Síntese e Atividade Citotóxica, Leishmanicida e Sobre o ... · Aos meus amigos e colegas do laboratório da nova e da velha geração, ... Gonçalves e em especial ao meu IC Caio,

i

Universidade Estadual de Campinas

Instituto de Qumica

Departamento de Qumica Orgnica

Sntese e Atividade Citotxica, Leishmanicida e Sobre o Sntese e Atividade Citotxica, Leishmanicida e Sobre o Sntese e Atividade Citotxica, Leishmanicida e Sobre o Sntese e Atividade Citotxica, Leishmanicida e Sobre o

Sistema Nervoso Central de Compostos Sistema Nervoso Central de Compostos Sistema Nervoso Central de Compostos Sistema Nervoso Central de Compostos ----CarbolnicosCarbolnicosCarbolnicosCarbolnicos

Tese de Doutorado

Manoel Trindade Rodrigues Junior

Orientador: Prof. Dr. Ronaldo Aloise Pilli

Campinas-SP, 30 de outubro de 2009

v

"O que sabemos uma gota, o que ignoramos um oceano."

Isaac Newton

A curiosidade mais importante que o conhecimento. Albert Einstein

Dedico esta tese:

Aos meus pais e irmos.

A minha namorada Cilene.

Aos meus amigos e professores.

vii

Agradecimentos

Primeiramente, agradeo a Deus.

Ao professor Pilli, pela orientao, confiana e incentivo.

Aos meus pais, Manoel Trindade Rodrigues in memorian e Sebastiana de

Oliveira Trindade, aos meus irmos Cristovo, Bethnia, Sunia, Jairo e Marcio in

memorian, agradeo todo amor, confiana, incentivo e respeito.

Aos meus amigos e colegas do laboratrio da nova e da velha gerao, Iltoviski,

Rosimeire, Lucas, Valqurio, Tiago, Vanessa Caixeta, Gilmar, Roberta, Aline, Z

Gustavo, Betinho, Galtico, Niltoviski, Leilita, Andria, Mayra, Diogo, Vanessa

Gonalves e em especial ao meu IC Caio, que tanto me ajudou nas inmeras

colunas regada a clorofrmio/metanol 20%.

Aos meus amigos e colegas do andar, Rodriguete, Brunosviski, Gigi, Julioviski,

Marlinha, Marcelo, Ju, Pati Resende, Kristeeeerson, Tas, Anglica, Pati

Prediger, Tonho, Jailton, Chiquito, Pablo, Svio, Dimas, Tati, Vandinha, Carla

Peres, pela convivncia e aprendizado.

minha amada, namorada, vida, meu grande amor Cilene (M) pelo apoio,

carinho, dedicao e amor. Um mega BJAAAAAAAAAAAOOOOOOOOOO.

Ao prof. Dr. Joo Ernesto, Dbora e Humberto (CPQBA) pelos ensaios de

atividade antiproliferativa, ensaios toxicolgicos e discusses.

Ao Prof. Dr. Srgio de Albuquerque (FCF-USP-Ribeiro) pelos ensaios de

atividade leishmanicida.

Ao prof. Dr. Fbio Gozzo e ao Alexandre pelas anlises de EMAR.

Ao Instituto de Qumica da Unicamp, por ter proporcionado excelentes condies

de estudo e trabalho.

viii

Aos professores, Carlos Roque, Fernando Coelho, Luiz, Anita, Lcia Baptistela,

Sebastio, Ritner, Tormena, agradeo por terem contribudo para minha formao.

Aos tcnicos (Dona Gilda, Rinaldo, Edson, Valquria, Soninha, Paula, Anderson

Tiago, Claudinha, Jose) e funcionrios do Instituto de Qumica.

Ao CNPq, pela bolsa concedida nos dois primeiros meses.

Fapesp, pela bolsa concedida (05/52974-2) e auxlio financeiro.

ix

Manoel Trindade Rodrigues Junior

Smula Curricular

1. Formao acadmica

Doutorado em Cincias

Ago/2005 Out/2009- Universidade Estadual de Campinas (Unicamp)

Ttulo: Sntese e Atividade Citotxica, Leishmanicida e Sobre o Sistema Nervoso

Central de Compostos -Carbolnicos.

Orientador: Dr. Ronaldo Aloise Pilli

Bolsista: Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de So Paulo (FAPESP).

Processo: 05/52974-2

Mestrado em Qumica Orgnica

Mar/2003 Mai/2005 Universidade Federal da Bahia (UFBA).

Ttulo: Sntese de Guanidinas a partir de Tiourias Utilizando como Promotores

Sais de Bismuto.

Orientador: Dr. Silvio de Desterro Cunha.

Bolsista: Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico

Bacharelado em Qumica

Mar/1999- Dez/2002- Universidade Federal de Gois (UFG)

Iniciao Cientfica: Sntese e Reaes de Guanilao Usando Sais de Bismuto.

x

Orientador: Dr. Silvio de Desterro Cunha.

Bolsista: Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico

2. Atuao profissional

Professor substituto (Mai/2004-Jul/2005)

Instituto de Qumica -Universidade Federal da Bahia

Carga horria semanal: 20 horas

3. Publicaes em peridicos indexados

1. Rodrigues Jr, M. T.; Pilli, R. A. The asymmetric total synthesis of (+) and (-)

trypargine via Noyori asymmetric transfer. Journal of the Brazilian Chemical

Society 2009. , 20, 1438-1440.

2. Rodrigues Jr, M. T.; Pilli R. A.; Santos, L. S.; Shankaraiah, N.; Andrade, C. K.

A.; Ferreira, R. B.; Silva, W. A novel supramolecular palladium catalyst for the

asymmetric reduction o imines in aqueous media. Organic Letters 2009, 11, 3238-

3241.

3. Cunha, S.; Macedo, F. C.; Costa, G. A. N.; Rodrigues Jr, M. T.; Verde, R. B. V.;

de Souza Neta, L. C.; Vencato, I.; Lariucci, C.; S, F. P. Antimicrobial Activity and

Structural Study of Disubstituted Thiourea Derivatives. Monatshefte fr Chemie

2007, 138, 511-516.

xi

4. Cunha, S.; Rodrigues Jr, M. T. The first bismuth(III)-catalyzed guanylation of

thioureas. Tetrahedron Letters 2006, 47, 6955-6956.

5. Cunha, S.; Vencato, I.; Rodrigues Jr, M. T.; Macedo Jr, F. C.; Sabino, J. R.

Polyfunctionalized pyridinium-benzoylguanidine: -benzoyl-4-methylphenyl)-

pyridinioguanidin-3-ide. Acta Crystallographica. Section E, 2006, 62, 1408-1410.

6. Cunha, S.; Beretta, M.; Fascio, M.; Santos, A. O.; Rodrigues Jr, M. T.; Bastos,

R. M. Craqueamento trmico de alcanos: uma aula prtica de qumica orgnica

para a graduao. Qumica Nova 2005, 28, 364.

7. Cunha, S.; Oliveira, S. M.; Rodrigues Jr., M. T.; Bastos, R. M.; Ferrari, J.; de

Oliveira, C. M. A.; Kato, L.; Napolitano, H.; Vencato, I.; Lauriucci, C. Structural

studies of 4-aminoantipyrine derivatives. Journal of Molecular Structure, 2005,752,

32-39.

8. Cunha, S.; Rodrigues Jr, M. T.; da Silva, C. C.; Napolitano, H. B.; Vencato, I.;

Lariucci, C. The first synthesis of pyridinium N-benzoylguanidines by bismuth- and

mercury-promoted guanylation of N-iminopyridinium ylide with thioureas.

Tetrahedron 2005, 61, 10536-10540.

xii

4. Trabalhos em eventos/congressos (5 ltimos)

1. Rodrigues Jr, Manoel T.; Pilli R. A. Sntese do alcalide beta-carbolnico (+)-

harmicina. In: 31a RASBQ, 2008, guas de Lindia-SP.

2. Rodrigues Jr, Manoel T.; Pilli R. A. Enantioselective Total Synthesis of (R)-(+)-

Tripargine. In: 4th Brazilian Symposium on Medicinal Chemistry, 2008, Porto de

Galinhas-PE.

3. Rodrigues Jr, Manoel T.; Pilli R. A. Sntese de indol [2,3-a]quinolizina a partir da

triptamina. In: 30a RASBQ, 2007, guas de Lindia- SP.

4. Rodrigues Jr, Manoel T.; Pilli R. A. Synthesis of (+/-)-deplancheine. In: 12th

Brazilian Meeting on Organic Synthesis, 2007, Itapema- SC.

5. Cunha, S.; Rodrigues Jr, Manoel T.; Oliveira, S. Sntese de Bisguanidinas

atravs de guanilao de bistiourias. In: 28a RASBQ, 2005, Poos de Caldas-

MG.

5. Prmio

Prmio de Painel- QO-148 MANOEL TRINDADE RODRIGUES JR (Sntese formal

da cantin-6-ona), 32aRASBQ, 2009, Fortaleza-CE.

xiii

Resumo

O ncleo -carbolina encontra-se amplamente distribudo entre os produtos

naturais, incluindo alcalides ioimbina (ioimbina e aloioimbina), corinanteidina

(corinanteidina), rauwolfia (reserpina) e vinca (vincamina). Alm disso, essas

substncias tambm tm demonstrado um amplo espectro de propriedades

farmacolgicas, incluindo atividade antitumoral, ansioltica, hipntica,

anticonvulsivante, antiviral, antiparasitria e antimicrobiana. Snteses totais

eficientes da (+)-tripargina (59), em 6 etapas e 46% de rendimento global, (-)-

tripargina (59), em 6 etapas e 38% de rendimento global, (+)-deplancheina (60),

em 11 etapas e 47% de rendimento global, (+)-debromoarborescidina A (61), em 5

etapas e 73% de rendimento global, (+)-harmicina (62), em 5 etapas e 56% de

rendimento global, (-)-harmicina (62), em 5 etapas e 52% de rendimento global,

cantin-6-ona (64), em 8 etapas e 45% de rendimento global e 10-metoxi-cantin-6-

ona (65), em 8 etapas e 35% de rendimento global, foram realizadas com base na

construo do sistema -carbolnico via reao de Bischler-Napieralski e reduo

enantiosseletiva do intermedirio diidro--carbolnico via reao de transferncia

de hidrognio assimtrica usando o protocolo de Noyori. Estes compostos foram

avaliados como agentes antiproliferativos contra um painel de clulas

cancergenas. Apenas cantin-6-ona (64) mostrou atividade contra a linhagem de

clula 786-0 (clula de cncer renal). Estes compostos foram avaliados em

bioensaios in vitro contra Leishmania brasiliensis, Leishmania amazonesis e

Leishmania major e novamente apenas a cantin-6-ona (64) apresentou atividade

contra Leishmania major (IC50=16,9 M) e um ndice de segurana altamente

promissor (Si=94,7). Testes preliminares de toxicidade in vivo mostraram que a

harmicina (62) e a tripargina (59) so substncias com potencial efeito sobre o

sistema nervoso central.

xv

Abstract

The -carboline skeleton is widely distributed among natural products

incluiding yohimbine (yohimbine and alloyohimbine), corynantheidine

(corynantheidine), rauwolfia (reserpine) and vinca (vincamine) alkaloids.

