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SINTESIS DIASTEREOSELECTIVA DE ((S)-2-((1- ETOXI-1-OXO-4-FENILBUTAN-2-
ILIDENO) AMINO)-3-HIDROXIPROPANOL) L- PROLINA ANÁLOGO DEL
ENALAPRIL COMO POSIBLE INHIBIDOR DE LA ENZIMA CONVERTIDORA DE
LA ANGIOTENSINA (IECA) PARA EL TRATAMIENTO DE LA HIPERTENSIÓN
LEYDI JOHANA ANGARITA CANIZALEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUÍMICA
BOGOTÁ D.C.
2019
SINTESIS DIASTEREOSELECTIVA DE ((S)-2-((1- ETOXI-1-OXO-4-FENILBUTAN-2-
ILIDENO) AMINO)-3-HIDROXIPROPANOL) L- PROLINA ANÁLOGO DEL
ENALAPRIL COMO POSIBLE INHIBIDOR DE LA ENZIMA CONVERTIDORA DE
LA ANGIOTENSINA (IECA) PARA EL TRATAMIENTO DE LA HIPERTENSIÓN
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE LICENCIADO EN
QUÍMICA
LEYDI JOHANA ANGARITA CANIZALEZ
Directores:
James Oswaldo Guevara, Ph.D
Josué Anselmo García Ortiz MSc.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUÍMICA
BOGOTA D.C.
2019
Nota de Aceptación
______________________
______________________
Presidente del Jurado
_____________________
Jurado
_____________________
Bogotá D.C
2019
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………….7
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ………………………………………………..8
3. JUSTIFICACIÓN Y ANTECEDENTES …………………………………………..8
3.1 JUSTIFICACIÓN …………………………………………………………………..8
3.2 ANTECEDENTES ………………………………………………………………….9
4. OBJETIVOS ………………………………………………………………………11
4.1 objetivo general ……………………………………………………………………11
4.2 objetivo específico ………………………………………………………………...11
5. MARCO TEÓRICO ……………………………………………………………….11
5.1 Sistema renina-angiotensina ……………………………………………………….11
5.2 Acción de los IECA’s en el sistema renina-angitensina (SRA)……………………13
5.3 Estructura de los IECA’s, Ventajas y desventajas…………………………………14
5.4 Diseño de la síntesis de los IECA’s ………………………………………………...17
5.5 Estereoquímica …………………………………………………………………….18
5.5.1 Estereoisómeros ………………………………………………………………..19
5.5.2 Quiralidad ……………………………………………………………………...19
5.5.3 Enantiómeros …………………………………………………………………..20
5.5.4 Diastereoisómeros ……………………………………………………………..20
5.5.5 Análogo ………………………………………………………………………..21
5.6 Docking molecular …………………………………………………………………22
5.7 Método QSAR ……………………………………………………………………..22
6. MATERIALES Y MÉTODOS ……………………………………………………23
6.1 Primera etapa: formación del enlace peptídico ……………………………………23
6.2 Segunda etapa: formación de la imina como intermediario de una aminación
reductiva …………………………………………………………………………..23
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ……………………………24
7.1 Primera etapa: formación del enlace peptídico …………………………………….24
7.2 Mecanismo de reacción para la obtención del enlace peptídico …………………….25
7.3 Obtención y análisis de IR para el PRODUCTO #1………………………………...26
7.4 Obtención y análisis de espectro de RMN H1 del PRODUCTO #1 ………………...27
7.5 Segunda etapa: formación de la imina como intermediario de una aminación
reductiva …………………………………………………………………………...28
7.6 Mecanismo de reacción para la obtención de imina ………………………………29
7.7 Obtención y análisis de IR para ENALAPRIL 2β…………………………………..29
7.8 Obtención y análisis de espectro de RMN H1 del ENALAPRIL 2β…………………30
8. SUGERENCIA SINTÉTICA PARA AMINACIÓN REDUCTIVA COMPLETA.32
9. CONCLUSIONES…………………………………………………………………34
10. REFERENCIAS……………………………………………………………………35
FIGURAS
Figura 1. 1, estructura química del captopril; 2, estructura química del enalapril FUENTE:
(Bautista, 2016) 11
Figura 2. Sistema general renina-angiotensina FUENTE: (Valero, 2013) 13
Figura 3. Esquema de funcionamiento de IECA en el SRA FUENTE: (Basso, s. f.) 14
Figura 4. Estructura Captopril 15
Figura 5. Estructura Alacepril 15
Figura 6. Estructura Enalapril 15
Figura 7. Estructura Lisinopril 15
Figura 8. Estructura Quinapril 15
Figura 9. Estructura Benazepril 15
Figura 10. Estructura Ramipril 15
Figura 11. Estructura Fosinopril 15
Figura 12. Estructura del Enalapril y Enalaprilato 16
Figura 13. Mecanismo de acción de IECA's Carboxilo con la ECA FUENTE: (Uniba,
2014) 17
Figura 14. Síntesis de metil-Enalaprilato FUENTE: (Lima, 1999) 18
Figura 15. Diagrama de clasificación de diasteroisomería FUENTE: (QOI 2016 Clase 6 Uni
2.pdf, s. f.) 19
Figura 16. Quiralidad de molécula de la alanina FUENTE: (Fernández & Solomon, 1980)
20
Figura 17. Enantiomeros de Serina FUENTE: https://www.freepng.es/png-
x9uv8n/download.html 20
Figura 18. Comparación entre enantiomero y diasterómero del Ac. Tartárico FUENTE:
https://www.liceoagb.es/quimiorg/configuracional1.html 21
Figura 19. Estructura del enalapril (izquierda) y análogo del enalapril ENALAPRIL 2β
(derecha) 22
Figura 20. Estructura tridimensional de la enzima convertidora de angiotensina ECA
(izquierda), estructura química del captopril (derecha arriba) y detalle de la unión con la
enzima FUENTE: (Medina, 2007) 23
Figura 21. PRODUCTO #1 obtenido en primera etapa de la reacción (izquierda) Resultado
de solido después de la prueba de punto de fusión (derecha) 24
Figura 22. Reacción general de la primera etapa de la síntesis para la obtención del
PRODUCTO#1 25
Figura 23. Espectro de IR de la obtención del Ácido (3S)-1-[(2S)-2-amino-3-
hidroxipropanoil] pirrolidina-3- carboxílico. tomado del equipo espectrómetro ALPHA FT-
IR de la Universidad del Bosque. 26
Figura 24. Espectro de RMN H1 obtenido para el PRODUCTO #1 27
Figura 25. Obtención de ENALAPRIL 2β de la segunda etapa de la reacción 28
Figura 26. Reacción general de la segunda parte de la síntesis para la obtención de
ENALAPRIL 2β 28
Figura 27. Espectro de IR de la obtención del ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-fenilbutan-2-
ilideno) amino)-3-hidroxipropanol) L- prolina llamado ENALAPRIL 2β tomado del
equipo espectrómetro ALPHA FT-IR de la Universidad del Bosque. 30
Figura 28. Espectro obtenido de RMN H1 del ENALAPRIL 2β 31
Figura 29. Reacción general de reducción por medio de ácido fórmico 32
Figura 30. Reacción general de reducción de imina por cianoborohidruro de sodio 33
ESQUEMAS
Esquema 1. Mecanismo de Reacción de la formación del dipéptido por medio del enlace
peptídico y desprotección por hidrólisis ácida del t-Butilo 25
Esquema 2. Mecanismo de reacción formación de imina como reacción intermediaria 29
Esquema 3. Mecanismo de reacción de aminación por reducción completa por ácido
fórmico 33
Esquema 4. Reacción de amino reducción completa por cianoborohidruro de sodio 34
TABLAS
Tabla 1. Clasificación de IECA’s según su estructura química FUENTE: Elaboración
propia 15
1. INTRODUCCIÓN
La hipertensión arterial se ha convertido en un problema de salud pública, siendo esta la
principal causa de muerte entre el periodo de 1998-2011, registrando 628.630 muertes por
enfermedad cardio vascular, que corresponden al 23,5% del total de las muertes en Colombia.
Es una enfermedad que se caracteriza por un incremento significativo en la presión sanguínea
en las arterias, donde la población más vulnerable a esta cardiopatía son personas con sobre
peso, diabetes tipo I y II y adultos mayores de 50 años (ECHEVERRI, 2016).
Por consiguiente, un acercamiento a su tratamiento se basa en nuevos métodos y
medicamentos relacionados con el origen de la enfermedad siendo estos últimos los llamados
antihipertensivos (Baéz & Blanco, 2007).
Los antihipertensivos hacen parte del tratamiento farmacológico para esta cardiopatía,
actuando de diferente manera (según sea necesario el tratamiento), como beta bloqueadores,
bloqueadores del canal de calcio, inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina- II
(IECA), bloqueadores de los receptores de la angiotensina-II (BRA-II), bloqueadores alfa,
antihipertensivos de acción central y vaso dilatadores (Baéz & Blanco, 2007).
El antihipertensivo más usado comercialmente es el captopril conocido por inhibir la enzima
convertidora de angiotensina-II (IECA) la cual lleva a una disminución en los niveles de
angiotensina II y aldosterona, consiguiendo un efecto de reducción de la resistencia vascular
periférica y reducción de la retención de sodio y agua, consiguiendo una acción reductora de
la presión arterial (Consejo de salubridad general, 2011).
El captopril fue descubierto por el investigador brasileño Mauricio Rocha e Silva en 1949
por medio de pruebas con gotas de veneno extraídas de los colmillos de la serpiente Bothrops
Jararaca Jaracussa, el cual causaba la muerte por una baja de presión arterial excesiva,
encontrado así un péptido análogo de la angiotensina I (Serpa, 2010).
Siguiendo con los estudios, y queriendo mejorar la acción del medicamento se realizan
modificaciones estructurales en la parte fundamental donde se encuentra la prolina en el
captopril encontrando así un medicamento más afín al sitio activo de la enzima interactuando
por puentes de hidrógeno con el enalaprilato siendo este una prodroga, llegando finalmente
hasta el enalapril (Bautista, 2016) (González, 2017).
Debido a esta modificación, y los diferentes tipos de IECA’s que ya se encuentran en el
mercado, se siguieron realizando cambios estructurales a los medicamentos nombrados
anteriormente, utilizando como herramienta fundamental la química molecular
computacional y realizando ensayos con docking molecular en donde se han encontrado otras
moléculas con una mayor afinidad al sitio activo de la enzima, abriendo paso a la síntesis
diastereoselectiva de nuevos compuestos que logren inhibir la enzima convertidora de
angiotensina-II (IECA) (González, 2017).
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Se han encontrado diversos medicamentos en el campo de la industria farmacéutica que
actúan como inhibidores de la enzima convertidora de la angiotensina II, sin embargo, el
perfeccionamiento de estos fármacos ha llevado al estudio para encontrar derivados con un
mejor perfil farmacocinético que a su vez tengan menores contraindicaciones o efectos no
deseados. Gracias al estudio QSAR (quantitative structure-activity relationship) y el
modelamiento molecular se ha encontrado que existen otras moléculas más afines a esta
enzima, por medio de diferentes modificaciones a la estructura del enalapril, se encontraron
diferentes candidatos que pueden llegar a ser hipertensivos de alto uso comercial, realizando
así la síntesis de estos análogos del enalapril, teniendo como ventaja que el ensayo
computacional nos atribuyó un proceso más rápido y económico.
3. JUSTIFICACIÓN Y ANTECEDENTES
3.1 JUSTIFICACIÓN
El docking es una herramienta computacional de bajo costo, con un amplio uso que carece
de una metodología universal. Por ello, estudios exploratorios son indispensables para
conocer y mejorar su desempeño y aporte a la investigación. Dichos estudios permitirán
acelerar, reducir costos y riesgos ligados al trabajo experimental en el laboratorio.
Este programa de acoplamiento molecular predice energías y modos de enlace entre ligandos
y proteínas (Velásquez y Colaboradores, 2013). Descrito de este modo, el programa nos
aporta la predicción de acoplamiento entre las IECA´s y el centro activo de la enzima meta
proloteasa, la cual actúa como un catalizador biológico utilizando el Zinc como cofactor,
ayudando en la formación de nuevos análogos del Enalapril que logren interactuar como
antihipertensivos con una mayor afinidad al centro activo de la enzima.(González, 2017)
El QSAR se puede definir como un conjunto de técnicas computacionales que relaciona el
diseño y visualización espacial virtual de moléculas manejando como primer escenario (in
silico), donde calcula las propiedades fisicoquímicas moleculares, bioinformáticas y
estadísticas, con el fin de predecir la actividad biológica, la cual permitirá el diseño teórico
de posibles nuevos fármacos.(Lozano-Aponte & Scior, 2012)
Una de las características fundamentales que deben poseer estas moléculas en su estructura
es en primera instancia un carboxilo terminal que logre formar puentes de hidrógeno, también
que posea grupos ionizables que se puedan coordinar con el cofactor, en este caso el zinc y
si es posible que contenga otros grupos ionizables adicionales o radicales hidrófobos los
cuales ayudarán a aumentar la interacción con la enzima. Todo esto es analizado a partir del
estudio QSAR mencionado anteriormente. (González, 2017)
In silico se debe tener una estructura base para que sea posible conocer la actividad biológica,
donde se pueden utilizar IECA’s comerciales que sean semejantes a la enalapril, estos se
logran conocer como descriptores, a partir de esto se realiza un modelo predictivo haciendo
relaciones entre las propiedades del fármaco y su actividad biológica, luego se valida el
modelo. Esto se logra teniendo las moléculas análogas a las moléculas bases, luego sí es
posible hacer pruebas más específicas in vitro e in vivo (González, 2017)
La ventaja de este método es que solo se logran hacer pruebas con las moléculas análogas
con mejor eficiencia biológica, verificado esto por el QSAR ahorrando tiempo y dinero.
