Synthesis of naphthoquinones related to lapachol and ß-lapachone. Evaluation as antitumor agents

Este trabajo de tesis describe la síntesis de naftoquinonas relacionadas a las quinonas naturales lapachol y β-lapachona, que presentan una amplia variedad de actividades biológicas entre las cuales se destaca su actividad antitumoral. El fin fue lograr compuestos con acción citotóxica mejorada y poder determinar los requerimientos estructurales de este tipo de quinonas, para facilitar así el racional desarrollo de nuevos compuestos específicos. Se llevó a cabo la síntesis de 1,2 y 1,4-naftoquinonas dihidropirano y dihidrofurano con modificaciones en el anillo aromático, principalmente con la introducción de un grupo hidroxilo. En primer lugar se obtuvieron derivados hidroxilados de lapachol y dunniol, para luego mediante reacciones de ciclación adecuadas obtener las naftoquinonas tricíclicas deseadas. Se exploraron distintas metodologías para lograr una síntesis más eficiente de los hidroxilapacholes de interés. Con el fin de sintetizar el derivado 10-hidroxi-β-lapachona mediante la ciclación de 5-hidroxilapachol en medio ácido, se realizó una amplia búsqueda de condiciones, que luego fue extendida hacia la síntesis eficiente de derivados de β- lapachona sustituidos en el anillo aromático. En dicho contexto se ensayó la reacción de ciclación en distintas condiciones ácidas de derivados de lapachol sustituidos en C-5 por diferentes grupos funcionales, con el fin de esclarecer la influencia de dichos sustituyentes y del ácido utilizado en los productos obtenidos. Los compuestos sintetizados en esta tesis fueron evaluados como agentes antiproliferativos contra un panel representativo de cuatro líneas celulares de tumores sólidos humanos. En función de la actividad biológica se establecieron relaciones de estructura-actividad para el diseño y síntesis de nuevos compuestos con actividad mejorada. El compuesto 7-hidroxi-β-lapachona resultó ser el más activo presentando mejor actividad que el compuesto líder β-lapachona.This thesis describes the synthesis of naphthoquinones related to the natural quinones β-lapachone and lapachol, featuring a wide variety of biological activities among which highlights its antitumor activity. The aim was to obtain compounds with enhanced cytotoxic activity and to shed light on the structural requirements of these quinones, thereby facilitating the rational development of new specific compounds. The synthesis of 1,2-and 1,4-naphthoquinones fused to dihydropyran and dihydrofuran rings carrying modifications on the aromatic ring, mostly the introduction of a hydroxyl group, was performed. First hydroxylated derivatives of dunniol and lapachol were obtained and then, by appropriate cyclization reactions, the desired tricyclic naphthoquinones were synthesized. Different methodologies were explored to achieve a more efficient synthesis of hydroxylapachol analogues. In order to synthesize 10-hydroxy-β-lapachone by cyclization of 5- hydroxylapachol in acid media, an extensive search of reaction conditions was carried out, which was later extended for the efficient synthesis of β-lapachone derivatives substituted on the aromatic ring. In this context the cyclization reaction of lapachol derivatives substituted at C-5 by different moieties, was tested under different acidic conditions in order to elucidate the influence of these substituents and the acid employed. The compounds obtained in this thesis were evaluated as anti-proliferative agents against a representative panel of four cell lines of human solid tumors. According to the biological activity, structure-activity relationships were established aimed at the design and synthesis of new compounds with improved activity. The compound 7-hydroxy-β-lapachone was the most active showing better activity than the lead compound β-lapachone.Fil:Bonifazi, Evelyn Lucía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina