• cross-coupling negishi
• bisamminoacidi

Abstract
The development of bacterial resistance to existing antibiotics has made necessary the call for the development of new antimicrobial molecules based on compounds not naturally occurring.
Non-proteinogenic amino acids - found in natural products or as fragments of complex molecules - have been employed as building blocks for new molecules synthesis or as analogues of native amino acids in peptide structures with specific biological functions.
The scientific community is addressing these issues by investigating new enzymatic targets from microorganisms, by focusing on the diaminopimelic acid (DAP) metabolism. Indeed, the diaminopimelic acid is a component of the peptidoglycan layer of the bacterial cell wall and it is also the precursor of the L-lysine biosynthetic pathway. As mammals do not produce DAP and introduce L-lysine via their diet, DAP users inhibitors of the biosynthetic pathway would not be expected to manifest mammalian toxicity.
The successful synthesis of bisamino acids is a worthwhile challenge also for the synthesis of cysteine-glutamate transporter (xCT) inhibitors. Indeed, xCTs are amino acid transporters: the extracellular cysteine amount is coupled with an intracellular glutamate efflux. Recent studies focusing on cancer metabolism suggest that xCTs are overexpressed in many cancers to promote tumour survival. Therefore, xCTs are promising molecular targets for the discovery of new anticancer drugs. Furthermore, the N-benzoyl diaminosuberic acid (DAS) seems to be an optimal model for the synthesis of new CT system's inhibitors.
Bis-amino acids are biologically significant as they are not only precursors for the synthesis of DapE enzyme inhibitors, but also inhibitors of the cysteine-glutamate transporter (xCT) as well as building blocks of compounds with potential antimicrobial activity. Besides, to date, literature does not include efficient syntheses allowing to obtain such orthogonally protected systems, which aim at making their selective derivatization easy and feasible.
In light of these factors, this dissertation aims to find an efficient synthesis method that is suitable for the production of a wide range of bis amino acids.
For this purpose, this work investigates the possibility of obtaining these bis amino acids with orthogonally protected amino and carboxyl groups, by leveraging Negishi cross-coupling as a key reaction for C-C bonds formation between two suitable amino acid derivatives. As a versatile route to form carbon-carbon bonds the Negishi cross-coupling has seen widespread use in the synthesis of many novel structural subjects. One application of the Negishi cross-coupling reaction is in the synthesis of unnatural amino acids.
Generally, bis amino acids are applied for the synthesis of non-natural amino acids: compounds of interest in a multitude of research areas encompassing both chemistry and biology. Indeed, bis amino acids can be used in peptide sequences to probe the structure and function of proteins in both in vitro and in vivo systems. Furthermore, antibiotic peptides have utilized unnatural amino acids to increase organism selectivity, potency and metabolic stability.
More in detail, the work focused on the development of an efficient method for both the obtainment of vinyl bromide and organozinc iodide. Furthermore, this dissertation analyses the feasibility of the cross-coupling reaction.
Nevertheless, due to the CoVid-19 pandemic, this preliminary scheme has been modified and the research has been limited to the synthesis of two diaminosuberic acid precursors, which still have a double bond and whose amine and carboxyl groups are protected in different ways. The purpose is to investigate how the nature of the protecting group affected the course of the reaction.

Riassunto
L’esigenza di sviluppare nuove molecole antimicrobiche, basate su composti non presenti in natura, si è resa necessaria a causa dello sviluppo di resistenza batterica nei confronti degli antibiotici conosciuti. Amminoacidi non proteogenici, presenti nei prodotti naturali o come frammenti di molecole complesse, sono stati usati come mattoni per la sintesi di nuove molecole o come analoghi di amminoacidi nativi in strutture peptidiche con particolari funzioni biologiche. La ricerca attuale sta affrontando questi problemi esaminando nuovi bersagli enzimatici da microrganismi, con particolare attenzione al metabolismo dell'acido diamminopimelico (DAP). Infatti, l’acido diamminopimelico è un componente dello strato di peptidoglicano della parete cellulare batterica ed è anche il precursore della via biosintetica della L-lisina. Poiché i mammiferi non producono DAP e introducono la L-lisina tramite la dieta, non ci si aspetterebbe che gli inibitori della via biosintetica che usa il DAP possano mostrare tossicità per i mammiferi.
Riuscire a sintetizzare bisamminoacidi è una sfida interessante anche per la sintesi di inibitori del trasportatore cisteina-glutammato (xCT). xCT sono trasportatori di amminoacidi: l’importo di cisteina extracellulare è accoppiato con un efflusso intracellulare di glutammato. Per questo motivo gli xCT sono dei possibili target per nuovi farmaci antitumorali. L’acido N-benzoil diamminosuberico (DAS) sembra essere un ottimo modello per la sintesi di nuovi inibitori del sistema xCT.
Considerata quindi l’importanza biologica di bis-amminoacidi come precursori per la sintesi di inibitori di enzimi DapE, come inibitori del trasportatore cisteina-glutammato (xCT) o come building blocks di composti a potenziale attività antimicrobica, ed il fatto che ad oggi non sono presenti in letteratura sintesi efficienti che consentano di ottenere sistemi di questo tipo protetti ortogonalmente, in modo da rendere facile la loro derivatizzazione selettiva, l’obiettivo di questo lavoro è stato quello di trovare un metodo di sintesi efficiente, che sia adattabile alla produzione di una rosa diversificata e ampia di bisamminoacidi.
A tale scopo è stata indagata la possibilità di ottenerli, con gruppi amminici e carbossilici protetti ortogonalmente, sfruttando come reazione chiave un cross-coupling di Negishi, per la formazione del legame C-C tra due derivati amminoacidici opportuni. Infatti, il cross-coupling di Negishi è un metodo molto usato per la formazione di legami C-C in molte aree della sintesi organica. Un’applicazione molto comune risiede nella sintesi di amminoacidi non naturali, composti interessanti in una moltitudine di aree di ricerca in chimica e biologia. Possono essere utilizzati in sequenze peptidiche per sondare la struttura e la funzione di proteine in sistemi sia in vitro che in
vivo. Amminoacidi non naturali sono stati utilizzati anche negli antibiotici per aumentarne la sensibilità, la forza e la stabilità metabolica.
Il lavoro ha riguardato, in particolare, la messa a punto di un metodo efficiente sia per l’ottenimento del bromuro vinilico che dell’organozinco ioduro, oltre che lo studio della fattibilità della reazione di cross-coupling.
Tuttavia, a causa dell’emergenza CoVid-19, questo progetto iniziale ha subito delle variazioni e lo studio è stato limitato alla sintesi di due precursori dell’acido diamminosuberico, che presentano ancora il doppio legame, i cui gruppi amminici e carbossilici sono protetti in modo differente, allo scopo di verificare anche l’influenza della natura del gruppo protettore sul decorso della reazione.