(Lozano-Aponte & Scior, 2012). Para justificación de la síntesis que se realizará en el
presente trabajo, se hizo un estudio con 35 moléculas análogas al Enalapril que pueden actuar
como I-ECAS más eficientes que la molécula de origen. Por medio de cálculos matemáticos
computacionales se evaluó la afinidad de estas 35 moléculas con el centro activo de la
molécula obteniendo los descriptores asociados a la hidrofobicidad y las variables
electrónicas de los compuestos y se evaluá su actividad biológica basándose también en las
propiedades tridimensionales de las moléculas las cuales atribuyen a una variabilidad de las
propiedades farmacológicas de estas moléculas según su ubicación espacial obteniendo tres
moléculas con actividad hipertensiva un poco mejor que la del Enalapril comercial
(González, 2017).
Con este estudio se abre paso a un nuevo proyecto con el fin de sintetizar estas moléculas
encontradas por el estudio de la energía de acoplamiento del docking proporcionado por
(González, 2017) y el diseño de una nueva síntesis en donde se pretende dar también sus
propiedades tridimensionales siendo así una síntesis diastereoselectiva para las moléculas a
sintetizar.
3.2 ANTECEDENTES
Siguiendo una línea de acontecimientos que llevaron al descubrimiento de la hipertensión
arterial y así mismo la búsqueda de un tratamiento de mayor beneficio a las personas que
padecen esta enfermedad se ha encontrado en la literatura que a partir del año 384-322 a.C
Aristóteles enseñó que la sangre tenía su origen en el corazón y así este lograba nutrir el
organismo, luego en 1628 William y Harvey afirmaron que las arterias “se distienden como
los odres de vino”. Así, los médicos van completando lentamente la extensión de
enfermedades cardiovasculares, en el siglo XIX el trabajo de Richard Bright en donde esté
observa algunas enfermedades en el riñón que abrió el paso para el conocimiento de algunas
formas de hipertensión arterial (Serpa, 2010).
Ya a finales del siglo XIX Tiergerstedt y Bergman demuestran la existencia de una sustancia
supresora presente en extractos crudos del riñón, en donde en 1949 varios científicos lograron
descubrir un polipéptido (angiotensina-hipertensina) que aumenta la presión arterial (Cherne
& Young, 2014).
Ese mismo año el científico brasileño Mauricio Rocha e Silva empezó a hacer pruebas con
gotas de veneno extraídas de los colmillos de la Bothrops Jararaca Jaracussa, también
conocida como la víbora brasileña del hoyo encontrada en el Amazonas provocando la
muerte de sus víctimas por una bajada extrema de la presión arterial al momento de
morderlas (FERREIRA, 1965), abriendo nuevos campos de investigación frente al
tratamiento de esta enfermedad atribuyéndole así en 1965 a el Dr. Sergio Ferreira estudios
en el veneno de esta serpiente describiendo que el veneno de la Brothrops jararaca contenía
factores que potencian la acción del nonapéptido bradicinina. Tras fraccionar extractos del
veneno consigue aislar los (BPFs, Bradiquinin Potentiating Factors) que resultaron ser una
familia de péptidos de 5 a 13 aminoácidos. Donde demuestra la capacidad potenciadora de
la bradicinina la cual tenía como consecuencia de acción la inhibición degradadora de la
enzima (FERREIRA, 1965), dando lugar al trabajo del Dr. Vane y sus colaboradores también
trabajando con los extractos del crudo del veneno de esta serpiente, demostrando que estos
también tenían la acción de inhibir la conversión enzimática de la angiotensina I en
angiotensina II (Royo, 2013) (Cherne & Young, 2014). Esta investigación permitió que
estudios realizados en el instituto de Squibb (instituto de la empresa farmacéutica E. R.