Furthermore, these coumpounds have also demonstrated a broad spectrum of

pharmacological properties including ansiolytic, hypnotic, anticonvulsant,

antitumor, antiviral, antiparasitic as well as antimicrobial activities. Concise and

efficient total syntheses of (+)-trypargine (59), in 6 steps and 46% overall yield, (-)-

trypargine (59), in 6 steps and 38% overall yield, (+)-deplancheine (60), in 11 steps

and 47% overall yield, (+)-debromoarborescidine A (61), in 5 steps and 73%

overall yield, (+)-harmicine (62), in 5 steps and 56% overall yield, (-)-harmicine

(62), in 5 steps and 52% overall yield, canthin-6-one (64), in 8 steps and 45%

overall yield and 10-methoxy-canthin-6-one (65), in 8 steps and 35% overall yield,

were developed based on the construction of the -carboline moiety via Bischler-

Napieralski reaction and the enantioselective reduction of the dihydro--carboline

intermediate via an asymmetric transfer hydrogenation reaction using Noyoris

protocol. These compounds were evaluated as antiproliferative agents against a

panel of cancer cell lines. Only canthin-6-one (64) has shown promising activity

against cell line 786-0 (renal cell carcinoma). These compounds were evaluated in

vitro bioassays against Leishmania major, Leishmania brasiliensis and Leishmania

amazonesis and again canthin-6-one (64) displayed promising activity against

Leishmania major (IC50=16,9 M) and a highly promising safety index (Si=94,7).

Preliminary tests of in vivo toxicity showed that harmicine (62) and trypargine (59)

are substances with potential effect on the central nervous system.

xvii

ndice

Lista de Figuras xxi

Lista de Tabelas xxiii

Lista de Esquemas xxv

Abreviaes, Smbolos e Estruturas xxxi

1 Introduo...................................................................................... 01

1.1 Aspectos gerais............................................................................. 01

1.2 Principais mtodos de obteno de carbolinas........................... 03

1.2.1 Pictet-Spengler.............................................................................. 03

1.2.2 Bischler-Napieralski...................................................................... 06

1.3 Breve comentrio sobre preparao enantiosseletiva de -carbolina.........................................................................................

08

1.4 Sntese assimtrica carbolinas via hidrogenao assimtrica de Noyori.........................................................................................

11

2 Objetivos.......................................................................................... 16

3 Resultados e Discusses: tripargina (59)........................................ 17

3.1 Consideraes gerais: introduo................................................... 17

xviii

3.2 Estudos visando sntese da ()-tripargina (59)............................. 19

3.3 Otimizao das condies reacionais da sntese da diamina 73.... 41

3.4 Sntese da (+) e (-)-tripargina (59)................................................... 47

3.5 (R)-(+)-Deplancheina (60): introduo............................................. 59

3.5.1 Sntese total da (R)-(+)-deplancheina (60) e da (R)-(+)-

debroarborescidina........................................................................

63

3.6 Harmicina (62): introduo.............................................................. 71

3.6.1 Sntese total da (+) e (-)-harmicina (62)

73

3.7 Otimizao da rota sinttica da (+)-harmicina (62).......................... 76

3.8 Sntese de derivados da harmicina (62).......................................... 77

3.9 Sntese da cantin-6-ona (64) e da 10-metoxi-cantin-6-ona (65)......

80

3.10 Atividade citotxica de carbolinas............................................... 89

3.11 Atividade leishmanicida................................................................... 97

3.12 Atividade sobre o sistema nervoso: teste hipocrtico..................... 105

3.13 Efeitos farmacolgicos gerais.......................................................... 107

xix

3.13.1 Animais............................................................................................ 107

3.13.2 Avaliao hipocrtica: toxicidade aguda......................................... 107

3.13.3 Concluses dos testes de toxicidade aguda................................... 112

4 Concluses...................................................................................... 113

5 Parte Experimental.......................................................................... 116

6 Anexo.............................................................................................. 173

7 Referncias.................................................................................... 234

xxi

Lista de Figuras

Figura 1 Exemplos de alcalides verdadeiros, protoalcalides e pseudoalcalide................................................................

01

Figura 2 Exemplos de alcalides indlicos..................................... 02

Figura 3 Fotos das espcies Banisteriopsis caapi (esquerda) e Peganum harmala (direita)..............................................

03

Figura 4 R da espcie Kassina senegalensis e estrutura da (S)-(-)-tripargina (59)...............................................................

17

Figura 5 Espectro de IV (filme) do derivado acilazida 102 (esquerda) e isocianato 103 (direita)................................

34

Figura 6 Arbusto de uma Alstonia e estruturas da deplancheina (60)...................................................................................

59

Figura 7 Ilustrao da Kopsia griffithii (esquerda) e estrutura da harmicina (62) (direita).....................................................

71

Figura 8 Determinao do excesso enantiomrico de 167............. 75

Figura 9 Tipos de cncer mais incidentes, estimados para 2008, na populao brasileira.....................................................

89

Figura 10 Relao de estrutura-atividade de derivados de -carbolinas frente a clulas tumorais.................................

90

Figura 11 Porcentagem de crescimento de clulas de cncer humano aps 48h na presena de diferentes concentraes de 59 e 73................................................

92


93


94

xxii

Figura 14 Porcentagem de crescimento de clulas de cncer humano aps 48h na presena de diferentes concentraes de 7..........................................................

95 Figura 15 Distribuio de espcies Leishmania pelo Brasil (ano:

2005).................................................................................

98

Figura 16 Densidade de casos de Leishmania no Brasil.................. 98

Figura 17 Os tipos de leishmaniose: cutnea, muco-cutnea e visceral..............................................................................

99

Figura 18 Ciclo de vida do gnero Leishmania................................. 102

Figura 19 Tratamento via intraperitoneal em camundongo.............. 108

Figura 20 Aps administrao intraperioneal da (R)-harmicina (62): cauda em Straub......................................................

110

xxiii

Lista de Tabelas

Tabela 1 Hidrogenao assimtrica de iminas com catalisador de Noyori...............................................................................

12

Tabela 2 Otimizao das condies reacionais para a sntese do 4-nitroster 78.................................................................

21

Tabela 3 Otimizao das condies reacionais de hidrlise do nitroster 78......................................................................

24

Tabela 4 Verificao das condies reacionais da reao de Bischler-Napieralski..........................................................

27

Tabela 5 Otimizao das condies reacional da reduo do

grupo nitro de 77...............................................................

28

Tabela 6 Formao da imina 90 via reao de Bischler-Napieralski........................................................................

31

Tabela 7 Desproteo do grupo carbometoxi do composto 108..... 37

Tabela 8 Desproteo do grupo Cbz de 118................................... 45

Tabela 9 Deslocamento qumico de RMN de 13C da tripargina (59): literatura e experimental ..........................................

53

Tabela 10 Dados espectroscpicos de RMN de 1H e RMN de 13C da deplancheina (60)........................................................

67

Tabela 11 Dados espectroscpicos de RMN de 1H e RMN de 13C da desbromoarborescidina A (61)....................................

70

Tabela 12 Dados comparativos de 1H-RMN e 13C-RMN da harmicina (62)...................................................................

75

Tabela 13 Efeito citotxico da cantin-6-ona (64) e de derivados frente a clulas de cncer...............................................

81

Tabela 14 Dados espectroscpicos de RMN de 1H e RMN de 13C

xxiv

da cantin-6-ona (64)......................................................... 87

Tabela 15 Valores de TGI em mol/L para -carbolinas 59, 73, 63, 60, 62, 64, 65, 7................................................................

96

Tabela 16 Classificao das espcies de Leishmania e suas manifestaes clnicas......................................................

100

Tabela 17 ndice de segurana, citotoxicidade e atividade Leishmanicida de 59, 60, 61, 62, 64, 65 ..........................

104

xxv

Lista de Esquemas

Esquema 1 Sntese de tetraisoquinolinas via Pictet-Spengler............ 04

Esquema 2 Mecanismo proposto para reao de Pictet-Spengler...... 05

Esquema 3 Mecanismo alternativo para a reao de Pictet-Spengler...........................................................................

06

Esquema 4 Mecanismo proposto para a reao de Bischler-Napieralski........................................................................

07

Esquema 5 Mecanismo proposto para a reao de Bischler-Napieralsk via intermedirio espiroindolenina..................

07

Esquema 6 Pictet-Spengler assimtrica com utilizao de auxiliar quiral.................................................................................

09

Esquema 7 Verso assimtrica da reao de Pictet-Spengler por Waldmann.........................................................................

10

Esquema 8 Sntese da Geissoschizina (43) por Martin e colaboradores...................................................................

11

Esquema 9 Reao de transferncia de hidrognio em meio aquoso..............................................................................

13

Esquema 10 Sntese das arborescidinas A, B e C................................ 14

Esquema 11 Quadro Geral dos compostos sintetizados....................... 16

Esquema 12 Primeira abordagem sinttica para a tripargina (59) por Nakajima...........................................................................

18

Esquema 13 Sntese da (-)-tripargina (59) por Nakajima...................... 19

Esquema 14 Primeira abordagem sinttica para tripargina (59)........... 20

xxvi

Esquema 15 Mecanismo proposto para a formao do nitroster 78.. 22

Esquema 16 Sntese do amida 77......................................................... 23

Esquema 17 Rotas alternativas para sntese da amida 77................... 23

Esquema 18 Mtodos de obteno da amida 77.................................. 25

Esquema 19 Proposta de mecanismo de formao de amida 77

mediada por SOCl2...........................................................

26

Esquema 20 Tentativa de formao de 88 via reao de Bischler-Napieralski........................................................................

29

Esquema 21 Formao do carbamato 89.............................................. 30

Esquema 22 Mtodos para rearranjo de Curtius................................... 32

Esquema 23 Formao do derivado carbamato 89 via rearranjo de Curtius..............................................................................

34

Esquema 24 Mecanismo alternativo para formao de 107.................. 35

Esquema 25 Reduo da imina 108 com NaBH4.................................. 36

Esquema 26 Mecanismo de reduo com NaBH4................................ 36

Esquema 27 Tentativa de guanilao da diamina 73............................ 39

Esquema 28 Sintese de bis-Boc-tripargina 111..................................... 40

xxvii

Esquema 29 Mecanismo proposto para guanilao da amina 73 com tiouria 110.......................................................................

40

Esquema 30 Desproteo de 111 com TFA.......................................... 41


42

Esquema 32 Esquema geral de formao de amida 113 na presena de HOBt e EDCI...............................................................

43

Esquema 33 Formao do derivado composto 118.............................. 44

Esquema 34 Formao do composto 123............................................. 46

Esquema 35 Formao da diamina 73 a partir de 123.......................... 47


48

Esquema 37 Sntese do composto 129................................................. 49

Esquema 38 Desproteo do derivado de leucina 130 com Et3SiH e Pd-C..................................................................................

50

Esquema 39 Desproteo do composto 129 com Et3SiH e Pd-C......... 50

Esquema 40 Mecanismo para a desproteo de N-alil aminas 132 catalisada por Pd..............................................................

51

Esquema 41 Etapa de guanilao na sntese da (-)-batzeladina D (137).................................................................................

52

Esquema 42 Etapa de guanilao da sntese da tripargina (59)........... 53

Esquema 43 Sntese assimtrica do composto 129.............................. 54

xxviii

Esquema 44 Mecanismo proposto para hidrogenao assimtrica de Noyori..............................................................................

55

Esquema 45 Derivatizao do composto 129 com MTPA..................... 56

Esquema 46 Finalizao da sntese da (+)-tripargina (59).................... 57

Esquema 47 Sntese da (+)-tripargina (59) por Drabowicz................... 58

Esquema 48 Sntese da deplancheina (60) por Meyers........................ 61

Esquema 49 Sntese da deplancheina (60) por Allin e colaboradores.. 62

Esquema 50 Sntese da lactama 148.................................................... 64

Esquema 51 Sntese do intermedirio 157............................................ 65

Esquema 52 Formao do intermedirio 150........................................ 66

Esquema 53 Sntese da (+)-deplancheina (60)..................................... 67

Esquema 54 Alternativa de sntese de 150..................................... 68

Esquema 55 Sntese da (+)-debromoarborescidina A (61) a partir de 148....................................................................................

69

Esquema 56 Sntese da harmicina (62) por Allin e colaboradores........ 72

Esquema 57 Sntese da harmicina (62) por Jacobsen e colaboradores...................................................................

73

Esquema 58 Sntese da harmicina (62)................................................. 74

xxix

Esquema 59 Otimizao da rota............................................................ 77

Esquema 60 Sntese de derivados da harmicina (62)........................... 77

Esquema 61 Condies......................................................................... 79

Esquema 62 Sntese da cantin-6-ona (64) por Poupon......................... 82



Esquema 65 Ciclizao intramolecular de 198...................................... 85

Esquema 66 Desproteo do grupo benzila de 199.............................. 85

Esquema 67 Formao da cantin-6-ona (64)........................................ 86

Esquema 68 Sntese da 10-metoxi-cantin-6-ona (65)........................... 88

Esquema 69 Exemplos de compostos com atividade citotxica........... 91

Esquema 70 Estruturas de frmacos utilizados na terapia da leishmaniose.....................................................................

103

Esquema 71 Compostos avaliados nos ensaios de toxicidade aguda.. 106

xxxi

Abreviaes, Smbolos e Estruturas

[] D25: rotao ptica especfica;

: deslocamento qumico;

: freqncia de estiramento;

Aloc: aliloxicarbonila;

Boc: t-butiloxicarbonila;

Cbz: carbobenziloxi (BnOC=O);

CCD: cromatografia em camada delgada;

CG: cromatografia gasosa;

DBN: 1,5-diazobiciclo[4.3.0]non-5-eno;

DBU: 1,5-diazobiciclo[5.4.0]undec-7-eno;

DIBAL-H: hidreto de diisobutilalumnio;

DIPEA: diisopropiletilamina;

DMANE: 1-dimetilamino-2-nitroetileno;

DMAP: N,N-dimetil-4-aminopiridina;

DMF: N,N-dimetilformamida;

DMSO: dimetil sulfxido;

DOX: doxorrubicina;

EDCI: 1-[3-(dimetilamino)propil]-3-etilcarbodiimida;

e.e.: excesso enantiomrico;

EMAR: espectrometria de massas de alta resoluo;

ESI: ionizao por eletrospray

Fmoc: 9-fluorenilmetoxicarbonil;

GI50: concentrao responsvel por 50% de inibio de crescimento celular

HOBt: 1-hidroxibenzotriazol;

HPLC: cromatografia lquida de alta eficincia;

HT-29: linhagem tumoral de clula de clon;

OO

Boc

O

O

Aloc

N

N

DMAP

AlH

Dibal-H

NN

N

OHHOBt

O

O

Fmoc

NO2

NH3CCH3

DMANE

xxxii

IC50: concentrao responsvel por 50% de inibio de crescimento celular;

IV: infravermelho;

J: constante de acoplamento;

K562: linhagem tumoral de clula de leucemia;

LC50: concentrao necessria para matar 50% das clulas;

LDA: diisopropilamideto de ltio;

LLM-MK2: clulas de rim de macaco;

Ms: metanossulfonila;

MTPA: cido -metoxi--trifluorometilfenilactico;

NCI: National Cancer Institute;

NCI-486: linhagem tumoral de clula de pulmo;

NCI-ADR: linhagem tumoral de clula de ovrio resistente;

OMS: Organizao Mundial de Sade;

OVCAR: linhagem tumoral de clula de ovrio;

PCO-3: linhagem tumoral de clula de prstata;

Pd-C: paldio sobre carvo ativo;

RMN: ressonncia magntica nuclear;

SI: ndice de segurana para ensaios biolgicos;

t.a.: temperatura ambiente;

TBAF: fluoreto de tetrabutil amnio;

TFA: cido trifluoroactico;

TFAA: anidrido trifluoroactico;

THF: tetraidrofurana;

TMS: tetrametilsilano;

TGI: concentrao mnima que causa a inibio total do crescimento;

Ts: p-toluenossulfonila

UACC-62: linhagem tumoral de clula de melanona;

xxxiii

UV254nm: luz ultravioleta 254 nm.

Introduo Geral

1

1. Introduo

1.1. Aspectos gerais

Os alcalides so metablitos secundrios provenientes de aminocidos

contendo pelo menos um nitrognio bsico em sua estrutura. Essencialmente,

podemos distinguir trs classes de alcalides: 1

Alcalides verdadeiros: so substncias que contm um nitrognio em anel

heterocclico, sendo derivadas de amino cidos.

Protoalcalides: so aminas simples, tambm derivadas de amino cido, porm o

nitrognio no se encontra no anel heterocclico.

Pseudoalcalides: no derivam de amino cidos e so geralmente bsicos.

Alcalides

NH

HO

Serotonina (3)(protoalcalide)

Figura 1. Exemplo de alcalides verdadeiros,protoalcalides e pseudoalcalide.

NH2

ON

Me

HO

HOH

Morfina (1)(alcal. verdadeiro)

N

Me

OH

Pumiliotoxina 251D (2)(alcal. verdadeiro)

Me

N

NH

N

N

O

O

MeMe

Cafena (5)(pseudoalcalide)

MeO OMe

MeO

NH2Mescalina (4)

(protoalcalide)

1 a) Hesse, M. Alkaloids: Nature Curse Or Blessing; Ed. Wiley-VCH; Weinheim, 2002. b) Cordell, G. A. Introduction To Alkaloids: A Biogenetic Approch; Ed. Wiley Interscience Publication, 1981.

Introduo Geral

2

Dentro da classe dos alcalides heterocclicos, encontramos os alcalides

indlicos. Os alcalides indlicos compreendem um grande grupo de produtos

naturais de ocorrncia freqente (j foram identificados mais de 1500) e

considervel diversidade estrutural. O ncleo carbolnico (ver o ncleo em azul

da estrutura 7 da Figura 2) encontra-se presente no esqueleto de vrios alcalides

indlicos apresentando um sistema tricclico pirido[3,4-b]indlico, com diferentes

padres de hidrogenao e substituio. Dentre os efeitos farmacolgicos

atribudos as -carbolinas podemos destacar: atividade anti-HIV, atividade

citotxica, atividade antimicrobiana, atividade sobre o sistema nervoso central,

entre outras.2

Harmina (7)

NH

Indol (6)

Figura 2. Exemplos de alcalides indlicos.

N S

N

SMe

Sinalbina B (8)

OMe

NH

OMe

CHO

Murraianina (9)

NH

NHN

OH

HO

CO2H

Hirtiazepina (12)

NH

N

Et

Quebrachamina (11)NH

N

OH

H Me

Alina (10)

NH

NH3CO

2 Para revises sobre alcalides -carbolnicos, ver: a) Morales-Rios, M. S.; Suarez-Castillo, O. R. Nat. Prod. Commun. 2008, 3, 629. b) Ishikura, M.; Yamada, K. Nat. Prod. Rep. 2009, 26, 803. c) Allen, J. R. F.; Holmstedt, B. R. Phytochemistry 1980, 19, 1573. d) Husson, H. P. In The Alkaloids, Brossi, A., Ed., Vol. 26, Academic Press, 1985.

Introduo Geral

3

A planta Banisteriopsis caapi encontrada na Amrica do Sul e a Peganum

harmala encontrada da regio do mar Mediterrneo so exemplos de espcies

que apresentam carbolinas em sua composio. Alm de sua ocorrncia em

plantas, a presena de compostos carbolnicos foi observada tambm em

tecidos de mamferos, insetos, frutas e em extratos de ervas preparados por

algumas tribos de ndios sul-americanos. 3

Figura 3. Fotos das espcies Banisteriopsis caapi (esquerda) e Peganum

harmala (direita).

1.2. Principais mtodos de obteno de carbolinas

1.2.1. Pictet-Spengler

Em 1911, A. Pictet e T. Spengler reportaram que a condensao de 2-

feniletilamina (13) e dimetoximetano (14), na presena de cido clordrico

concentrado, resultou na formao do sistema 1,2,3,4-tetraidroisoquinolnico 15,

3 Mosquera, J. T. Avances en Enfermeria 2005, XXIII, 92.

Introduo Geral

4

em rendimento moderado.4 Embora os estudos iniciais de Pictet e Spengler5

tenham sido desenvolvidos visando a sntese de tetraidroisoquinolinas 15

(Esquema 1), a metodologia foi logo aplicada sntese de carbolinas.

NH2H3COCH2OCH3 NH

H+

Esquema 1. Sntese de tetraisoquinolinas via reao Pictet-Spengler.

13 14 15

O mecanismo aceito4 para a reao de Pictet-Spengler, quando analisado

no contexto da sntese de -carbolinas, envolve inicialmente a formao de uma

base de Schiff pela desidratao de um aminal 18 em condies cidas. A imina

20 protonada resultando em um on imnio 21. A formao da -carbolina 23

finalizada pelo ataque nucleoflico de C-2 do anel indlico ao on imnio 21

(Esquema 2).

4 Kurti, L.; Czak, B. Strategic Aplications of Named Reaction in Organic Synthesis; Ed. Elsevier Academic Press, 2005. 5 Pictet, A.; Spengler, T. Berichte 1911, 2030 (conforme ref. 4).

Introduo Geral

5

NH

NH2

NH

NH

R

OR

HNH

HN

R H

OH

+H+

NH

HN

R H

OH2

-H2O

-H+ NH

N

R

+H+

NH

N

R

H

6-endo-trig

HNH

NH

R

-H+

aminal

imina on imnio

-carbolina

Esquema 2. Mecanismo proposto para reao de Pictet-Spengler.

16 17 18

19 20 21

22 23B

Posteriormente, estudos de Jackson e Smith6 sugeriram um mecanismo

alternativo que envolve o ataque da posio mais nucleoflica do anel indlico (C-

3) ao on imnio 21, seguido de um rearranjo [1,2]-C para fornecer o sistema

carbolnico (Esquema 3).

6 a) Jackson, A. H.; Smith, A. E. Tetrahedron 1968, 24, 403. b) Jackson, A. H.; Smith, A. E. Tetrahedron 1968, 24, 2227. c) Jackson, A. H.; Naidoo, B.; Smith, P. Tetrahedron 1968, 24, 6119. d) Biswas, K. M.; Jackson, A. H. Tetrahedron 1969, 25, 227.

Introduo Geral

6

NH

NH

R

NH

N

R

H

H

NH

NH

R

-H+

NH

[1,2]-CNH

R

on imnio

-carbolina 23

Esquema 3. Mecanismo alternativo para a reao de Pictet-Spengler.

21 24 22

1.2.2. Bischler-Napieralski

Outra abordagem sinttica bastante empregada para a sntese de sistemas

-carbolnicos est baseada no emprego da reao de Bischler-Napieralski. A

reao de Bischler-Napieralski consiste na ciclodesitratao de feniletilamina

fornecendo 3,4-diidroisoquinolinas atravs do aquecimento a altas temperaturas

com agentes desidratantes (P2O5, POCl3, PPA, TFAA, Tf2O).7 A reao de

Bischler-Napieralski tambm usada para a converso de derivados de triptamina

(16) em -carbolinas.8

Estudos mecansticos feitos por Fodor9 demonstraram que a formao de

ambos os intermedirios (cloreto de imidoila e sal nitrlio) promovida por agentes

desidratantes. Por exemplo, uma amida indlica 25 pode reagir com POCl3

formando o cloreto de imidoila 29 que mediante aquecimento transforma-se no sal

de nitrlio 30. Aps uma substituio eletroflica aromtica intramolecular leva a

formao da -carbolina 32 correspondente (Esquema 4). 7 Bischler, A.; Napieralski, B. Berichte 1893, 26, 1903 (conforme ref. 4). 8 a) Whaley, W. M.; Govindachari, T. R. Organic Reaction 1951, 6, 74. b) Li, J. J.; Corey, E. J., Name Reactions in Heterocyclic Chemistry; Ed John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2005. 9 a) Fodor, G.; Nagubandi, S. Tetrahedron 1980, 36, 1279. b) Fodor, G.; Gal, J.; Phillips, A. Angew. Chem. Int. Ed. 1972, 26, 919.

Introduo Geral

7

Esquema 4. Mecanismo proposto para a reao de Bischler-Napieralski.

NH

HN

R

O ClP

O

ClCl

NH

N

R

OPOCl2

Cl

H NH

N

R

OPOCl2H Cl

NH

NH

R

Cl NH

NR

Cl NH

N

R

Cl

NH

N

RH

NH

N

R

-H

25 26 27

28 29 30

31 32

6-endo-dig

B

Do mesmo modo que para a reao de Pictet-Spengler, alguns autores

propem que o mecanismo da reao de Bischler-Napieralski envolva um

intermedirio espiroindolenina 33 (Esquema 5).10

BEsquema 5. Mecanismo proposto para a reao de Bischler-Napieralski

via intermedirio espiroindolenina.

NH

NHO

R

POCl3

NH

N

R

ClNH

N

R

NH

N

R

NH

N

Indolenina

R NH

N

R

NH

N

R

No-observado

NH

N

RH

-HCl

1,2-C

1,2-C

25

32

3029

33

31

30

34

-H+

H

10 a) Doi, S.; Shirai, N.; Sato, Y. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1997, 2217. b) Liu, J.; Nakagawa, M.; Ogata, K.; Hino, T. Chem. Pharm. Bull. 1991, 39, 1672.

Introduo Geral

8

As propostas de mecanismos para as reaes de Bischler-Napieralski e de

Pictet-Spengler que passam por um intermedirio espiro foram contestadas por

clculos tericos que mostraram que para a formao do intermedirio espiro

haveria altas barreiras de energia. Outro fator que contribui para o questionamento

que no se teve o isolamento de produtos do tipo carbolnicos.11

1.3. Breve comentrio sobre preparao enantiosseletiva de -carbolina

A crescente demanda por substncias enantiomericamente puras levou a

sntese assimtrica a ocupar um lugar de destaque dentro do panorama

cientfico.12 Vrias metodologias para a sntese assimtrica de carbolinas foram

desenvolvidas, dentre elas podemos citar: uso de blocos de construo quirais;

uso de auxiliares quirais; uso de cido de Brnsted quiral, adio de nuclefilo e

hidrogenao assimtrica, entre outras.13

Em 1995, Waldmann e colaboradores exploraram a reao de Pictet-

Spengler na verso assimtrica, empregando derivados de ftaloimido-cidos 36

como auxiliares quirais.14 A seletividade foi explicada pela coordenao do tomo

de titnio carbonila (Esquema 6). Essa coordenao levou a formao de

derivados 38 em rendimentos moderados a excelentes e em bons excessos

diastereoisomricos (64-98%).

11 a) Kowalski, P.; Mokrosz, J. L. Bull. Soc. Chem. Belg. 1997, 106, 147. b) Kowalski, P.; Bojarski, A. J.; Mokrosz, J. L. Tetrahedron 1995, 51, 2737. 12 a) Seayad, J.; List, B. Org. Biomol. Chem. 2005, 3, 719. b) Gladiali, S.; Alberico, E. Chem. Rev. 2006, 35, 226. c) Feringa, B. L.; Delden, R. A. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 3418. d) Enders, D.; Huttl, M. R. M.; Grondal, C.; Raabe, G. Nature, 2006, 441, 861. 13 a) Tietze, L. F.; Zhou, Y.; Topken, E. Eur. J. Org. Chem. 2000, 2247. b) Wanner, M. J.; van der Hass, R. N. S.; de Cuba, K. R.; van Maarseveen, J. H.; Hiemstra, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1. c) Gremmen, C.; Willemse, B.; Wanner, M. J.; Koomen, G. J. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 8885. d) Waldmann, H.; Schimit, G.; Jasen, M.; Geb, J. Tetrahedron 1994, 50, 11865. e) Waldmann, H.; Schimit, G.; Jasen, M.; Geb, J. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 5867. f) Wee, A. G. H.; Yu, Q. J. Org. Chem. 2001, 66, 8935. g) Zhou, H.; Lio, X.; Yin, W.; Ma, J.; Cook, J. M. J. Org. Chem. 2006, 71, 251. h) Bandini, M.; Melloni, A.; Piccinelli, F.; Sinisi, R.; Tommasi, S.; Umani-Ronchi, A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1424. i) Yamada, H.; Kawate, T.; Matsumizu, M.; Nishida, A.; Yamaguchi, K.; Nakagawa, M. J. Org. Chem. 1998, 63, 6348. 14 Waldmann, H.; Schimit, G.; Henke, H.; Burkard, M. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 2402.

Introduo Geral

9

NH

N

O

OO

ClR1

N

R2

36: R2= Me, Et, iPr, Ph,4-NO2-Ph, 4-Cl-Ph

Ti(OiPr)4CH2Cl2, t.a.

NOO

OR1H

NR2

H

NH

TiL

LL

L

NH

NO

NR1

R2

O

O

Esquema 6. Reao de Pictet-Spengler assimtrica com utilizao de auxiliar quiral.

35: R1= Me, iPr, t -Bu+

37 38

L=OiPr

Recentemente, List e colaboradores desenvolveram uma metodologia para a sntese assimtrica de carbolinas via reao de Pictet-Spengler utilizando

derivado do cido fosfrico quiral A como catalisador. Essa metodologia levou a

formao de sistemas carbolnicos em altos rendimentos (94-98%) e bons

excessos enatiomricos (86-90%). A presena do ster geminal foi essencial para

o processo de ciclizao (Esquema 7).15

15 Seayad, J.; Seayad, A. M.; List, B. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1086.

Introduo Geral

10

NH

R1 CO2EtCO2Et

NH2NH

R1

NH

CO2EtCO2Et

R2

A (20mol%)Na2SO4

tolueno, t.a.

39: R1 = H, OMe, OBn 40:R2 = Et, n-Pr, n-Bu,i -Pr, i-Bu, Bn, Cy, Ph

POO

O

OH

R

R

i-Pr

i -Pr

i -Pr

R =

A

R2CHO

Esquema 7. Verso assimtrica da reao de Pictet-Spengler proposta por List.

Em 2003, Martin e colaboradores relataram um elegante trabalho de adio

assimtrica do nuclefilo B a imina 41 para a sntese da (+)-geissoschizina. O

ataque do nuclefilo acetal B ao intermedirio 41 ocorreu pelo lado trans ao grupo

carboxila, levando a um nico enantimero atravs de uma reao de Mannich

vinloga (Esquema 8).16

16 Deiters, A.; Chen, K.; Eary, C. T.; Martin, S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4541.

Introduo Geral

11

Esquema 8. Sntese da Geissoschizina (43) por Martin e colaboradores.

NH

N.HCl

CO2H OCH3

OTBDMS

NH

NH

CO2t -Bu

CO2CH3

(CH3)2C=CH2, H2SO459% (2 etapas)

R=H

R=t -Bu

NH

N

MeO2C CHOH

(+)-Geissoschizina (43)

41 42

B

H

H

H1)

2)

1.4. Sntese assimtrica de carbolinas via hidrogenao assimtrica de

Noyori

Na natureza, as oxirredutases catalisam a transferncia de hidrognio a

compostos carbonlicos levando aos seus respectivos lcoois, usando co-fatores

como NADH e NADPH.17 Noyori e colaboradores mostraram que complexos de p-

cimeno-Ru(II), possuindo uma 1,2-diamina quiral adequada, catalisa de forma

eficiente as redues assimtricas de iminas quando se emprega uma mistura

azeotrpica de cido frmico-trietilamina como fonte de hidrognio. Essa

17 a) Jones, J. B. Tetrahedron 1986, 42, 3351. b) Leninger, A. L.; Nelson, D. L.; Cox, M. M.; Principles of Biochemistry, Worth Publishers, New York, NY, USA, 1997.

Introduo Geral

12

metodologia particulamente til e conveniente como uma rota geral para a

sntese assimtrica de alcalides carbolnicos naturais (Tabela 1).13a,18,19

Tabela 1. Hidrogenao assimtrica de iminas com catalisador de Noyori

NH

N

R

46 (S,S ou R,R),

HCO2H:Et3N (5:2) NH

NH

R

44: a: R=Me; b: R=Ph; c: R=Et;d: R=-(CH2)2CH3; e:-(CH2)7CH3;f: -(CH2)16CH3; g: -CH2CO2Et

N

NH2

RuCl

Tos

N

NH2

RuCl

Tos

46a: (S,S)

46b: (R,R)

Rn

Rn

46a: 6666-areno= p-cimeno46b: 6666-areno= benzeno

imina 44 cat. rend (%) ee (%) Conf.

a

b

c

d

e

f

g

(S,S)-

(S,S)-

(S,S)-

(S,S)-

(R,R)-

(R,R)-

(R,R)-

86

83

84

88

81

77

93

97

96

98

98

98

98

97

R

R

R

S

S

S

S

45

A primeira reao de transferncia de hidrognio assimtrica de iminas 44

cclicas e ons iminios em meio aquoso foi desenvolvida por Zhu e colaboradores.

