Sintesi di derivati tetraidrochinazolinici e tetraidroindazolici quali nuovi inibitori di Anidrasi Carbonica

Le Anidrasi Carboniche, (CAs) sono una superfamiglia di metallo enzimi (in particolare, zinco-enzimi) molto diffusi negli organismi viventi, sia negli eucarioti che nei procarioti. Il loro compito, è quello di catalizzare l’interconversione dell’anidride carbonica in ione bicarbonato mediante l’aggiunta di una molecola di acqua secondo la reazione: CO2 + H2O ↔ HCO3- + H+. Ad oggi se ne conoscono sei distinte famiglie genetiche: α-, β-, γ-, δ-, ζ-, e η- CAs. Le α–CAs sono le più rappresentate nell’uomo, dove sono state identificate quindici differenti isoforme a diversa localizzazione cellulare. Il meccanismo catalitico delle α-CAs è conosciuto in dettaglio: il sito attivo è rappresentato dallo ione Zn(II) che è coordinato con tre residui di istidina e con una molecola d’acqua/ione idrossido. Quest’ultima costituisce la specie attiva, agendo come un potente nucleofilo. Le CAs svolgono un ruolo fondamentale in molti processi fisiologici oltre che patologici, rappresentando un target ideale per il trattamento di molte patologie. Gli isoenzimi CA svolgono varie ed importanti funzioni fisiologiche e fisio-patologiche relative alla respirazione e al trasporto della CO2/bicarbonato tra i tessuti metabolizzanti e i polmoni, al pH e all’omeostasi della CO2, alla secrezione di elettroliti in una varietà di tessuti/organi, alle reazioni biosintetiche, come la gluconeogenesi, la lipogenesi e l’ureogenesi (negli animali), alla fissazione della CO2 (nelle piante e alghe), alla tumorigenicità, alla crescita e virulenza dei vari patogeni, ecc... Le CAs vengono inibite principalmente da due classi di composti: gli anioni (tra cui molti carbossilati) complessanti il metallo e le sulfonammidi/sulfamati/sulfammidi. Le solfonammidi, andandosi a legare direttamente allo ione zinco nella cavità enzimatica, rappresentano la principale classe di inibitori delle CAs (CAIs) con svariate applicazioni in terapia, ad esempio come antiglaucoma a livello topico, anticonvulsivanti, antiobesità, antipanico e agenti antitumorali/strumenti diagnostici. Il problema principale che la ricerca si è trovata ad affrontare negli ultimi decenni, dato l’elevato numero di isoforme presenti e le loro molteplici implicazioni nei processi fisiologici, è stato quello di sintetizzare composti isoforma-selettivi in modo da esaltare gli effetti terapeutici e limitare gli effetti collaterali. Il gruppo di ricerca presso il quale ho svolto il mio lavoro di tesi ha recentemente descritto nuovi derivati triciclici contenenti lo scaffold benzotiopiranopirazolico e piridotiopiranopirazolico sul quale è stata inserita una funzione benzensulfonammidica in posizione 1 del nucleo pirazolico. Questi composti erano stati progettati quali analoghi rigidi di celecoxib e valdecoxib che, nati come inibitori selettivi della COX2, hanno mostrato di essere anche potenti inibitori delle CAs. La caratteristica principale dei derivati pirazolici ottenuti è risultata la predominante elevata inibizione dell’anidrasi carbonica umana (hAC) I e II mentre la loro attività inibitoria verso hCA III, IV, VA, VB, VI, VII, IX, XII, XIII, e XIV è risultata di due ordini di grandezza più bassa. La cristallografia a raggi X e studi di sovrapposizione hanno permesso di spiegare il profilo di inibizione delle pirazolo-solfonammidi. Successivamente sono state effettuate delle modifiche sui sistemi benzo- e pirido-tiopirano che ha portato da una parte allo spostamento della porzione benzen-solfonammidica dalla posizione 1 alla posizione 2 del nucleo pirazolico e dall’altra, alla sintesi degli omologhi superiori contenenti il nucleo pirimidinico al posto di quello pirazolico. Le modifiche effettuate hanno però dato risultati meno interessanti. Proseguendo le ricerche sono stati modificati gli scaffold principali (benzotiopirano e piridotiopirano) ed in particolare sono sintetizzati nuovi sistemi pirazolo-chinazolinici e pirimido-chinazolinici con la funzione benzensolfonammidica, direttamente legata in posizione 1 dell’anello pirazolico o legata in posizione 2 dell’anello pirimidinico per interposizione di un linker NH che potrebbe fornire un’ulteriore punto di interazione con il sito catalitico dell’enzima. In particolare lo scopo delle mia tesi è stato quello di sintetizzare sistemi semplificati dei derivati pirazolo- chinazolinici e pirimido-chinazolinici per ottenere i composti tetraidroindazolici e tetraidrochinazolici mantenendo comunque la funzione benzensolfonammidica direttamente legata in posizione 1 dell’anello pirazolico o legata in posizione 2 dell’anello pirimidinico