Squibb y Sons) por diferentes investigadores realizarán la valoración no solo a la actividad
potenciadora de la bradicinina, sino la actividad inhibidora de la enzima de conversión
obteniendo como resultado que ambas actividades residían en los mismos péptidos
anteriormente identificados (Royo, 2013).
Siguiendo este trabajo en cabecilla del científico argentino Miguel Ángel Ondetti, junto con
David W. Cushman y colaboradores del instituto lograron diseñar y sintetizar el captopril en
el año 1975, a partir del veneno identificaron y sintetizaron un péptido (el nonapéptido SQ
20.881), que resultó ser idéntico al nonapéptido BPFs aislado por Ferreira, el cual logró ser
un potenciador más activo (Royo, 2013), luego hicieron diferentes derivados del ácido
succínico con restos de prolina y de otros péptidos inhibidores existentes en los venenos de
serpientes obteniendo como primer inhibidor el succinil-L-prolina, al que le siguieron otros
como D-2-metil-succinil-L-prolina o D-2-metil-glutaril-prolina. Ambos, derivados de la
succinil-L-prolina, producen una actividad inhibitoria 14 veces mayor que anteriores
estudiadas y logran ser efectivos al ser suministrados por vía oral (Royo, 2013), permitiendo
que en el año 1981 el captopril fuera aprobado como un medicamento disponible para el
tratamiento de la hipertensión arterial, este mismo año se siguen los estudios con el fin de
mejorar este tratamiento y se sintetiza el Enalapril, el cual logra ser un antihipertensivo cinco
veces más eficaz que el captopril (Bautista, 2016).
Figura 1. 1, estructura química del captopril; 2, estructura química del enalapril FUENTE: (Bautista, 2016)
4. OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GENERAL
Sintetizar ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-fenilbutan-2-ilideno) amino)-3-hidroxipropanol) L-
prolina análogo del Enalapril de manera diastereoselectiva como posible IECA para el
tratamiento de la hipertensión
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar una revisión bibliográfica acerca de los análogos del enalapril que se han
encontrado
● Plantear la síntesis diasteroselectiva de la molécula ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-fenilbutan-
2-ilideno) amino)-3-hidroxipropanol) L- prolina análoga del enalapril encontrada por el
modelo QSAR.
● Plantear el mecanismo de reacción para la síntesis diasteroselectiva de la molécula
análoga del enalapril ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-fenilbutan-2-ilideno) amino)-3-
hidroxipropanol) L- prolina encontrada por el modelo QSAR.
● Realizar la síntesis plateada para el análogo ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-fenilbutan-2-
ilideno) amino)-3-hidroxipropanol) L- prolina del enalapril
● Elucidar la estructura del producto obtenido por técnicas como RMN H1e IR
5. MARCO TEÓRICO
Se ha encontrado un sin número de fármacos que se les otorga la labor de antihipertensivos.
Este tipo de fármacos son clasificados por la Organización Mundial de la Salud y la Sociedad
Internacional de Hipertensión en diferentes familias según su mecanismo de acción (los
diuréticos, bloqueadores betaadrenérgicos, antagonistas del calcio, inhibidores de la enzima
de conversión de la angiotensina, bloqueadores alfa y antagonistas de los receptores de la
angiotensina II) (Bragulat & Antonio, 2017) centrándose en los accionantes como
bloqueadores del sistema Renina- angiotensina más común llamados IECA’s
5.1 Sistema renina-angiotensina
El sistema renina angiotensina (SRA) es un sistema enzimático que lleva finalmente a la
generación de Angiotensina II y polipéptidos de gran importancia fisiológica y
fisiopatológica en la autorregulación de la presión arterial. Así mismo regula el metabolismo
del agua y del sodio, siendo participe de enfermedades cardíacas, cerebrales y renovasculares
(Basso, s. f.).
Este sistema se puede describir básicamente en cuatro pasos generales:
1. El riñón libera la renina la cual es una enzima que actúa sobre el sustrato; el hígado
contiene angiotensinógeno que libera la angiotensina I, un decapéptido inactivo.
2. La enzima convertidora de angiotensina (ECA) que se encuentra en el nivel epitelial de
los pulmones, hidroliza la angiotensina I y libera el octapéptido angiotensina II, poderoso
agente vasoconstrictor que interviene en la regulación cardiovascular y renal.
