Investigations of synthesis and biological activity of new inhibitors of NAD+-dependent enzymes from paullones

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden selektive Inhibitoren NAD+-abhängiger Enzyme synthetisiert und auf ihre biologische Aktivität gegenüber der mitochon-drialen Malatdehydrogenase (mMDH) und humanen Sirtuinen getestet. Einige ausge¬wählte Vertreter wurden außerdem beim National Cancer Institut (NCI, USA) auf ihre antiproliferative Aktivität an humanen Krebszelllinien getestet. Ausgehend von Paullonen (7,12-Dihydroindolo[3,2-d][1]benzazepin-6(5H)-onen) wurde eine Substanzbibliothek von 5-Benzyl-7,12-dihydroindolo[3,2-d][1]benzazepin-6(5H)-onen synthetisiert und die Stoffklasse der 11H-Indolo[3,2-c]chinolin-6-carbonsäuren erschlossen. Die als Nebenreaktion entdeckte Ringkontraktion von Paullonen zu 11H-Indolo[3,2-c]chinolin-6-carbonsäuren bei Reaktion mit N-Hydroxybenzotriazol und Kontakt zu Luftsauerstoff wurde in dieser Arbeit ausführlich untersucht. So konnte für die Umlagerung des siebengliedrigen Benzazepinon-Ringgerüstes in das aromatische Chinolinsystem durch Reaktion der Paullone mit N-Hydroxyphthalimid, Cobalt(II)acetat und Sauerstoff ein Syntheseverfahren mit zufriedenstellenden Ausbeuten (30-70%) der gewünschten 11H-Indolo[3,2-c]chinolin-6-carbonsäuren etabliert werden. Untersuchungen zum Reaktionsmechanismus unterstützen die Annahme einer radikalischen Initiation der Umlagerung. Die beschriebenen Verbindungen sind Inhibitoren der NAD+-abhängigen mitochondrialen Malat¬dehydrogenase (mMDH) mit IC50-Werten im niedrig mikromolaren Konzentrationsbereich. Außerdem inhibieren sie humane Sirtuine mit einer Präferenz für das Sirtuin SIRT2. Die aktivsten Vertreter der Verbindungsklassen sind in ihrer Aktivität vergleichbar mit Sirtinol, einem bekannten und umfangreich untersuchten Sirtuin¬inhibitor. Das 9-tert-Butyl-5-(3,4-dichlorbenzyl)-7,12-dihydroindolo[3,2-d][1]benzazepin-6(5H)-on zeigte im in vitro Tumorzelllinien-Screening des NCI eine leichte wachstumsinhibierende Wirkung auf verschiedene Zelllinien mit einer Präferenz für Leukämiezelllinien.
The thesis reports the synthesis and biological evaluation of inhibitors of NAD+-dependent enzymes, such as mitochondrial malate dehydrogenase (mMDH) and human sirtuins. Some selected active compounds were also investigated concerning their antiproliferative activity by the National Cancer Institute (NCI). Starting from paullones (7,12-dihydroindolo[3,2-d][1]benzazepin-6(5H)-ones) a library of 5-benzyl-7,12-dihydroindolo[3,2-d][1]benzazepin-6(5H)-ones was synthesised and a class of new heterocyclic compounds, 11H-indolo[3,2-c]quinoline-6-carboxylic acids was established. The ring contraction of paullones furnishing 11H-indolo[3,2-c]quinoline-6-carboxylic acids after reaction with N-hydroxybenzotriazole and contact to atmospheric oxygen, previously reported as side reaction, was extensively examined. A synthetic procedure for the rearrangement of the seven-membered benzazepinone scaffold to the aromatic quinoline system by the use of N-hydroxyphthalimide, cobalt(II)acetate and molecular oxygen was developed. 11H-indolo[3,2-c]quinoline-6-carboxylic acids were obtained in satisfying yields (30-70%). Studies of the reaction mechanism suggest a radical initiation of the rearrangement process. All described compounds are inhibitors of the mitochondrial malate dehydrogenase (mMDH) with IC50 values in the low micromolar range and of human sirtuins with a preference for the sirtuin SIRT2. The inhibitory potential of the most active derivatives is comparable to the one of sirtinol, a well-known und examined inhibitor of sirtuins. 9-tert-Butyl-5-(3,4-dichlorobenzyl)-7,12-dihydroindolo[3,2-d][1]benzazepin-6(5H)-one showed a moderate growth inhibition towards several tumor cell lines in the in vitro cell line screening of the NCI with a preference for leukemia cell lines.