Escape from the Flatland: Synthesis of Tetrahydropyran Substituted Pyrrolopyrimidines as CSF-1R Inhibitors

Abstract

Overekspresjon av den kolonistimulerende faktor 1-reseptoren, CSF-1R har blitt implisert i mange sykdomsforløp som for eksempel kreftdannelse og beinlidelser. CSF-1R kinasen har derfor vært et viktig mål for behandling av disse sykdommene. Målet med denne masteroppgaven var å syntetisere nye CSF-1R-hemmere basert på strukturen til pyrrolopyrimidiner, samt å teste deres enzyamtiske aktivitet som hemmere mot CSF-1R.

Pyrrolopyrimidinene i denne oppgaven ble fremstilt ved en termisk amineringsreaksjon ved C-4 av forbindelsen 4-kloro-6-iodo-7-((2-(trimetylsilyl)etoksy)metyl)-7H-pyrrolo [2,3-d]pyrimidin. Dette ble etterfulgt av selektive Suzuki-krysskoblinger med ulike borsyrer med funksjonelle grupper i både para- og meta-stilling ved C-6 karbonet som resulterte i høye utbytter. Målinhibitorene ble syntetisert ved fjerning av den beskyttende SEM-gruppen på pyrrolen i tillegg til et par tilleggsreaksjoner på utvalgte forbindelser. Molmolekylene ble isolert med varierende utbytter og høy renhet.

Avbeskyttelse av både en SEM-gruppe og en Boc-gruppe for å syntetisere et anilinprodukt viste seg å være problematisk og resulterte i ufullstendig omsetning, der det ble observert flere biprodukter i det isolerte produktet. En alternativ syntesevei ble utført for å syntetisere det avbeskyttede anilinproduktet ved reduksjon av en avbeskyttet nitroforbindelse, noe som resulterte i høy renhet og bedre utbytte.

I løpet av denne masteroppgaven ble totalt 12 målmolekyler testet for deres aktivitet som CSF-1R-hemmere. De 12 målmolekylene viste seg å ha en meget høy aktivitet som hemmere mot CSF-1R-kinasen med lave IC50 verdier i området 0.4-1.9 nM. Målmolekylene ble også testet for deres aktivitet som hemmere mot andre ulike kinaser uten å vise noen relevant aktivitet overfor disse.

Overexpression of the colony-stimulating factor 1 receptor, CSF-1R has been implicated in many pathological conditions such as cancer development and bone disorders. CSF-1R has therefore been a target of great interest for the treatment of these disease states. The aim of this masters thesis was to synthesize new CSF-1R inhibitors based on the pyrrolopyrimidine scaffold, as well as evaluate their inhibition activity towards CSF-1R in enzymatic studies.

The pyrrolopyrimidines were prepared by a thermal amination at C-4 of 4-chloro-6-iodo-7-((2-(trimethylsilyl)ethoxy)methyl)-7Hpyrrolo[2,3-d]pyrimidine. This was followed by selective Suzuki cross-coupling reactions with various aryl boronic acids with functional groups in either para or meta position at the C-6 carbon resulting in high yields. The target inhibitors were synthesized by removal of the protective SEM-group on the pyrrole in addition to a couple of post-modification reactions on selected compounds. The target inhibitors were isolated in varying yields and high purities.

Deprotection of both a SEM-group and a Boc group to synthesize an aniline product turned out to be problematic and resulted in incomplete conversion and observation of several byproducts in the isolated product. An alternative synthesis route was carried out to synthesize the deprotected aniline product by reduction of a deprotected nitro compound, which resulted in high purity and yields.

During this masters thesis a total of 12 target molecules were tested for their CSF-1R inhibition activity. The compounds proved to be highly potent with low IC50 values in the range of 0.4-1.9 nM. The CSF-1R inhibitors were also tested for their inhibition activity against various kinases without showing any relevant off-target effect on six other tyrosine kinases.