain
La décomposition du 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole a éljé étudiée dans du sérum humain dans des conditions proches des conditions physiologiques : 250 μM de 4-(p- nitrophénoxy)méthyl-isoxazole ont été incubés dans du sérum humain à pH 7,7 à 25°C en présence ou en absence de 6 mM nonanoate. La libération du -nitrophénol a été suivie à 405 irai (Figure 5). L'inhibition totale de l'activité de décomposition par le nonanoate dans le sérum humain montre que le 4-(p-nitrophénoxy)méthyl-isoxazole est stable en conditions physiologiques et que seule la SAH est responsable de sa dégradation. Par ailleurs, en absence d'inhibiteur et dans les conditions de l'expérience la vitesse de dégradation dans le sérum humain est de 0,28 μM/min.