From anticancer complexes to photoswitchable assemblies: new approaches in the design and synthesis of arene ruthenium species - Cheminel, Thomas (My University, 2016)
Le but de la présente thèse était l’exploration de nouvelles approches dans la conception et la synthèse de nouveaux composés arene-ruthénium. Cette classe de composés organométalliques a été le sujet d’une attention particulière ces dernières années due à leurs propriétés intéressantes dans divers domaines d’application, comme la chimie médicinale ou la chimie supramoléculaire. Pour répondre à cet objectif, cette thèse a été divisée en deux parties.
Dans la première partie, la synthèse de complexes de ruthénium contenant des ligands hydrazinyl-thiazole a été étudiée. En effet, ces molécules organiques se sont révélées être très actives contre certains types de cancer; la stratégie de ce projet a donc été de combiner l’activité du ligand organique avec celle du cœur arène-ruthénium. La première série de complexes, dans laquelle les ligands contenaient des dérivés de phényle, a été testée sur des lignées de cellules cancéreuses cervicales et ovariennes. Les résultats ont été globalement bons en comparaison avec le cisplatine et l’oxaliplatine, et certains de ces complexes ont montré une sélectivité en faveur des cellules cancéreuses par rapport aux cellules saines. Ces résultats ont conduit à l’optimisation de la structure des complexes ainsi qu’à la synthèse de deux autres séries de complexes, dans lesquelles les ligands contenaient des groupements pharmacophores – des dérivés de phénothiazine et d’indole, respectivement.
Dans la seconde partie, la conception et la synthèse d’assemblages de ruthénium photo-modifiables ont été étudiées. En utilisant des molécules organiques photo-modifiables, le but était de créer des assemblages de ruthénium capables d’exister dans deux états différents, fournissant ainsi une nouvelle manière pour potentiellement contrôler l’encapsulation et le relargage de molécules invitées. Plusieurs classes de molécules – azobenzène, anthracène et dihydropyrène – ont été utilisées pour ce projet. Les résultats ont indiqué que des assemblages photo-modifiables semi-fonctionnels ont pu être obtenus avec certaines de ces molécules, et ont donné des informations cruciales sur le mode de fonctionnement de tels assemblages. Plusieurs composés synthétisés dans le cadre de ce projet présentes de potentielles applications en tant que véhicules pour le transport d’oxygène singulet, les rendant ainsi intéressants autant en chimie médicinale qu’en chimie supramoléculaire.
Ces résultats montrent la diversité et l’importance des composés arène-ruthénium dans la synthèse d’une nouvelle famille de complexes anticancéreux et dans la construction de nouveaux assemblages photo-modifiables., The aim of the present thesis was to explore new approaches in the design and synthesis of new arene ruthenium species. This class of organometallic compounds has been the subject of much attention in the recent years due to their interesting properties in various fields, such as medicinal chemistry or supramolecular chemistry. In order to achieve this goal, this work was divided into two parts.
In the first part, the synthesis of ruthenium complexes containing hydrazinyl-thiazole ligands was studied. These organic molecules have indeed proved to be highly active against some types of cancer; the strategy of this project was then to combine the activity of the organic ligand and that of the arene ruthenium core. The first series of complexes, where the ligands contained phenyl derivatives in their structure, was tested on human cervical and ovarian cancer cell lines. The results were overall good when compared to platinum anticancer compounds cisplatin and oxaliplatin, and some of the complexes showed selectivity in favor of cancerous cells over healthy ones. This led to an optimization of the structure of the complexes, as well as the synthesis of two other series of complexes, where the ligands contained pharmacophore aromatics moieties – phenothiazine and indole derivatives.
In the second part, the design and synthesis of light responsive ruthenium assemblies was investigated. By using photoswitchable organic molecules as part of ruthenium metalla-assemblies, the goal was to create ruthenium entities capable of existing in two different states, thus potentially providing a novel means to control the encapsulation and release of guest molecules. Several classes of molecules – azobenzene, anthracene, and dihydropyrene derivatives – were used in this project. Results indicated that semi-functional photoswitchable assemblies could be obtained with some of those molecules, and gave insight on the functioning of such assemblies. Several compounds synthesized in this project also have the potential to be used as vehicles for the transport of singlet oxygen, making them interesting both in medicinal and supramolecular chemistry.
These results showed the versatility and relevance of arene ruthenium species in both the synthesis of a new family of anticancer complexes and the construction of novel light-triggered supramolecular assemblies.
Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2016
Keywords: Complexes arène ruthénium; ligands hydrazinyl-thiazole; activité anticancéreuse; chimie supramoléculaire; photoswitches; Arene ruthenium complexes; hydrazinyl-thiazole ligands; anticancer activity; supramolecular chemistry; photoswitches