3. La acción inhibidora de la ECA bloquea la formación de angiotensina II y potencia la
actividad de la bradiquinina, el cual realiza una acción opuesta a nivel renal y
cardiovascular.
4. La angiotensina II, es un octapéptido que cuando actúa sobre sus receptores AT1, genera
un efecto vasoconstrictor directo, permitiendo el aumento de la descarga simpática,
haciendo de este modo un efecto de retención de agua y sodio y liberando de aldosterona
de la corteza suprarrenal (Basso, s. f.) (Maroto, 2000).
En la figura (2) se ilustra el SRA en donde se muestra un estímulo sea para este caso, una
deshidratación, un déficit de sodio (Na+) causando una disminución del volumen sanguíneo,
el cual produce una baja en la presión arterial estimulando así la células Yuxtaglomerulares,
las cuales son encargadas de secretar la enzima renina aumentado la concentración de esta
en el nivel sanguíneo actuando sobre el angiotensinógeno transformándolo en angiotensina
I, la sangre circula con estos altos niveles de angiotensina I, pasando por los vasos sanguíneos
llegando así a los pulmones los cuales poseen la enzima (ECA), convirtiéndola en
angiotensina II, esta logra estimular la corteza suprarrenal para que secrete aldosterona la
cual circula hacia el riñón permitiendo la reabsorción de Sodio y agua y así mismo el nivel
sanguíneo el cual permite que la presión arterial aumente a valores normales (Valero, 2013).
Figura 2. sistema general renina-angiotensina FUENTE: (Valero, 2013)
5.2 Acción de los IECA’s en el sistema renina-angitensina (SRA)
Los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECA’s) son un grupo de
fármacos relativamente nuevos en la terapia cardiovascular (Oropesa, 1995) Los IECA’s
fueron unidos al tratamiento de la hipertensión arterial a comienzos de los años ochenta,
siendo el Captopril catalogado como el preferente para el tratamiento de HTA (Hipertensión
arterial), luego de varios estudios se unieron a él otros IECAS como enalapril, lisinopril,
ramipril, trandolapril, etc. incluidos en el año 1988 en el informe de Joint National Committee
como parte de los fármacos terapéuticos de la HTA (Marín, Álvarez-Navascués, &
Fernández-Vega, 2008)
Los IECA’s actúan en el sistema renina-angiotensina, inhibiendo la ECA (enzima
convertidora de la angiotensina), bloqueando la transformación de la angiotensina I en
angiotensina II. Esta enzima está presente no solamente en el plasma, sino también en otras
estructuras tisulares como el hígado, cerebro, pulmón, corazón, riñones y vasos sanguíneos.
(Maroto, 2000) La inhibición se produce gracias a la unión de un grupo funcional químico
característico de cada fármaco, con el átomo de Zn2+ como cofactor de la convertasa,
formándose un complejo que luego logra disociar. Las particularidades de este proceso van
a determinar en gran medida la duración de acción de los distintos fármacos y la dosis y pauta
posológica empleadas (Oropesa, 1995).
La ECA también es catalizadora en el proceso de degradación de la bradicinina. La inhibición
de este proceso ayuda a que la concentración de bradicinina aumenta siendo esta una
sustancia vasodilatadora estimulando la síntesis de prostaglandinas. Estas dos sustancias
pueden contribuir a los efectos farmacológicos de los IECA´s.
Esta gran variedad de efectos ayuda a la justificación de las propiedades y ventajas de los
IECA’s frente a otros fármacos que actúan en la hipertensión:
● La disminución de la presión sanguínea no va acompañada de taquicardia.
● Presentan mayor efectividad frente a otros fármacos que se comportan como
vasodilatadores.
● No interfieren en el metabolismo de los hidratos de carbono, lípidos y ácido úrico
(Maroto, 2000)
Figura 3. Esquema de funcionamiento de IECA en el SRA FUENTE: (Basso, s. f.)
5.3 Estructura de los IECA’s, Ventajas y desventajas
Los IECA’s se pueden clasificar según el grupo funcional principal en la estructura. En la
Tabla 1 se muestran los tres grupos de clasificación general para estos fármacos
Tabla 1. Clasificación de IECA’s según su estructura química FUENTE: Elaboración propia
Grupo Sulfhidrilo
Figura 4. Estructura
Captopril
Figura 5. Estructura
Alacepril
Presenta un radical sulfhidrilo en su molécula. Este radical es el
que interactúa con la enzima y el responsable así mismo de su vida
media corta. Por otra parte, también se ha relacionado el grupo
sulfhidrilo con la aparición efectos adversos como: la disminución
de la biodisponibilidad cuando el captopril se administra
simultáneamente con alimentos, repercusiones en el gusto, rash
cutáneo, leucopenia y proteinuria (Oropesa, 1995).