20 A reao ocorreu na presena de um surfactante, formiato de sdio e de um

derivado do catalisador de Ru 47 solvel em gua. Essa metodologia fornece

isoquinolinas e -carbolinas em bons rendimentos e excessos enantiomricos

18 a) Uematsu, N.; Fujii, A.; Hashiguchi, S.; Ikariya, T.; Noyori, R. J. Am. Chem. Soc 1996, 118, 4916. b) Kobayashi, S.; Ishitani., H.; Chem. Rev. 1999, 99, 1069. c) Roszkowski, P.; Wojtasiewicz, K.; Leniewski, A.; Maurin, J. K.; Lis, T.; Czarnocki, Z. J. Mol. Cat. 2005, 143. 19 Noyori, R.; Hashiguchi, S. Acc. Chem. Res. 1997, 30, 97. 20 Wu, J.; Wang, F.; Yaping, M.; Cui, X.; Cun, L.; Zhu, J.; Deng, J.; Yu., B. Chem. Commun. 2006, 1766.

Introduo Geral

13

(Esquema 9). Esse resultado foi de certa forma surpreendente, uma vez que j se

tinha relatado na literatura o insucesso da aplicao desse tipo de catalisador para

a reduo de cetonas a alcois em meio prtico.18a

cat., HCOONasurfactante, H2O, 28

oC

N

NH2

RuCl

Tos

NaO3S

NaO3S

NH

N

RNH

NH

R

H

44: R= Me, Et, iPr, Cy, Ph.rend = 83-97%ee = 98-99%

Esquema 9. Reao de transferncia de hidrognio em meio aquoso.

45

47

Em 2004, nosso grupo de pesquisa desenvolveu a primeira sntese

assimtrica dos alcalides -carbolnicos arborescidina A21 (51) em 5 etapas e

50% de rendimento global, arborescidina B (58) em 8 etapas e 61% de rendimento

global e arborescidina C (57) em 9 etapas e 51% de rendimento global (Esquema

10). 22

A estratgia de sntese empregada encontra-se ilustrada no Esquema 10

onde descrevemos as etapas envolvidas desde a converso da 6-bromotriptamina

nas respectivas arborescidinas, tendo como etapa chave de introduo de

quiralidade a reduo enantiosseletiva da imina formada na etapa de Bischeler-

Napieralski utilizando-se a metodologia de transferncia de hidrognio introduzida

por Noyori e colaboradores. Neste processo, a fonte de hidrognio o cido

frmico que empregado na forma de uma mistura azeotrpica de cido frmico-

trietilamina e a espcie cataliticamente ativa gerada a partir de RuCl2(6-p-

21 Chbani, M.; Pas, M. J. Nat. Prod. 1993, 56, 99. 22 Santos, L. S. Tese de doutorado, Instituto de Qumica, Unicamp, 2003; b) Santos, L. S.; Pilli, R. A.; Rawal, V. J. Org. Chem. 2004, 69, 1283.

Introduo Geral

14

cimeno) e (S,S)-N-tosil-1,2-difeniletilenodiamina [(S,S)-TsDPEN], disponveis

comercialmente.

NH

NBrH

NNMe

BrH

(-)-Arborescidina A (51)

NNMe

BrH

(+)-Arborescidina B (58)

NH

BrNH2N

HBr

NH

NH

BrN

MeO2C

NH

BrN

HO

O

H3COO

NH

BrNH

O

NH

BrN

NH

BrNCO2Me

H

NH

BrNCO2Me

O

H

H

(+)-Arborescidina C (57)

NNCO2MeBr

H

HO

a

b

c d

e

f

g, hi, j

l

m n

HO

Esquema 10. Sntese das arborescidinas A, B e C por Pilli e colaboradores: a) i: anidridoglutrico, CH2Cl2, 0

oC, 10 min; ii: SOCl2, MeOH, 0oC a t.a., 3h, (83%); b) POCl3, benzeno,

refluxo, (83%); c) (S,S)-TsDPEN-RuII, HCO2H-Et3N (5:2), DMF, t.a., 12h, (89%); d) AlH3, THF,10 min., (78%); e) cido 5-hexenico, HOBt, EDCI, CH2Cl2, t.a., 10h, (99%); f ) POCl3, MeCN,refluxo, 3 h, (90%) ou POCl3, benzeno, ref luxo, 2,5h, (75%); g) (S,S)-TsDPEN-Ru

II, HCO2H-Et3N(5:2), DMF, t.a., 12h, (89%); h) MeOCOCl, Et3N, CH2Cl2, (99%); i) OsO4, tBuOH, NMO, THF:H2O,0oC a t.a., 10h, (88%); j) NaIO4, THF:H2O (1:2), (90%); l) TFA, 1h, (95%); m) AlH3,THF, t.a., 15 min., (96%); n) MeO2CNSO2NEt3, 8h, (84%).

48

49 50

52

535455

56

Introduo Geral

15

Pelo nosso conhecimento, esta foi a primeira oportunidade em que a

aplicao do protocolo de Noyori foi empregada na sntese enantiosseletiva de um

produto natural e, considerando-se os excelentes resultados alcanados na

sntese assimtrica dos alcalides -carbolnicos arborecidinas pelo nosso grupo

de pesquisa, de interesse estender o emprego desta metodologia para outros

compostos alvos. Naquela oportunidade, nosso foco principal encontrava-se no

desenvolvimento de metodologias sintticas e no nos ocupamos de avaliar a

atividade farmacolgica das tetraidro--carbolinas preparadas.

Objetivos

16

2. Objetivos

Em funo da pronunciada atividade biolgica relatada para os compostos -

carbolnicos e considerando-se os excelentes resultados anteriores obtidos pelo

nosso grupo de pesquisa, de interesse estender o emprego desta metodologia

para outros compostos dessa mesma famlia. Como um conjunto representativo

de substncias elegemos as estruturas mostradas abaixo por apresentarem a

possibilidade de contribuirmos com uma metodologia cataltica e enantiosseletiva

para sua preparao e apresentarem potencial de atividade farmacolgica em

funo de precedentes descritos em literatura. Os objetivos deste trabalho so:

2.1. Desenvolver novas rotas sintticas para um conjunto de -carbolinas naturais

e no naturais, dentre as quais se incluem a tripargina (59), deplanchena (60),

debromo-arborescidina (61), harmicina (62), 5-metoxi-harmicina (63a), 5-bromo-

harmicina (63b), cantin-6-ona (64), 10-metoxi-cantin-6-ona (65) (Esquema 11).

NH

NH

NH

NH2HNtripargina (59) harmicina (62)

NH

N

deplancheina (60)

NH

N

debromo-arborescidina A (61)

NN

O

cantin-6-ona (64)

NN

O

10-metoxi-cantin-6-ona (65)

MeO

Esquema 11. Quadro geral dos compostos a serem sintetizados.

R=OMe (5-metoxi-harmicina) (63a)R=Br (5-bromo-harmicina) (63b)

NH

N

NH

N

R

2.2. Avaliar in vitro a atividade citotxica das -carbolinas sintetizadas contra

clulas tumorais humanas.

2.3. Avaliar in vitro a atividade anti-Leishmania das -carbolinas sintetizadas

contra a forma promastigota de Leishmania major, Leishmania brasiliensis e

Leishmania amazonesis.

2.4. Avaliar a toxicidade aguda das -carbolinas sintetizadas em camundogos

Swiss e realizar testes preliminares de ao sobre o sistema nervoso central.

Resultados e discusses

17

3. Tripargina (59)

3.1. Consideraes gerais: introduo.

A (S)-(-)-tripargina (59) um alcalide tetraidro--carbolnico isolado pela

primeira vez em 1982, por Akizawa e colaboradores, da pele de rs da espcie

Kassina senegalensis (Figura 4) e, posteriormente, da ascidia Eudistoma sp por

Ireland e colaboradores.23 Apesar de alguns relatos sobre a toxicidade da (-)-

tripargina (59) em experimentos com camundongos (LD50=16,9 mg/kg,

administrao intravenosa)24 e de seu efeito sobre o bloqueio de canais de sdio

em membranas de axnios de lulas,25 a relevncia fisiolgica da (-)-tripargina (59)

permanece virtualmente inexplorada. Ireland e colaboradores no observaram

atividade citotxica significativa em fraes contendo o alcalide (S)-(-)-tripargina

(59) em clulas de tumor de clon humano.

Figura 4. R da espcie Kassina senegalensis e estrutura da (S)-(-)-tripargina (59)

(59).

23 a) Akizawa, T.; Yamazaki, T.; Yasuhara, T.; Nakajima, M.; Rosegline, G. F.; Ersparmer, G. F.; Ersparmer, V. Biomed Res. 1982, 3, 232. b) Van Wagoner, R. M.; Jompa, J.; Tahir, A.; Ireland, C. M. J. Nat. Prod 1999, 62, 794. 24 Shimizu, M.; Ishikawa, M.; Komoda, Y.; Nakijima, T.; Tamaguchi, K.; Sakai, S. Chem. Pharm. Bull 1984, 32, 1313. 25 Seyama, L.; Yakehiro, M.; Nakajima, T. Japan J. Phisiol 1985, 35, 367.

NH

NH

NH

NH2HN

H


18

Na literatura existem apenas cinco trabalhos sobre a sntese da tripargina

(59), sendo que quatro destes trabalhos so do grupo do professor Terume

Nakajima. A primeira abordagem para sntese da tripargina (59) foi realizada via

reao de Pictet-Spengler, entre o aminoacetal 66 e a triptamina (16) (Esquema

12) levando a formao da tripargina (59) na sua forma racmica.26

O

O

HNNH2

NH

NH

NH2

NH

NH

HN

H2N NH

AcOH, 50C

Esquema 12. Primeira abordagem sinttica para a tripargina (59)desenvolvida por Nakajima.

66

16

5978,5%

A configurao absoluta do produto natural foi estabelecida posteriormente

por Nakajima e colaboradores24, atravs de sntese em dez etapas e

aproximadamente 13% rendimento global a partir do derivado de (S)-triptofano 67

e utilizando uma reao de Pictet-Spengler para construo do anel -carbolnico.

Uma mistura racmica de configurao R e S (proporo de 1:1) em C-1 do

sistema -carbolnico foi obtida aps separao e descarboxilao do epmero de

configurao 1S forneceu amostra sinttica da (S)-(-)-tripargina (59) (Esquema

12).

26 Shimizu, M.; Ishikawa, M.; Komoda, Y.; Nakajima, T. Chem. Pharm. Bull. 1982, 30, 909.


19

NH

CO2Me

NCH2Ph

CO2H

NH

CO2Me

NCH2Ph

CO2MeNH

CN

NCH2Ph

CN

H

H

HNH

NCH2Ph

CH2NH2

H

NH

NHH

c

d e

Esquema 13. Sntese da (-)-tripargina (59) por Nakajima: a) 10% Pd-C/H2; PhCHO/EtOH;

b) ac. -cetoglutrico, benzeno; c) CH2N2, NH3, MeOH; d) POCl3; DMF-Piridina; e) ii:

NaBH4/EtOH; ii: LiAlH4/Et2O; f) 10% Pd-C/H2.

