Search for ligands for serotonin 5-HT6 receptor among isopropylphenoxyalkyl derivatives of 1,3,5-triazine

Rodzina receptorów serotoninowych składa się z 7 klas 5-HT1-7R. Najpóźniej zidentyfikowanym i sklonowanym podtypem jest receptor 5-HT6. Jego szczególna lokalizacja w ośrodkowym układzie nerwowym, a także wpływ na przekaźnictwo GABAergiczne, glutamatergiczne i cholinergiczne, stały się przesłankami do rozwoju ligandów receptora 5-HT6 jako potencjalnych leków w terapii schorzeń neurologicznych. Na przestrzeni lat otrzymano wielu silnych i selektywnych agonistów oraz antagonistów, o różnorodnej budowie chemicznej. Spośród nich, związki takie jak SB-742457 czy Lu AE58054 w badaniach przedklinicznych oraz I i II fazy wykazały pozytywny wpływ na pamięć i zdolności kognitywne w leczeniu symptomatycznym choroby Alzheimera. Niestety, pomimo obiecujących wyników, związki te nie przeszły pomyślnie badań klinicznych III fazy w grupie pacjentów z łagodną do umiarkowanej chorobie Alzheimera. Pozostawia to dalsze nadzieje na odkrycie skutecznego leku w leczeniu nie tylko demencji, ale także schizofrenii, chorobie Huntingtona czy otyłości.Celem niniejszej pracy była synteza serii fenoksyalkilowych pochodnych N-metylopiperazyno-1,3,5-triazyny jako ligandów o wysokim powinowactwie do 5-HT6R, oraz zbadanie wpływu podstawników w pierścieniu aromatycznym i linkerze na wiązanie do receptora 5-HT6. Ostatnim etapem była ocena metabolizmu i bezpieczeństwa najbardziej aktywnego związku końcowego w teście z ludzkimi mikrosomami wątrobowymi, a także ocena jego wpływu na glikoproteinę P oraz CYP3A4.W ramach badań własnych otrzymano 17 z 18 zaplanowanych związków w drodze 3-etapowej syntezy. Estry będące półproduktami otrzymano metodą O-alkilacji, estryfikacji otrzymanych fenoksykwasów oraz w reakcji Mitsunobu. Produkty końcowe otrzymano przez kondensację cyklizującą estrów i zsyntetyzowanego związku TR-1. Czystość i tożsamość produktów potwierdzono metodami chromatograficznymi oraz spektralnymi: TLC, 1H NMR, LC/MS oraz w badaniu temp. topnienia. Końcowe związki w badaniach radioreceptorowych charakteryzują się wysokim powinowactwem oraz selektywnością względem receptora 5-HT6. Najaktywniejsze związki PM-5, PM-6 i PM-18 posiadają wartości Ki < 5 nM. W badaniu z HLMs PM-6 okazał się być stabilny metabolicznie (CLint < 100 ml/min/kg, t1/2 = 115,5 min) pomimo 6 zidentyfikowanych metabolitów. Ponadto stwierdzono, że PM-6 jest silnym substratem P-gp, oraz w wyższych stężeniach powoduje nieznaczną indukcję CYP3A4.

The serotonin receptor family consists of 7 classes of 5-HT1-7R. The latest identified and cloned subtype is the 5-HT6 receptor. Its unique location in the central nervous system, as well as the influence on the GABAergic, glutamatergic and cholinergic transmission, have become the reason for the development of 5-HT6 receptor ligands as potential drugs in the treatment of neurological disorders. Over the years, many potent and selective agonists and antagonists have been obtained, with a variety of chemical structures. Of these, compounds such as SB-742457 or Lu AE58054 in preclinical studies and I and II phase showed a positive effect on memory and cognitive functioning in the symptomatic treatment of Alzheimer's disease. Unfortunately, despite promising results, these compounds did not pass the phase III clinical trials in a group of patients with mild to moderate Alzheimer's disease. This leaves further hopes for the discovery of an effective drug in the treatment of not only dementia, but also schizophrenia, Huntington's disease or obesity.The aim of this work was to synthesize a series of phenoxyalkyl derivatives of N-methylpiperazine-1,3,5-triazine as ligands with high affinity to 5-HT6R, and to study the effect of substituents in the aromatic ring and the linker on binding to the 5-HT6 receptor. The final stage was the assessment of the metabolism and safety of the most active final compound in the human liver microsome test, as well as to evaluate its effect on P-glycoprotein and CYP3A4.In the experimental work, 17 of 18 planned compounds were obtained in a three-step syntheses. Esters being intermediates were obtained by O-alkylation, esterification of the obtained phenoxyacids and via the Mitsunobu reaction. The final products were obtained by cyclic condensation of the esters and the synthesized compound TR-1. The purity and identity of the products were confirmed by chromatographic and spectral methods: TLC, 1H NMR, LC/MS and in the melting point measurement.The final compounds in radioreceptor studies are characterized by high affinity and selectivity for the 5-HT6 receptor. The most active compounds PM-5, PM-6 and PM-18 have Ki values <5 nM. In the HLMs study, PM-6 was found to be metabolically stable (CLint < 100 ml/min/kg, t1/2 = 115,5 min) despite the 6 identified metabolites. In addition, it was found that PM-6 is a potent P-gp substrate, and at higher concentrations it causes a slight induction of CYP3A4.