Grupo Carboxilo
Figura 6. Estructura
Enalapril
Figura 7. Estructura
Lisinopril
Figura 8. Estructura
Quinapril
Figura 9. Estructura
Benazepril
Figura 10. Estructura
Ramipril
Debido a los efectos adversos anteriormente mencionados, de los cuales era responsable el grupo
sulfhidrilo, se realiza modificaciones en la estructura de los IECA’s obteniendo así el cambio de este
grupo por el grupo carboxilo, otorgándole a estos compuestos una mayor vida media, y una acción más
eficaz, ya que no se presenta interacciones con los grupos tioles de algunos alimentos, evitando
restricciones en la alimentación (Oropesa, 1995). Una característica fundamental de este tipo de
estructuras es que tienen una forma activa (prodroga) cuando ingresan en el organismo (Ibañez, s. f.)
Grupo Fosfodrílo
Figura 11. Estructura Fosinopril
Aunque presenta las mismas ventajas de los IECA’s pertenecientes
al grupo de los carboxilos, cabe destacar que el grupo fosfodrílo
puede presentar alteraciones en su biodisponibilidad oral con la
administración simultánea de antiácidos tipo hidróxido magnésico
o alumínico (Oropesa, 1995)
A pesar de la gran variedad de IECA’s que se conocen, el Captopril y el Enalapril son los
más utilizados a nivel comercial, debido a su gran potencial como antihipertensivos, de igual
forma por su mecanismo de acción, presentan ventajas por no interferir en el metabolismo de
los carbohidratos, lípidos y ácido úrico, lo que permite su utilización en tratamientos crónicos
de diabetes, hiperlipidemia y en gota (Maroto, 2000). Estos dos compuestos son
diferenciados principalmente por el cambio que tienen del grupo sulfhidrilo presente en el
Captopril y el grupo carboxilo presente en el enalapril. (Oropesa, 1995)
CAPTOPRIL: su estructura se puede observar en la figura (4). Es administrada como droga
activa, tanto por vía oral como por vía sublingual (debajo de la lengua), evitando así que pase
por el hígado. A pesar de que es detectado en sangre dentro de las primeras 5 horas, la ECA
puede seguir inhibida hasta por 10 horas donde mantiene un balance en la presión arterial
este mismo tiempo. No existe ninguna relación entre la vida media farmacológica y la vida
media biológica; esta característica permite predecir las dosis a pesar de vida media
farmacológica corta. Se metaboliza en hígado pasando a ser compuestos disulfúricos y se
elimina por orina. Alrededor de 1/3 de la droga activa puede obtenerse en orina. (Ibañez, s. f.)
ENALAPRIL: estructura visualizada en la figura (6). El enalapril es un dipéptido que se
administra como profármaco, a nivel hepático se transforma en su metabolito activo
enalaprilato. Por tal razón comienza a hacer efecto más lentamente que el captopril (Sergas,
s. f.). Aunque posea un mayor potencial y duración de acción que éste. Al carecer del grupo
sulfhidrilo, no comprende efectos adversos de tipo inmunológico (Maroto, 2000). Su máximo
efecto se detecta entre las 8 primeras horas. Luego de ser suministrado se puede detectar en
sangre hasta las 72 horas. La enzima puede seguir inhibida hasta 48 horas persistiendo su
efecto en la presión arterial hasta 30 horas. (Ibañez, s. f.)
Ya convertido en enalaprilato, no vuelve a metabolizarse; la tasa de conversión a droga activa
oscila entre el 60 %. Se elimina por vía renal, el 60 -75 % dentro de las 72 horas. En la Figura
12, se muestra la forma del Enalapril y su prodroga enalaprilato
Figura 12. Estructura del Enalapril y Enalaprilato
5.4 Diseño de la síntesis de los IECA’s
La modificación estructural de los IECA’s se ha llevado desde su descubrimiento con el fin de mejorar
su farmacocinética y de este mismo modo disminuir sus efectos adversos. El captopril siendo el
fármaco más utilizado comercialmente por ser el primero de su tipo para esta enfermedad. Se ha
realizado modificaciones en su estructura cambiando el -SH por un -COOH como sustituyente más
afin al Zinc, cofactor de la enzima carboxipeptidasa bovina, análoga a este sustrato y la cual logra
hidrolizar con mayor facilidad un péptido con terminal carboxi. Haciendo que los terminales positivos
del sitio activo de esta enzima interactúen con la parte negativa del carbono terminal carboxílico del
sustrato peptídico, logrando una división del péptido hasta su unidad más pequeña como aminoácido
(Lima, 1999). Desde este punto la ECA corta el dipéptido terminal mientras que la carboxipeptidasa
corta el aminoácido terminal, obteniéndose una estructura competitiva a la carboxipeptidasa.
