Design and synthesis of novel type of prodrugs of acyclic nucleoside phosphonates based on ProTides

Abstract

This diploma thesis focuses on the synthesis of novel prodrugs of tenofovir, one of the main components of medications against human immunodeficiency virus (HIV) infection. The design of the compounds is based on the concept of ProTides and takes inspiration from the previous work of Filip Kalčic. In this work, the aromatic ester on the phosphonate moiety, typical for the ProTides, is replaced by an aliphatic ester. This aliphatic moiety is represented by a derivative of the amino acid L-serine. All of the target compounds were synthesized in a one-pot manner from three key components (L-serine, L-alanine, and tenofovir), except for one, the synthesis of which remains unsuccessful. The prepared compounds exhibit single-digit micromolar to low nanomolar potency against HIV-1. The most active compound (as a mixture of epimers) exhibited similar anti-HIV-1 activity to the reference ProTide prodrug, tenofovir alafenamide. Most importantly, none of the synthesized ProTides showed cytotoxicity. This was one of the key properties of the compounds from Kalčic's project that we wanted to improve. The results of this thesis represent a stepping stone to a new category of ProTide prodrugs of phosphonates. Key words: prodrugs, acyclic nucleoside phosphonates, ProTides, tenofovir, serine, TAF

Tato diplomová práce se zabývá syntézou nových proléčiv tenofoviru, který je jednou z hlavních složek léčiv proti infekci virem lidské imunitní nedostatečnosti (HIV). Design látek je založen na konceptu ProTide proléčiv a je inspirován předchozí prací Filipa Kalčica. V této práci je aromatický ester na fosfonátu, typický pro ProTide proléčiva, nahrazen alifatickým esterem. Tento alifatický zbytek je reprezentován derivátem aminokyseliny L-serinu. Všechy cílové látky byly syntetizovány one-pot metodou ze tří základních složek (L-serinu, L-alaninu a tenofoviru), kromě jedné, syntéza které dosud nebyla úspěšná. Připravené látky vykazují aktivitu vůči HIV-1 v řádu jednotek mikromolů až nanomolů. Nejaktivnější látka (jako směs epimerů) dosahuje srovnatelné aktivity s referenčním ProTide proléčivem, tenofovir alafenamidem. Co je nejdůležitější, žádné z připravených ProTide proléčiv nevykazuje cytotoxicitu. To byla jedna z klíčových vlastností sloučenin z Kalčicova projektu, kterou jsme chtěli vylepšit. Výsledky této práce představují odrazový můstek k nové kategorii ProTide proléčiv fosfonátů. Klíčová slova: proléčiva, acyklické nukleosidfosfonáty, ProTide, tenofovir, serin, TAF