Synthesis of thiocarbonyl analogues of histamine H4 receptor antagonists

Celem niniejszej pracy magisterskiej była synteza serii N-(4-metylo)piperazynowych tioamidowych pochodnych indolu jako potencjalnych ligandów receptora H4 histaminowego (H4R) oraz przeprowadzenie modelowania homologicznego powyższego receptora w celu zadokowania w nim zaplanowanych związków końcowych. We wstępie przedstawiono ogólne informacje na temat histaminy i receptorów histaminowych, ze szczególnym uwzględnieniem receptora H4. Następnie scharakteryzowano pierwszego odkrytego antagonistę H4R – związek JNJ-7777120 i przedstawiono analizę zależności struktura-aktywność jego pochodnych wobec receptora H4 histaminowego oraz szlaku β-arestynowego, którego charakterystyka została zawarta w omawianej części. Opisano również potencjalne medyczne zastosowania antagonistów receptora H4.W ramach badań własnych otrzymano 7 z 9 zaplanowanych związków będących tioamidowymi pochodnymi indolu oraz 14 produktów pośrednich. Produkty końcowe otrzymano w wyniku siarkowania odpowiednich amidów przy użyciu odczynnika Lawessona lub w wyniku dekarboksylacyjnej tioamidacji odpowiedniego kwasu. Trzy związki wymagały przeprowadzenia syntezy wieloetapowej, która uwzględniała między innymi reakcje diazowania, redukcji utworzonej soli diazoniowej, cyklizacji z wykorzystaniem kwasu polifosforowego, hydrolizy zasadowej estrów oraz syntezę amidów. Do analizy czystości oraz tożsamości otrzymanych związków wykorzystano pomiar temperatury topnienia oraz metody spektralne i chromatograficzne, takie jak TLC, 1H NMR, LC-MS. Otrzymane w ramach pracy magisterskiej produkty końcowe zostaną przekazane do wstępnych badań farmakologicznych w celu oszacowania ich powinowactwa do receptorów H4 histaminowych.W ramach modelowania molekularnego przeprowadzono proces modelowania homologicznego receptora H4 histaminowego w oparciu o strukturę krystaliczną receptora M2 muskarynowego (PDB ID: 3UON). Poprzez przeprowadzenie szeregu optymalizacji oraz korekt strukturalnych otrzymano finalny model o wartości AUC = 0,600 na krzywej ROC, do którego zadokowano zaplanowane w pracy produkty końcowe. Następnie wyniki ich interakcji z receptorem porównywano względem liganda wzorcowego JNJ-7777120.The main goal of this thesis was the synthesis of a series of N-(4-methyl)piperazine thioamide derivatives of an indole as potential histamine H4 receptor (H4R) ligands, as well as conducting homologous modelling of above-mentioned receptor in an effort to perform molecular docking of planned end compounds. In the introduction of the thesis, overall information about histamine and histamine receptors was presented with special regard to the H4 receptor. Next, the first discovered H4R antagonist – JNJ-7777120 was characterised and structure-activity relationship of its derivatives towards H4 receptor and β-arrestin signalling, characterisation of which was conducted in the discussed part, was analysed. Potential medical applications of H4 receptor antagonists were also described.In the experimental work, 7 out of the 9 planned compounds and 14 intermediates were obtained. Two methods were used for the synthesis of the final products: the sulfurization of appropriate amides by Lawesson Reagent and decarboxylative thioamidation of carboxylic acid. Three compounds were obtained by multistep synthesis which included, inter alia, formation of diazonium salt, its reduction, cyclization with the use of polyphosphoric acid, alkaline hydrolysis of esters and amide synthesis. The purity and identity of synthesised compounds were confirmed by melting point measurement as well as by spectral and chromatographic methods like TLC, 1H NMR and LC-MS. The final compounds synthesised in this work will be forwarted for to preliminary pharmacological examinations in order to evaluate their affinity towards histamine H4 receptors (H4R).In the experimental part of molecular modelling, homologous modelling of human histamine H4 receptor was conducted, based on the crystal structure of M2 muscarinic acetylcholine receptor (PDB ID: 3UON). By conducting a series of optimizations and structural corrections, the final model, characterised by AUC = 0,600 on the ROC curve, was obtained to which the computer-generated end compounds were docked. Results of their interactions with the receptor were compared with the reference ligand JNJ-7777120