NH

CO2Me

NH2 NH

CO2Me

NHCH2Phba

NHMeS

NH2

H2Of

67 68 69

70 71 72

73

7459

NH2

NH

NHH

NH

NH2HN

Considerando-se a relativa simplicidade estrutural da tripargina e os

mtodos sintticos hoje disponveis, possvel almejar uma rota de sntese mais

simples e eficiente para a obteno das duas formas enantiomricas da tripargina

(59) em quantidades apreciveis para estudos de atividade biolgica.

3.2. Estudos visando sntese total da ()-tripargina (59)

A primeira estratgia de sntese proposta para a tripargina (59) foi orientada

pelo conhecimento prvio de nosso grupo de pesquisa na sntese do ncleo -

carbolnico, via reao de Bischler-Napieralski e tambm na construo do centro

em C1, via hidrogenao assimtrica de Noyori.22


20

Sob tal perspectiva, planejamos uma rota sinttica para tripargina (59) a

partir da diamina 73 poderia ser preparada a partir da reduo do intermedirio 75.

Este, por vez, poderia ser obtido por hidrogenao assimtrica de Noyori da imina

76. A imina 76 poderia ser proveniente de uma reao de Bischler-Napieralski. A

nitroamida 77 poderia ser obtida a partir da reao entre a triptamina (16) e

nitroster 78 (Esquema 14).

NH

NH2NH

HN ONH

N

O2NMeONO2

O

O2N

NH

NHH

H2N

NH

NHH

NH

H2N

NH

+

NH

NHH

O2N

formao da amida

Bischler-Napieralski

hidrogenao assimtricade Noyori

reduoguanilao

Esquema 14. Primeira abordagem sinttica para (R)-(+)-tripargina (59) .

59 73 75

16

78

7677

OMe

O+ CH3NO2

79

A primeira etapa da rota sinttica planejada consistiu na preparao do 4-

nitroster 7827 que foi obtido atravs da reao entre o acrilato de metila (79) e o

nitrometano, sob condies de Michael empregando-se quantidades catalticas de

27 Rosso, G. B., Tese de Doutorado, Instituto de Qumica, Unicamp, 2005.


21

DBU (1,8-diazobiciclo[5.4.0]undec-7-eno). A Tabela 2, ilustra as condies de

otimizao para a sntese do nitro-ster 78.

Tabela 2. Otimizao das condies reacionais para a sntese do 4-nitro-ster 78

OMe

O

OMe

ONO2

CH3NO2DBU, 0 C

79 78

Entrada Tempo reacional

(h)

DBU

(mol%)

Purificao 78 (%)

1 12 3 Dest. a vcuo 42

2 12 5 Dest. a vcuo 51

3 2h 10 Dest. a vcuo 58

4 2h 10 Coluna filtrante 89



As variaes em algumas condies experimentais foram, de certa forma,

vantajosa tendo em vista que alcanou-se um aumento considervel no

rendimento do 4-nitroster 78 (Entrada 4; rend.: 89%) em relao a literatura27

(60%).

O 4-nitroster 78 foi caracterizado por RMN de 1H, RMN de 13C e

espectroscopia na regio do infravermelho (IV). A anlise do espectro de IV do 4-

nitroster 78, apresentou bandas a 1737 cm-1, correspondente carbonila do ster

e a 1550 cm-1 referente ao grupo nitro. A anlise do espectro de RMN de 1H

apresentou sinais correspondentes aos hidrognios metilnicos -nitro a 4,49


22

como tripleto e a 3,70 como um singleto correspondente aos hidrognios da

metila.

O mecanismo proposto para a formao do 4-nitroster 78 est

representado no Esquema 15. A primeira etapa consiste na desprotonao do

nitrometano pela base (DBU), formao do nion nitronato, adio ao sistema

acrilato de metila, seguida da reprotonao para formao do nitroster.

CH3NO2DBU

DBU-H +CH2NO2 H2C N

O

O OMe

O

NO2

NOMe

O OH+

O2N OMe

ON

N

DBU (81)

Esquema 15. Mecanismo proposto para a formao do nitro-ster.

80

79

78 O

O

OMe

Com o 4-nitroster 78 em mos, partimos para a sntese da nitroamida 77.

As condies descritas na literatura para formao de amidas a partir de steres,

geralmente so drsticas, com utilizao de temperaturas elevadas.28 Mesmo

tendo esses precedentes nada animadores, resolvemos investigar a formao da

nitroamida 77 a partir do nitroster 78.

A primeira condio investigada foi submeter a mistura de triptamina (16) e

nitroster 78 ao refluxo em tolueno. A reao foi acompanhada por CCD e mesmo

aps cinco dias sob refluxo no foi detectado a formao de produto. Com isso,

partimos para utilizao de uma condio mais drstica, com utilizao de

clorobenzeno como solvente que possui ponto de ebulio superior do tolueno. O

28 Allen, C. F. H.; Humphlett, W. J. Org. Syn. 1963, 80.


23

curso da reao foi acompanhado por CCD durante sete dias e, alm de no

observar a formao da nitroamida 77, verificamos decomposio parcial do

substrato (Esquema 16).

NH

NH2NH

HN O

O2N

MeONO2

O+

Esquema 16. Sntese do amida 77. Condio: a) tolueno, refluxo, 5dias; condio b) cloro-benzeno, refluxo, 7 dias.

a ou b

16 78 77

Weinreb e colaboradores desenvolveram uma metodologia para a sntese

de amidas a partir de steres utilizando trimetilalumnio, sob condies suaves e

em altos rendimentos.29 Tendo como base as inmeras aplicaes da metodologia

de Weinreb, resolvemos investig-la na sntese da nitroamida 77.

No primeiro momento, a reao foi feita em CH2Cl2 0C (Esquema 15)

obtendo-se, contudo somente traos da nitroamida 77 (condio A). Entendemos

que o baixo rendimento seria consequncia da baixa solubilidade da triptamina

(16) em CH2Cl2 e empregamos ento um solvente mais polar (CH3CN) 0C.

Novamente obtivemos baixo rendimento da amida 77 (3%) (Esquema 17).

NH

NH2NH

HN O

O2N

Esquema 17. Rotas alternativas para sntese da amida 77. Condio A: i-AlMe3, CH2Cl2; -78

oC; ii- nitroster 78, 0oC, 24h, traos; condio B: i-AlMe3, CH3CN; -78

oC; ii- nitroster 78, 0oC, 24h, traos, 3%.

condies

16 77

29 a) Basha, A.; Lipton, M.; Weinreb, S. M. Tetrahedron Letters 1977, 18, 4171. b) Lipton, M. F.; Basha, A.; Weinreb, S. M. Org. Syn. 1988, 49, 492.


24

Diante desses resultados, passamos a investigar alternativas para a

obteno da nitroamida 77. A metodologia que se mostrou mais promissora foi

transformar o 4-nitroster 78 no cido carboxlico 83 correspondente e,

posteriormente, formar a nitroamida 77.

As condies empregadas para a hidrlise do nitroster 78 esto

apresentadas na Tabela 3 e, a melhor condio alcanada envolveu a utilizao

de KOH em metanol a 50C, por 12 h (Entrada 7).

Tabela 3. Otimizao das condies reacionais de hidrlise do nitroster 78.

MeO2C NO2 NaO2C NO2A, solvente

temperaturatempo reacional

HCl 1M HO2C NO2

78 82 83

Entrada A Solvente Temp.(C) T (h) 83 (%)

1 KOH (2 eq.) H2O/EtOH (1:1) 80 3,5 55

2 HCl(1M) ______ 80 6 60

3 HCl (2M) ______ 80 24 45

4 NaOH (2eq.) EtOH 70 24 57

5 KOH (2 eq.) EtOH 70 24 75

6 KOH (3 eq.) MeOH t.a. 24 65

7 KOH (4 eq.) MeOH 50 12 92

8 KOH (4 eq.) MeOH Refluxo 6 83


25

O cido carboxlico 83 foi caracterizado por RMN de 1H, apresentando trs

sinais correspondentes aos hidrognios metilnicos a 2,27; 2,50 e 4,46,

enquanto no espectro de RMN de 13C foram observados trs sinais ( 21,9; 30,2 e

74,0) correspondentes aos carbonos metilnicos e um sinal correspondente ao

carbono da carboxila ( 177,7). A anlise de IV indicou a banda da carboxila a

1719 cm-1 e uma banda larga entre 3600 a 2930 cm-1 correspondente ao grupo

OH da carboxila.

Tendo alcanado a sntese do cido carboxlico 83 em excelente

rendimento, iniciamos a investigao de formao da nitroamida 77. Para tal,

foram investigadas duas metodologias que envolvem a transformao o cido

carboxlico em uma espcie mais eletroflica (cloreto de acila 84 ou anidrido

85)30para, posteriormente, submet-la as condies de formao de amida. A

sntese da nitroamida 77 foi alcanada em bom rendimento (Esquema 18).

HO2C NO2NO2SOCl2

NO2

O

OO

MeO

NH

HN O

O2N

Cl

O

triptamina,Et3NCH2Cl2, t.a.12h, 56%

triptamina,CH2Cl2,N-metil morfolina,

t.a. 12h, 72%

Esquema 18. Mtodos de obteno da amida 77.

O

OMeCl

84 83 85

77

A anlise de IV da nitroamida 77 mostrou uma banda em 1655 cm -1

correspondente carbonila e duas bandas a 3400 e 3290 cm-1 correspondentes

30 a) Braga, A. L.; Ldtke, D. S.; Paixo, M. W.; Alberto, E. E.; Stefani, H. A.; Juliano, L. Eur. J. Org. Chem. 2005, 4260. b) Anderson, G. W.; Zirmmerman, J. E.; Callehan, F. M. J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 5012. c) Angelastro, M. R.; Peet, N. P.; Bey, P. J. Org. Chem. 1989, 54, 3913.


26

s deformaes axiais N-H. A anlise de RMN de 1H da nitroamida 77 revelou 4

sinais ( 2,29; 3,13; 3,74 e 4,50) correspondentes aos hidrognios metilnicos e 5

sinais ( 7,16; 7,29; 7,38; 7,53; 7,53 e 7,75) correspondentes aos hidrognios

aromticos. O espectro de RMN 13C apresentou 14 sinais com os sinais dos

carbonos metilnicos a 22,9; 25,1; 32,1; 39,8 e 74,5.

O mecanismo proposto para a esterificao promovida por cloreto de tionila

baseado no ataque nucleoflico da carboxila ao tomo de enxofre do cloreto de

tionila, levando a formao de uma espcie eletroflica (intermedirio C). Este

intermedirio sofre ataque nucleoflico de um on cloreto que, aps regenerao

da carbonila, conduz a formao do cloreto de acila 84. Esta espcie reage com a

triptamina fornecendo assim a nitroamida 77 correspondente (Esquema 19).

O2N

NH

HN O

O2N

O

OH

SO

ClCl

O2NO

O

SCl

OCl

H

-HCl O2NO

O

SCl

O

intermedirio C

Cl

O2NO

SCl

O

ClO-SO2, -Cl

O2NO

Cl

NH

NH2

Esquema 19. Proposta de mecanismo de formao de amida 77 mediada por SOCl2.

