Synthesis of Fatty Acid Amides and Glycerol Derivatives Design & Synthesis of New Stapled Polyamides for Recognition of Minor Groove of DNA

Abstract

Fatty acid amides (FAAs) represent a growing family of biologically active lipids implicated in a diverse range of cellular and physiological processes. At present, two general types of fatty acid amides, the N-acylethanolamines (NAEs)and the fatty acid primary amides (FAPAS), have been identified as potential physiological neuromodulators/neurotransmitters in mammals. Representative members of these two subfamilies include the endocannabinoid NAE anandamide and the sleep-inducing FAPA oleamide. In this part, we synthesized brain lipid derivatives because of we needed to recover these molecular mechanisms for the biosynthesis and activity. So we synthesized the various fatty Also, we synthesized the enantiopure MADGs as another lipid derivatives. Recently, enantiopure compounds are regarded as an more important compartments than racemate compounds, This is related to the effect about the bioactivity. So we induced the stereochemistry to this racemate MADGs and expected the more effective bioactivities. These enantiopure MADGs are synthesized through the three steps from an optically active glycidol. The current interest in the control of gene expression has driven synthetic chemists to attempt to develop DNA sequence specific agents. Conceptually there are a number of approaches to this problem using β-oligo-nucleotides or their backbone-modified counterparts, which take advantage of inherent Watson-Crick base paining to target single-stranded nucleic acid sequences or with hybrid probes incorporating an intercalator, A complementary approach is to develop sequence specific probes based on natural DNA minor groove binding agents. Groove binding agents have several advantages over intercalators for this purpose in that unlike the latter groove binders in general cause minimal structural distortion of the DNA. General polyamides containing three amino acids 3- hydroxylpyrrole, imidazole, pyrrole are synthetic ligands that bind to predetermined DNA sequences with subnanomolar affinity. DNA recognition depends on side by side amino acid paining in the minor groove. These "paining rule" have been utilized to target a wide variety of sequences 5-13 base pairs in size. These principles are the structural basis for the design of the new polyamides and we induced the new factors to improve of the binding affinity between DNA minor base sequences and polyamide. For example our targeting molecules type are designed stapled polyamides, with two molecules covalently linked side by side. Each of two molecules are composed of -lm-Py-lm-Py- which recognize their respective 5'-GCGC-3'. We cheesed the linkages composed of -C-C-C-C-C-C- and -N-C-C-N-and added the hydroxyls to the remaining MOM-pyrroles or MOM-imidazoles. These hydroxyls are perfectly placed to form hydrogen bonds with carbonyloxygens on the opposite molecule, forming a hydrogen bond zipper. We started the synthesis of ring moiety with pyrrole and imidazole and alkane linkers C6 is introduced by the alkylation of imidazole with 1,6-dibromohexane. And then prepared monomers have been coupling by degrees.;이 논문은 크게 Lipid건 유도체의 합성과 DNA Minor Groove Binding molecule을 합성하는 두 부분으로 나뉘어 진다. 우선 Part A에서는 Brain Lipid의 일종인 올레아마이드와 아난다아마이드의 구조를 바탕으로 하여 유도체에 대한 구조를 디자인하여 합성하였으며 이들은 일반적으로 Fatty acid chain과 아마이드 작용기를 가지게 됨으로써 지방산 아마이드 유도체라는 이름을 가지게 된다. 일반적으로 많이 알려진 Brain Lipid화합물의 기본이 되는 아난다아마이드 화합물의 경우 신경 단위 기능의 변형 및 신경전달물질(neurotransmitter)의 방출을 억제 시키는 기능을 가지고 있으며 cannabinoids receptor와 결합 가능한 리간드이다. 또 다른 화합물인 올레아마이드는 수면 박탈 상태 동물의 뇌척수액 (cerebrospinal fluid)에서 처음으로 추출된 Brain Lipid로서 수면 유도 효과가 있음이 밝혀졌다. 이렇듯 신경계에서 지방산 아마이드 화합물들이 가지게 되는 다양한 활성의 중요성을 바탕으로 하여 본 연구에서는 이러한 lipid화합물을 가지고 치매 및 다양한 생리 활성을 살펴보고자 간단하면서도 다양한 지방산 아마이드 유도체들에 대한 합성을 시도하게 되었다. 각각 1차 및 2차 아마이드 작용기를 가지는 유도체를 합성하였으며 뿐만 아니라 아마이드 작용기가 아닌 에스터기로 전환된 유도체 또한 합성하였다. 각기 다른 조건의 카르복시산을 가지고 2차 및 에스터기를 가지는 화합물을 합성할 때에는 coupling reagent인 DCC와 촉매인 DMAP을 이용 하였으며 작용기 변화에 따른 polarity 차이는 TLC를 통해 확인할 수 있었으며 모든 화합물들은 flash column을 통해 분리해 내었다. 이 외에 또 다른 Lipid 화합물인 MADGs (R) & (S)를 합성하였는데 이는 녹용에서 추출된 racemate MADGs 화합물을 바탕으로 하여 enantiopure한 MADGs의 합성을 의미하는 것이다. 기본적으로 racamate MADGs 화합물은 조혈모 세포 촉진작용에 관련하는 물질로 알려져 있다. 우리는 여기에 enantiopure한 성질 즉, stereochemistry를 도입시킴으로써 활성면에 있어 보다 효과적인 결과를 유도해 내는 일환을 목적으로 이러한 연구를 수행하였다. Stereochemistry가 있는 glyceride 화합물을 합성하는 데에 있어 훌륭한 출발 물질로 사용되는 Optical active한 Glycidol을 가지고 반응을 진행시켰으며 epoxy alcohol의 ring opening을 위한 촉매제로는 Ti(O^(i) Pr)_(4)을 사용하였다. 또한 enantiopure한 정도를 알아 보기위해 Mosher-ester반응을 이용하여 ee(%) 값을 측정하였으며 각각 (R)-MADGs인 경우 95%, (S)-MADGs인 경우 93%의 결과를 얻을 수 있었다. Part B에서의 실험은 DNA Minor Groove에 결합 가능한 리간드 즉 폴리아마이드을 합성하는 것으로써 이 연구는 합성 뿐만 아니라 최종적으로 결합상태에 대한 X-ray구조를 밝혀 내는 데에 목표를 둔다. 본 실험에서는 결합 가능한 물질로써 이미 알려져 있는 화합물과 "Pairing Rule"을 바탕으로 하여 폴리아마이드를 디자인 하였으며 이 외에도 보다 구조적으로 안정적이고 특정염기 서열에 대한 인식기능이 있는 화합물을 만들어 내기 위해 몇몇의 요소들을 도입하였다. -GCGC-을 target으로 하는 폴리아마이드는 Pyrrole과 Imidazole로 구성되어졌으며 이들을 가지고 각각의 단위체들을 합성해 내었다. 또한 전체적으로 폴리아마이드는 stapled형태를 띄게 된다. 이 외에도 이러한 개념을 이용하여 HIV-1 Inhibitor로써 작용하게 되는 폴리아마이드를 디자인 하였으며 이 화합물들은 각각 hair-pin과 stapled형태를 가지게 된다. HIV-1의 RNA sequence를 target으로 하는 이 화합물 또한 최종적으로 X-ray 구조분석을 밝히는 데에 목적을 두고 있다.