Pallado-catalysed reactions applied to the synthesis of ligands of GPCRs neuropeptides (NPFF1/2, GPR54) : peptidomimetics and polysubstituted pyridines

Les récepteurs du neuropeptide FF (NPFF) et GPR54 font partie d’une sous-famille de récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) de neuropeptides, qui présentent dans la partie C-terminale une même séquence Arg-Phe-NH2. Ce motif dipeptidique a servi initialement à concevoir des ligands nanomolaires des R-NPFF. Cette même approche a été reprise pour développer des ligands agonistes de GPR54 en optimisant la partie N-terminale du dipeptide (synthèse de dérivés de N-(4-phénylacétylen) phénylcarbonyl Arg-Trp-NH2 par une réaction de Sonogashira sur support solide). Plusieurs composés peptidomimétiques de la séquence Arg-Phe ont aussi été synthétisés (gemdiaminals, pipérazinones, imidazole 4-carboxamides, indole-2-carboxamides). Certains d’entre eux ont montré une affinité comparable à celle de leurs analogues en série dipeptides. Un dérivé de 2-N-acylamino-3-cyanopyridine a été identifié comme hit, puis optimisé par les chercheurs des laboratoires Takeda. Ce composé se lie puissamment et sélectivement à GPR54 (Ki~5nM). Cependant le mode d’interaction de cette pyridine polyfonctionnelle n’est pas connu, et a nécessité la mise au point de nouvelles approches faisant appel aux réactions pallado-catalysées(Suzuki-Miyaura, Sonogashira, Buchwald-Hartwig). L’analyse RSA conduit à l’hypothèse d’un mode d’interaction complexe mettant en jeu un système électronique particulier incluant un cortège de liaisons hydrogène intramoléculaires impliquant l’azote sp2 de la pyridine, les deux groupements accepteurs-donneurs de liaison hydrogène en position 2 et 6 et le groupe cyano en position 3. La stratégie méthodologique développée dans le cadre du projet pharmacochimique a pu être appliquée avec succès pour la première synthèse connue à ce jour d’une pyridine pentasubstituée portant cinq aromatiques différents, et nécessitant un contrôle régiosélectif et séquentiel de cinq réactions de Suzuki-Miyaura. Cette approche est modulable et pourra être appliquée à la synthèse de nouvelles pyridines polysubstituées/fonctionnalisées pour la synthèse de nouveaux pharmacophores.Neuropeptide FF (NPFF) receptors and GPR54 belong to a sub-class of G protein coupled receptors (GPCR’s) of neuropeptides containing in their C-terminal part the same dipeptidic Arg-Phe-NH2 fragment. This motif served initially for designing nanomolar ligands of NPFF-R. A similar approach was also used in this work for developing agonists dipeptides acting at GPR54, after structural optimization of the dipeptide N-acyl part (solid phase synthesis of N-(4-phenylacetylen)phenylcarbonyl Arg-Trp-NH2 by Sonogashira reaction). Several series of Arg-Phe peptidomimetics were also synthesized (gem-diaminals, piperazinones, imidazol-4-carboxamides, indol-2-carboxamides). Some of them presented affinity profiles similar to those obtained with the corresponding N-acyl RFamides. A non peptidic compound deriving from 2-N-acylamino-3-cyanopyridine was recently identified as a hit, which was further optimized by Takeda laboratories. This compound binds potently to GPR54 (Ki~5nM). However the mode of interaction of this polyfunctional pyridine within the active site of GPR54 is poorly understood. We investigated more structural analogues by means of palladocatalyzed reactions (Suzuki-Miyaura, Sonogashira, Buchwald-Hartwig). SAR analysis highlighted a complex mode of interaction of this series of compounds, involving a set of intramolecular hydrogen bond acceptor-donor systems between pyridine sp2 nitrogen, and the two fragments on position 2 and 6 of the pyridine. In addition the cyano group may be also involved as inducer of a specific electronic current along the main core of the molecule. The strategy developed for the design and synthesis of novel ligands deriving from pyridine could also be applied with success for the first synthesis known to date of a pentasubstituted pyridine bearing five different aromatic rings by means of a five Suzuki-Miyaura reactions. This approach is versatile and will be applied in the future for providing novel polysubstituted/functionalized pyridinecompounds as novel pharmacological agents