Synthesis of 4-Amine Substituted Thieno[2,3-d]pyrimidines for Breast Cancer and HER2 Activity Testing

Abstract

Målet med denne masteroppgaven var å syntetisere 4-aminsubstituerte tienopyrimidiner, og studere deres brystkreftaktivitet og deres aktivitet som human epidermal vekstfaktor reseptor 2, HER2, hemmere. Unormal HER2-signalisering har blitt påvist i 15-25% av brystkreft tilfeller. Økt HER2-signalering i brystkreft er en indikator for dårlig prognose. HER2-reseptoren er derfor et viktig mål for behandling av brystkreft.

De substituerte tienopyrimidinene ble fremstilt ved aminering, gjennom nukleofil aromatisk substitusjon av 4-klor-6-brom-tieno[2,3-d]pyrimidin, og deretter Suzuki-Miyaura kryss-kobling. 4-alkoxyanilin substratene ble dannet ved etersyntese, enten gjennom Williamson etersyntese eller nukleofil aromatisk substitusjon, etterfulgt av selektiv reduksjon.

Williamson etersyntese ble gjennomført med moderat utbytte.

En serie SNAr-testreaksjoner ble utført mellom 1-fluor-4-nitrobenzyl og fenyletan-1-ol. Ved å endre basen fra NaH til Cs2CO3 og øke temperaturen, økte reaksjonshastigheten. Etersyntese gjennom nuklofil aromatisk substitusjon ble isolert med varierende utbytter. Selektiv reduksjon av nitroarenene, ble utført ved bruk av Fe-pulver og NH4Cl. Reduksjonene ble gjennomført med fullstendig omsetting og produktet ble isolert med stort sett høye utbytter.

Amineringsreaksjonene ble utført mellom substrat anilinene og 4-klor-6-bromtieno[2,3-d]pyrimidin. Reaksjonene ble gjenomført med fullstendig omsetting, mot ønsket produkt, og ble isolert med moderate utbytter. En testreaksjon og assay NMR avslørte at tap av produkt oppstår under opparbeidelsen av reaksjonen. Suzuki kryss-koblingene ble utført mellom en rekke 4-aminsubstituerte tienopyrimidiner og borsyrer. Kryss-koblingene ble utført hovedsakelig med fullstendig omsetting og høye utbytter.

Et utvalg på seks av sluttproduktene ble testet for deres HER2-hemmende aktivitet. Forbindelsene oppnådde moderat til lav prosent HER2-inhibering. Den biologiske studien avslørte at inkludering av et stereosenter i benzylisk posisjon reduserte hemmeraktiviteten. Studien viste også at å inkludere 3-pyridin ved C-6 økte affiniteten til HER2 reseptoren.

The objective of this Master thesis was to synthesize 4-amine substituted thienopyrimidines, and study their breast cancer activity and their effect as human epidermal growth factor receptor 2, HER2, inhibitors. Abnormal HER2 signaling has been detected in 15-25% of breast cancers. Amplified HER2 signaling in breast cancers is an indicator for poor prognosis. The HER2 receptor is therefore an important target for the treatment of breast cancer.

The thienopyrimidines where prepared by amination, through nuceophilic aromatic substitution, of 4-chloro-6-bromo-thieno[2,3-d]pyrimidine and subsequently Suzuki-Miyaura cross-coupling. The 4-alkoxy aniline substrates were formed by ether synthesis, through either Williamson ether synthesis or nucleophilic aromatic substitution, followed by selective reduction.

The Williamson ether synthesis proceeded in moderate yield. A series of nucleophilic aromatic substitution test reactions was performed between 1-fluoro-4-nitrobenzyl and phenylethan-1-ol. By changing the base from NaH to Cs2CO3 and increasing the temperature the reaction proceeded with faster reaction rates. The ether syntheses through nuclophilic aromatic substitution proceeded with varying yields. The selective reduction of the nitro arenes were performed using Fe powder and NH4Cl. The reductions proceeded with full conversion and the products were isolated in mostly high yields.

The aminations were performed between substrate amines and 4-chloro-6-bromothieno[2,3-d]pyrimidine. The reactions proceeded with full conversion towards the products, and were isolated in moderate yields. A test reaction and assay NMR revealed that the loss of product occurred during the work up of the reaction. Suzuki cross-couplings were performed between numerous 4-amine substituted thienopyrimidines and boronic acids. The cross-couplings were carried out mostly with full conversion and high yields.

A selection of six of the target compounds were tested for their HER2 inhibitory activity. The compounds exhibited moderate to low percentage HER2 inhibition. The biological study revealed that including a stereocenter at the benzylic position reduced the inhibitor activity. It also showed that including 3-pyridine at C-6 increased the affinity towards the HER2 receptor.