16

84

83

77

C

O2N

O

ClNH

H2N

-HCl


27

Aps a preparao da nitroamida 77, voltamos nossa ateno para a

sntese da imina 86 atravs da reao de Bischler-Napieralski. 6, 7, 8 Nesta etapa,

avaliamos algumas condies reacionais como mudana de solvente, de agente

desidratante e de tempo reacional (ver Tabela 4). Em princpio, realizamos a

reao com POCl3 em diclorometano porm, mesmo aps 24horas, no se

detectou a formao do produto de ciclizao desejado e o substrato foi

parcialmente recuperado (Entrada 1). O mesmo comportamento foi verificado

quando se utilizou PCl5 em benzeno (Entrada 6). Nos demais casos, os mtodos

empregados levaram invariavelmente formao de misturas complexas de

produtos, ainda que traos do produto desejado pudessem ser detectados.

Tabela 4. Verificao das condies reacionais da reao de Bischler-Napieralski

77 86

NH

HN O

O2N

NH

N

O2N

agente desidratante

solvente, tempo reacional

Entrada Ag. desidratante Solvente Tempo (h)

1 POCl3 CH2Cl2 24

2 POCl3 CH3CN 6

3 POCl3 MeOH 6

4

5

POCl3

POCl3

Benzeno

CH3CN

6

6

6

7

PCl5

PCl5

Benzeno

CH3CN

24

6

8 POCl3/P2O5 Benzeno 6


28

Diante desses resultados, reavaliamos a rota sinttica considerando a

utilizao da nitroamida 77. Para tal, recorremos reduo do grupo nitro amina

e posterior proteo.31

A Tabela 5 apresenta todas as condies investigadas para essa

transformao, destacando-se a condio da entrada 6 que forneceu o composto

87 em 95% de rendimento (Entrada 6).

Tabela 5. Otimizao das condies reacional da reduo do grupo nitro de 77.

NH

HN O

77 87

O2N

NH

HN O

H2N

condies

[H]

Entrada Solvente Condio Tempo (h) Rend (%)

1 MeOH NaBH4/Pd/C (10 mol) 24 35

2 AcOH Pd/C (10 mol%) 48 54

3 AcOH Pd/C (10 mol%),CuSO4

(10 mol %)

48 *RMP

4 EtOH NaBH4, CuSO4 (10 mol %) 48 56

5 MeOH Pd/C (10 mol%), pH=2 48 42

6 MeOH Pd/C (10 mol%) 24 95

*RMP: recuperao do material de partida.

31 a) Petrini, M.; Ballini, R.; Rosini, G. Synthesis 1987, 713. b) Andraszkicwicz, R.; Silverman, R. B.; Synthesis 1989, 953. c) Yoo, S.; Lee, S. Synlett 1990, 419. d) Kieb, F. M.; Poggendorf, P.; Picasso, S.; Janger, V. Chem. Comm. 1998, 119. e) Welner, V.; Jager, V. Angew. Chem. Int. Ed. Engh. 1990, 29, 1169.


29

O espectro de IV do produto 87 apresentou bandas a 3398 e 3275 cm-1

correspondente deformao axial N-H. O espectro de RMN de 1H apresentou

um deslocamento de 1 ppm correspondente ao hidrognio metilnico -amino de

4,30 (CH2NO2) para 3,33 (CH2NH2). O mesmo ocorreu com o sinal no espectro

de RMN de 13C [de 74,5 (CH2NO2) para 39,0 (CH2NH2].

Com o sucesso na reduo do amida 77, voltamos nossa ateno para o

uso da metodologia de Bischler-Napieralski. Embora ciente da incompatibilidade

do grupo amino frente a essa metodologia, decidimos investigar o comportamento

do intermedirio 87 frente as condies da reao de Bischler-Napieralski, porm

sem sucesso (Esquema 20).

NH

HN O

87 88

H2N

NH

N

H2N

POCl3CH3CN

Esquema 20. Tentativa de formao de 88 via reao de Bischler-Napieralski.

Aps busca criteriosa na literatura sobre grupos protetores de aminas,

verificamos que a forma mais promissora de se proteger o intermedirio 87 seria

na forma de carbamato32 alqulico (metila ou etila). Carbamatos alqulicos so

vastamente utilizados como grupos de proteo devido a sua estabilidade frente a

vrias condies, como meio cido, meio oxidante ou meio levemente bsico. Em

condies fortemente bsicas, pode ocorrer a hidrlise do carbamato como, por

exemplo, em soluo aquosa de KOH em etileno glicol a 100C ou com Ba(OH)2

em gua e metanol, sob refluxo. Sob tal perspectiva, a amina 87 foi protegida na

32 a) Carato, P.; Yous, S.; Sellier, D.; Poupaert, J. H.; Lebegue, N.; Berthelot, P. Tetrahedron 2004, 60, 10321. b) Dumont-Hornebeck, B.; Strube, Y. N.; Vasilescu, D.; Jean-Claude, B. J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000, 10, 2325.


30

forma do respectivo carbamato metlico 89 utilizando a metodologia descrita no

Esquema 21.33.

NH

HN O

87

H2N

Esquema 21. Formao do carbamato 89.

1) ClCO2Me, CH2Cl2Et3N, 2h. NH

HN O

89

MeO2CHN

80%

Na primeira tentativa de promover a reao de Bischler-Napieralski com o

carbamato 89, obteve-se a imina 90 em 72% na forma de um slido amarelo.

Buscando otimizar essa reao, foram investigadas algumas condies reacionais

para sntese da imina 90 avaliando-se o solvente, a estequiometria e o tempo

reacional. A Tabela 6 mostra as condies investigadas e, dentre elas, o melhor

rendimento foi alcanado quando utilizou-se 3 equivalentes de POCl3 em uma

mistura de acetonitrila e tolueno.

33 a) Kocienski, P. J. Protecting Groups: Thieme Foundations of Organic Chemistry, New York, 1994, p. 191-192. b) Greene, T. W.; Wuts, P. G. M. Protective Groups in Organic Synthesis-3rd ed.; Jonh Wiley & Sons, Inc, New York, 1999.


31

Tabela 6. Formao da imina 90 via reao de Bischler-Napieralski.

NH

HN O

89 90

MeO2CHN

NH

N

MeO2CHN

condies

refluxo

Entrada POCl3 Solvente Tempo (h) Rend (%)

1 15 equiv. CH3CN 3 72

2 15 equiv Benzeno 12 *RMP

3 15equiv CH2Cl2 12 *RMP

4 15 equiv Tolueno 12 61

5 3 equiv CH3CN 4 73

6 3 equiv CH3CN 4 77

7 3 equiv CH3CN/tolueno

(3:7)

3 80

8 3 equiv CH3CN/tolueno

(1:9)

3 61

9 POCl3 POCl3 3 69

*RMP- recuperao do material de partida.

A imina 90 foi caracterizada por IV onde observou-se as bandas a 1699 cm-

1, referente C=O do carbamato, e a 1621 cm-1, correspondente deformao

axial da ligao C=N. A anlise de RMN de 1H revelou um sinal em 3,57

correspondente metila e sinais nas regies 1,93-1,97, 2,86-2,92, 3,21-3,23 e


32

3,77-3,83, correspondentes aos hidrognios metilnicos. O espectro de RMN de 13C apresentou o sinal correspondente metila em 52,0, 5 sinais

correspondentes aos carbonos metilnicos ( 27,1; 28,1; 35,1; 42,1 e 42,2) e

somente um sinal referente a C0 de carbonila em 163,8.

Alternativamente, foi investigado outro mtodo para a obteno do

carbamato 89 via rearranjo de Curtius, visando melhorar o rendimento global da

rota sinttica.

A decomposio trmica (pirlise) de acilazidas ao isocianato

correspondente conhecida como rearranjo de Curtius.34 O rearranjo de Curtius

pode ser catalisado por cidos prticos ou de Lewis. A acilazida pode ser

preparada por vrias metodologias: a) reao de um cloreto de acila ou anidrido

misto com azida alcalina ou trimetilsililazida; b) pelo tratamento de derivado de

cido carboxlico com DPPA (difenil fosforilazida). O isocianato formado pode ser

isolado ou interceptado por nuclefilos (Esquema 22).14

R' OH

O

R' O OEt

SOCl2

ClCO2Et

(PhO)2PON3

O O

R' Cl

O

R' N3

OR'N

CO

R'NH2

R'NH

NHR"

O

R'NH

OR"

O

H2O

R"NH2

R"OH

aquec.

-N2

NaN3 ou

TMSN3

NaN3

91

92

93 94

95

96

97

98

Esquema 22. Mtodos para rearranjo de Curtius.

34 Para reviso: a) Smith, P. A. S. Org. React. 1946, 3, 337. b) Scriven, E. F. V.; Turnbull, K. Chem. Rev. 1988, 88, 297.


33

Para iniciarmos as investigaes das condies reacionais para a sntese

do composto 89 via rearranjo de Curtius, foi preparado o composto 100 pela

reao entre triptamina e anidrido glutrico (99) em acetona, em rendimento

quantitativo. Com o composto 100 devidamente caracterizado, partimos para

sntese do composto 89 via rearranjo de Curtius.35.

Do ponto de vista experimental este mtodo bastante interessante, pois o

curso da reao pode ser acompanhado por IV. O mecanismo concertado e

estereoespecfico no alterando a configurao do carbono -carboxlico (em caso

de presena de centro assimtrico nesse carbono). O composto 100 foi

transformado no seu correspondente anidrido misto 101 pela reao com

cloroformiato de metila, sendo o curso da reao acompanhado por CCD. Aps a

completa converso do derivado cido em anidrido houve a adio de uma

soluo aquosa de NaN3, que levou a formao da acilazida 102. A acilazida 102

foi caracterizada por espectroscopia na regio do infravermelho, apresentando

uma banda em 2148 cm-1 (Figura 5, esquerda). Na etapa seguinte, a acilazida 102

foi submetida a refluxo para promover o rearranjo trmico e formao do

isocianato 103. Este intermedirio foi caracterizado por IV e o espectro apresentou

banda de absoro referente ao grupo isocianato em 2280 cm-1 (Figura 5, direita).

Na ltima etapa, foram adicionados 3 equivalentes de metanol e, aps refluxo,

obteve-se o carbamato metlico 89, em 73% de rendimento a partir da triptamina

(16) (Esquema 23).

35 a) Ninomiya, K.; Shioiri, T.; Yamada, S. Tetrahedron 1974, 30, 2151. b) Ninomiya, K.; Shioiri, T.; Yamada, S. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6203.


34

Figura 5. Espectro de IV (filme) do derivado acilazida 102 (esquerda) e isocianato

103 (direita).

89

NH

HN O

100

HO2C

NH2

NH2

OO O

+

aNH

HN O

101

NH

HN O

N

O

O

O

O

O

b

Esquema 23. Formao do carbamato 89 via rearranjo deCurtius: a) acetona, t.a. 30 min; b) cloroformato de metila,CH2Cl2, Et3N, t.a., 45 min; c) NaN3, H2O, t.a., 2h; d) refluxo; e)metanol, ref luxo, 3h (73% para todas as etapas). Lado direitoinferior: Ilustrao do rearranjo de Curtius.

