Síntese de novos conjugados de S- e N,S-heterociclos-dipéptidos potencialmente antitumorais: formação e caraterização de um hidrogel

Abstract

A conjugação de um heterociclo bioativo com péptidos biocompatíveis vai atuar como uma restrição conformacional, sendo usada para preparar conjugados de heterociclo-péptidos, com atividade biológica e reconhecimento celular aumentados. Neste trabalho, foram sintetizados conjugados de heterociclo-dipéptidos, usando S- (benzo[b]tiofeno) e N,S- (tieno[2,3-b]piridina e tieno[2,3-b]quinolina) heterociclos como grupos potencialmente antitumorais e N-protetores de dipéptidos de L-Phe-L-Phe e de L-Phe-L-Leu. Prepararam se os ácidos tieno[2,3-b]piridina-2-carboxílico e tieno[2,3-b]quinolina-2-carboxílico, como componentes de acoplamento, a partir das reações da 2-cloro-piridina-3-carbaldeído e 2-cloro-quinolina-3-carbaldeído, respetivamente, com tioglicolato de metilo em meio básico, formando anéis de tiofeno fundidos, substituídos com éster metílico na posição 2, que foram depois hidrolisados. O ácido benzo[b]tiofeno-2- carboxílico foi adquirido comercialmente. O acoplamento dos ácidos carboxílicos heterocíclicos com sais de trifluoroacetato de L-fenilalanil-L-fenilalaninato de etilo e de L-fenilalanil-L-leucinato de etilo ocorreu usando HBTU e Et3N, tendo originado os correspondentes ésteres etílicos, que foram hidrolisados aos ácidos carboxílicos correspondentes – N-(tieno[2,3-b]piridina-2-carbonil)-L-fenilalanil-L-fenilalanina, N- (tieno[2,3-b]quinolina-2-carbonil)-L-fenilalanil-L-fenilalanina, N-(benzo[b]tiofeno-2-carbonil)-L-fenilalanil-L fenilalanina, N-(tieno[2,3-b]piridina-2-carbonil)-L-fenilalanil-L-leucina, N-(tieno[2,3-b]quinolina-2-carbonil)- L-fenilalanil-L-leucina e N-(benzo[b]tiofeno-2-carbonil)-L-fenilalanil-L-leucina. Os conjugados heterociclo dipéptido (ésteres e ácidos) foram completamente caraterizados por p.f., 1H, 13C RMN e massa de alta resolução no ião [M+H]+ . Péptidos pequenos protegidos com núcleos aromáticos no N-terminal mostraram originar hidrogéis peptídicos supramoleculares bioativos, biocompatíveis e biodegradáveis. Deste modo, os seis conjugados preparados, com o ácido carboxílico livre, foram submetidos a estudos de gelificação em água, pelo método de abaixamento de pH, usando glucono-δ-lactona. Apenas o conjugado de benzo[b]tiofeno com L-Phe-L-Phe formou um hidrogel, com concentração crítica de 0,15 wt% e pH final de 6,85, que foi caraterizado por STEM, formando uma rede 3D de fibras entrelaçadas (espessura média de 17 nm), e reologia, mostrando um comportamento viscoelástico semelhante à matriz extracelular de alguns tecidos humanos.

The conjugation of a bioactive heterocycle with biocompatible peptides will act as a conformational constraint, which is used to prepare heterocycle-peptide conjugates with increased biological activity and cellular recognition. In this work, heterocycle-dipeptide conjugates were synthesized using S- (benzo[b]thiophene) and N,S- (thieno[2,3-b]pyridine and thieno[2,3-b]quinoline) heterocycles as potentially antitumor and N protective groups of L-Phe-L-Phe and L-Phe-L-Leu dipeptides. The thieno[2,3-b]pyridine-2-carboxylic acid and thieno[2,3-b]quinoline-2-carboxylic acid precursors were prepared as coupling components from the reactions of 2-chloro-pyridine-3-carbaldehyde and 2-chloro-quinoline-3-carbaldehyde, respectively, with methyl thioglycolate in a basic medium, forming fused thiophene rings, substituted with methyl esters in position 2, that were hydrolyzed. Benzo[b]thiophene-2-carboxylic acid was obtained commercially. Coupling of heterocyclic carboxylic acids with trifluoroacetate salts of ethyl L-phenylalanyl-L phenylalaninate and of ethyl L-phenylalanyl-L-leucinate took place using HBTU and Et3N, giving rise to the corresponding ethyl esters, which were hydrolyzed to the carboxylic acids – N-(thieno[2,3-b]pyridine-2- carbonyl)-L-phenylalanyl-L-phenylalanine, N-(thieno[2,3-b]quinoline-2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L phenylalanine, N-(benzo[b]thiophene-2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L-phenylalanine, N-(thieno[2,3-b]pyridine 2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L-leucine, N-(thieno[2,3-b]quinoline-2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L-leucine and N- (benzo[b]thiophene-2-carbonyl)-L-phenylalanyl-L-leucine. The heterocycle-dipeptide conjugates (esters and acids) were fully characterized by m.p., 1H, 13C NMR and high-resolution mass in the [M+H]+ ion. Small peptides with aromatic nuclei at the N-terminus have been shown to yield bioactive, biocompatible and biodegradable supramolecular peptide hydrogels. Thus, the six conjugates prepared, with free carboxylic acids, were subjected to gelation studies in water, by the pH lowering method, using glucono-δ-lactone. Only the conjugate of benzo[b]thiophene with L-Phe-L-Phe formed a hydrogel, with a critical concentration of 0.15 wt% and final pH 6,85, which was characterized by STEM, forming a 3D fiber network (average thickness of 17 nm), and rheology, showing a viscoelastic behavior similar to the extracellular matrix of human tissues.