Synthesis of new derivatives of 1,1-dioxo-1,2-benzothiazol-3-one as potential multi-target-directed ligands

W części teoretycznej pracy zostały omówione podstawowe informacje dotyczące choroby Alzheimera: epidemiologia, patomechanizm choroby oraz leki obecnie stosowane w terapii. Następnie zostały opisane główne cele biologiczne w poszukiwaniu potencjalnych leków ze szczególnym uwzględnieniem cholinoesteraz. Na podstawie literatury z dwóch ostatnich lat przedstawione zostały idee poszukiwania nowych struktur opartych głównie na donepezilu wraz z przykładami zsyntetyzowanych potencjalnych leków. Największą grupę związków stanowiły ligandy wielofunkcyjne mogące oddziaływać jednocześnie na kilka celów biologicznych.W ramach badań własnych otrzymano serię heterodimerycznych związków: 2-fluoro oraz 3-chloro N-benzyloaminoalkilowych pochodnych 1,1-diokso-1,2-benzotiazol-3-onu mających hamować cholinoesterazy, a także potencjalnie hamować agregację β amyloidu. Synteza składała się z 3 etapów:1.Synteza soli sodowej sacharyny2.Synteza bromopochodnych N-alkilosacharyny 3.Synteza 2-fluoro oraz 3-chloro-N-benzyloaminowych pochodnych N-alkilosacharynyOtrzymano 6 finalnych związków zawierających układ sacharyny połączony łącznikiem alkilowym o długości łańcucha od 5 do 7 atomów węgla. Następnie wszystkie pochodne zostały przebadane w spektrofotometrycznym teście Ellmana w celu oznaczenia zdolności hamowania acetylocholinoesteraz. Dla dwóch związków o najniższej wartości IC50 wykonano także fluorymetryczny test tioflawinowy mający określić stopień inhibicji agregacji β amyloidu. Otrzymana seria związków wykazała aktywność hamującą EeAChE w zakresie 0,069-1,150 µM oraz EqBuChE w zakresie 2,459- 6,535 µM. Związki 5 i 6 hamowały powstawanie agregatów β amyloidu w stopniu wynoszącym 12,27 % oraz 16,54 % w stężeniu wynoszącym 10 µM. Z przedstawionej grupy związków najbardziej obiecującą pochodną okazał się związek 6 z łącznikiem pięciowęglowym oraz zawierający atom chloru w pozycji 3 N-benzyloaminy, który jest selektywnym inhibitorem AChE o aktywności zbliżonej do donepezilu (IC50 = 69 nM), a także wykazuje on dodatkowo właściwości hamujące agregację.The theoretical part of the thesis contains basic information about Alzheimer’s disease: the epidemiology, the pathomechanism and drugs used currently in the therapy of AD. The major biological targets used in searching for potential drugs were shown especially cholinesterases. The review of literature from last two years was described new concepts of developing drugs based on the structure of donepezil. The most popular were multi target directed ligands (MTDL) which can interact simultaneously with several biological targets.Author’s own research involved a synthesis of a new series of heterodimeric 2-fluoro and 3-chloro-N-benzylamine derivatives of 1,1-dioxo-1,2-benzothiazol-3-one with potential a cholinesterase inhibitory and anti Aβ aggregation activity. The synthesis included three steps:1.Synthesis of sodium saccharin2.Synthesis of bromo derivatives of N-alkyl-1,1-dioxo-1,2-benzothiazol-3-one3.Synthesis of 2-fluoro, 3-chloro-N-benzylamine derivatives of N-alkyl-1,1-dioxo-1,2-benzothiazol-3-oneThe six final compounds containing the alkyl chain with 5 to 7 carbon atoms were synthesized and then tested in the Ellman’s assay, in order to determine their inhibitory activity against cholinesterase. For two compounds with the lowest IC50 value thioflavin T (ThT) fluorometric assay was performed to determine their inhibition of β amyloid aggregation.Series of compounds showed inhibitory activity of EeAChE in the range of 0.069-1.150 µM and EqBuChE in the range of 2.459-6.535 µM. Compounds 5 and 6 inhibited the self-induced Aβ aggregation at 12.27 % and 16.54 % at a concentration of 10 µM. The most promising was the compound 6 with the 6-carbon linker and chlorine atom at position 3 of the N benzylamine, which is a selective inhibitor of AChE activity similar to donepezil (IC50 = 69 nM) and had β amyloid anti aggregation activity