NH

HN ONH

HN O

NC

O

NH

HN O

O

N

N

NN

cd

HN

MeO O

N

99

16

102

102

103

de

rearranjo de Curtius


35

Outro mecanismo proposto, porm contestado, envolve um intermedirio

nitreno, antes da formao do isocianato 107. A justificativa para a contestao

est no fato de nunca terem sido obtidos evidncias experimentais da formao

desse intermedirio. Pelo fato de os nitrenos serem espcies muito reativas e

sensveis presena de gua, esperava-se a formao de cidos hidroxmicos

106. Contudo, no foi observada a formao desses cidos quando essas reaes

foram conduzidas em meio aquoso (Esquema 24).36

R N

ON

N

R N

ON

N

R N

O

R NH

OOH

R N C O

Nitrenode acila

Ac. hidroxmico

IsocianatoAcilazida H2O

104

106

107

Esquema 24. Mecanismo alternativo para formao de 107.

Do ponto de vista estratgico, a formao do composto 89 via rearranjo de

Curtius mais conveniente, pois envolve menor nmero de etapas (2 etapas) e

maior rendimento global (73%) quando comparado com a primeira estratgia (3

etapas e 55% de rendimento).

Aps a preparao da imina 90, iniciamos a investigao de sua reduo ao

composto 108. Visando obter uma amostra racmica da tripargina (59) utilizamos

NaBH4 em metanol para a reduo da imina 90. Essa metodologia foi bastante

eficiente fornecendo o composto 108 em excelente rendimento (86%) (Esquema

25).

36 Hauser, C. R.; Kantor, S. W. J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 4284.


36

NH

N

NH

O

MeO

90

NaBH4, MeOH,

t.a., 2h

NH

NH

NH

O

MeO

108

86%

Esquema 25. Reduo da imina 90 com NaBH4.

O mecanismo proposto de reduo de imina amina com boroidreto de

sdio (NaBH4) est representado no Esquema 26. A complexao com o ction

Na+ aumenta a eletrofilicidade do carbono. A transferncia leva formao da

espcie X, seguida da formao do intermedirio Y. Esse intermedirio tambm

um agente redutor podendo reduzir outra iminas at formar o intermedirio Z, que

hidrolisado pela adio de gua ou soluo saturada de NH4Cl, liberando a

amina.37

N + Na B

H

HHH

complexao NNa

B

H

HHH

ataque nucleof lico

etapa lenta

N Na

H

+ BH3 N

HBH3 Na

N3

N

HB Na

4

+ 4H2O NH

H

4 + B(OH)3 + NaOH

Esquema 26. Mecanismo proposto para reduo de imina.

X Y

Z

37 Adaptado de Pilli, R. A.; Costa, P. R. R.; Pinheiro, S.; Vasconcelos, M. L. A. A. Substncias Carboniladas, Artmed Editora AS, 2003.


37

Na penltima etapa da rota, foram investigadas algumas condies de

desproteo do grupo carbometoxi e, apesar de exaustivas tentativas geralmente

utilizando condies drsticas, encontramos apenas uma nica condio que

levou a formao da diamina 73, porm em baixo rendimento (Entrada 6-Tabela

7).

Tabela 7. Desproteo do grupo carbometoxi do composto 108.

NH

NH

NH

O

MeO

NH

NH

H2N

condies

108 73refluxo

Entrada Condies Tempo (h) Rend. (%)

1 HCl (2M) 96 *DS

2 H2SO4 (2M) 96 *DS

3 NaOH (1M) 96 **RMP

4 NaOH (3M) 48 ** RMP

5 NaOH (3M)/MeOH 48 ** RMP

6 KOH, MeOH, H2O 20 10

7 LiOH, MeOH, H2O 48 ** RMP

8 ***TMSI, CH3CN 20 ** RMP

*DS-decomposio do substrato; **RMP-recuperao do material de

partida; ***reao feita temperatura ambiente.


38

A anlise de IV da diamina 73 mostrou as bandas a 3453 e 3245 cm-1,

correspondentes deformao da ligao N-H, e tambm a ausncia da banda de

deformao C=O de carbamato (1700 cm-1). O espectro de RMN de 1H

apresentou cinco sinais nas regies ( 1,60-1,76; 1,96-2,07; 2,65-2,78; 2,90-2,98 e

4,01-4,05) correspondentes aos hidrognios metilnicos, e dois sinais nas regies

( 6,95-7,10 e 7,29-7,41) correspondentes aos 4 hidrognios aromticos. O

espectro de RMN de 13C apresentou 14 sinais sendo cinco sinais correspondentes

aos carbonos metilnicos ( 22,4; 25,6; 32,9; 40,9 e 43,2), um sinal

correspondente ao carbono metnico ( 53,5) e oito sinais correspondentes aos

carbonos aromticos ( 109,2; 112,7; 118,8; 120,0; 122,5; 128,5; 135,0 e 138,0).

Com a diamina 73 em mos, ainda que em baixo rendimento, partimos para

a concluso da sntese racmica da tripargina 59 por uma reao de guanilao.

Na literatura h registros de vrios trabalhos que descrevem a transformao de

amina em guanidina, empregando-se reagentes como: urias38, cianourias39,

imidazis40, pirazis41, carbodiimidas42 e tiourias43.

Inicialmente foi utilizado o protocolo de Nakajima 45-48 (Esquema 27) para a

guanilao da diamina 73, mediante reao com o sulfato de S-metil-tiournio D.

Devido dificuldade nas etapas de purificao e de transformao do sal sulfato

em amina livre, no foi possvel isolar a tripargina (59) (Esquema 27).

38 Treenstein, J. J. Org. Chem. 1937, 2, 480. 39 Atwal, K. S.; Ferrara, F. N.; Ahmed, S. Z. Tetrahedron Lett. 1994, 34, 8085. 40 Wu, Y. K.; Hamilton, S. K.; Wilkinson, D. E.; Hamilton, G. S. J. Org. Chem. 2002, 67, 7553. 41 Bannard, R. A. B.; Casselman, A. A.; Cockburn, W. F.; Brow, G. M. Can. J. Chem. 1958, 36, 1541. 42 Mikolajzyk, M.; Kielbasinski, P. Tetrahedron 1981, 37, 233. 43 Atwal, K. S.; Ahmed, S. Z.; OReilly, B. C. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 7313.


39

NH

NH

H2N73

H3CS NH2

NH2

2

DMF

NH

NH

HN59

H2N NH2 2

SO42-

SO42-

Esquema 27. Tentativa de guanilao da diamina 73segundo protocolo de Nakajima.

D

Como alternativa, uma segunda proposta para a preparao da forma

racmica da tripargina (59) foi avaliada atravs do emprego de tiouria como

agente guanilante. As tiourias44 so os materiais de partida mais versteis para a

sntese de guanidina pois podem ser facilmente obtidas em bons rendimentos. O

primeiro registro de transformao direta de tiourias em guanidinas foi descrito

por Atwal e colaboradores, em 1989.43 Nesse trabalho foi relatada a converso de

cianourias em cianoguanidinas, tratando-se a tiouria com derivado de

carbodiimida. Em 1993, Poss e colaboradores45 demonstraram que o mecanismo

para guanilao de tiourias protegidas com Boc passa por um intermedirio

carbodiimida. No mesmo ano, Kim e Qian46 estabeleceram uma metodologia na

qual utilizaram HgCl2 como tifilo inorgnico na guanilao de bis-Boc-tiourias,

em condies suaves e com um tempo reacional relativamente curto.

Com base nesses precedentes, decidimos utilizar a bis-Boc-tiouria 110

como agente guanilante do intermedirio 73 que pode ser preparada atravs de

reao entre a tiouria 109 e (Boc)2O, na presena de NaH. Seguindo o

procedimento, a bis-Boc-tiouria 110 foi tratada juntamente com a diamina 73,

HgCl2 e Et3N em DMF (Esquema 28) para fornecer a bis-Boc-tripargina 111 em

56% de rendimento que foi caracteriza por espectrometria de massas [HRMS

(ESI): obtido: 472,2912; calculado a partir de C25H38N5O4 (M+H)+: 472,2924].

44 Lammin, S. G.; Pedgrift, B. L.; Ratcliffe, A. J. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 6815. 45 Poss, M. A.; Iwenowicz, E.; Reid, J. A.; Lin, I.; Gu, Z. Tetrahedron Lett. 1992, 33, 5933. 46 Kim, K. S.; Qian, L. G. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 7677.


40

NH

NH

H2N

73

NH

NH

HN111

BocHN NBoc

H2N NH2

S

HgCl2, Et3N

DMF, 56%

(Boc)2O, NaH

THF109

110

90%

BocHN NHBoc

S

Esquema 28. Sintese de bis-Boc-tripargina 111.

O mecanismo proposto para essa reao tem como ponto chave a

formao in situ da bis-Boc-carbodiimida mediada pelo HgCl2 que interceptada

pela diamina 73, formando-se a bis-Boc-tripargina 111 (Esquema 29).47

111

110

NBoc

NBoc

S

H H

BocN C NBoc

RNH2

NR

NBocBocN

Esquema 29. Mecanismo proposto para guanilao da amina 73 com tiouria 110.

73

NBoc

NBoc

S

H H

Hg2+

+ Hg2+

Et3N

Et3N

BocN NBoc

S

H

Hg+

-HgS

HBocN N

Boc

S

H

Hg+

BocN C NBoc

H

Et3N

47 Levalett, C.; Lerpiniere, J.; Ko, S. Y. Tetrahedron 1997, 53, 5291.


41

Para finalizar a sntese da ()-tripargina (59), foi investigada a desproteo

dos grupos Boc de 111. Em uma nica tentativa, utilizamos o protocolo com cido

trifluoroactico em diclorometano, porm no foi possvel isolar o produto aps

etapa de purificao em coluna cromatogrfica em alumina bsica. (Esquema 30).

111

NH

NH

HN

BocHN NBoc

NH

NH

HN

H2N NH

TFA, CH2Cl2t.a., 3h

Esquema 30. Desproteo de 111 com TFA.

59

Em razo das dificuldades encontradas na etapa de hidrlise do carbamato

metlico e na insero do grupo guanidnico, resolvemos propor pequenas

modificaes na rota sinttica original.

3.3. Otimizao das condies reacionais para a sntese da diamina 73

Nesta nova proposta, avaliamos o comportamento de grupos de proteo

que fossem resistentes condio cida (etapa de Bischler-Napieralski) e de fcil

remoo, bem como outras condies para a reao de guanilao.

Aps uma anlise criteriosa da literatura, verificamos que o grupo

carbobenziloxila (Cbz) apresenta-se como excelente candidato para substituir o

grupo carbometoxila na sntese da tripargina (59) pois, alm de ser resistente

Documents

Síntese e Atividade Citotóxica, Leishmanicida e Sobre o ... · Aos meus amigos e colegas do laboratório da nova e da velha geração, ... Gonçalves e em especial ao meu IC Caio,