En la Figura 13, se puede observar cómo es el acoplamiento del IECA con el grupo funcional
carboxilo en la enzima convertidora de la angiotensina (ECA).
Figura 13. Mecanismo de acción de IECA's Carboxilo con la ECA FUENTE: (Uniba, 2014)
Hablando estructuralmente del enalapril cabe destacar que en este proceso de síntesis el cual
es basado en los diseños de conformación-actividad y computación gráfica realizada por
Gente y Witzel en el año 1988, teniendo como base estructural los ésteres de enalaprilato, se
demostró un diseño con efecto inhibidor de la ECA, tiempo más tarde con el estudio realizado
por Petrillo y colaboradores, se culminó la síntesis de diferentes ácidos fosfínicos, inhibidores
que incorporan prolinas sustituidas en el carbono 4, donde se logró demostrar que algunos de
estos compuestos tienen mayor acción después de la administración oral (Lima, 1999)
Llegando a la síntesis del metil-enalaprilato (figura 14) , y haciendo caracterizaciones de las
moléculas por técnicas como RMN, cristalografía de rayos X, se encontró que existen sitios
regio selectivos donde hay una interacción de los grupos ésteres y ácidos carboxílicos de los
sustratos con respecto a la inhibición de la enzima (Lima, 1999).
Figura 14. Síntesis de metil-Enalaprilato FUENTE: (Lima, 1999)
Ya con la conformación de diferentes estructuras de inhibidores de la enzima convertidora
de la angiotensina, es necesario tener claro que para que una molécula sea
farmacocinéticamente activa, debe poseer por lo menos un centro quiral conformacional, esto
quiere decir que la estructura debe estar orientada en diferentes planos dimensionales
específicamente para que se acople a la enzima que se desea inhibir.
5.5 Estereoquímica
La conformación de las moléculas llamadas enantio y diastereoselectivas para el uso
biológico ha sido un gran reto para los químicos sintéticos a través de la historia. (Guevara,
Caicedo, David, & González, 2017). El análisis de estas estructuras puede realizarse en
niveles de complejidad, uno es el nivel estructural el cual se entiende como la configuración,
que relaciona la orientación con el espacio de los átomos; el otro nivel es el conformacional,
este se asocia con la orientación de los átomos en el espacio, pero teniendo en cuenta los
giros alrededor de enlaces sencillos presentes en la molécula. Por su parte, los isómeros
(acuñado este término por primera vez por Berzelius) son compuestos que tienen la misma
composición, pero son distintos ya que difieren en constitución, configuración o
conformación, tendiendo propiedades físico químicas distintas (Muñoz Ocotero, 2015).
En los sistemas biológicos, una estructura de este tipo por lo general se relaciona con
funciones bioquímicas específicas identificando los tipos de isomería que podemos
encontrar. (Muñoz Ocotero, 2015)
5.5.1 Estereoisómeros: Los estereoisómeros tienen todos los enlaces idénticos y se
diferencian por la disposición espacial de los grupos. Se clasifican según su
organización, configuración y conformación en la molécula (cis - trans o
geométricos, enantiómeros y diastereoisómeros) (Fernandez, 2009).
En la figura 15, se muestra una clasificación y organización de los diferentes tipos de
isomería describiendo los diferentes estereoisómeros.
Figura 15. Diagrama de clasificación de diastereoisomería FUENTE: (QOI 2016 Clase 6 Uni 2.pdf, s. f.)
5.5.2 Quiralidad: La palabra quiral proviene del griego kheir, que significa "mano".
Se define como aquellas moléculas que no pueden superponerse a su reflexión
especular.(Salamanca, 2008) Sin embargo la detección de la quiralidad en la
mayoría de las moléculas orgánicas es fácil, debido a que el átomo de carbono se
encuentra en forma tetraédrica los grupos se acomodan en el espacio (Fernández
& Solomon, 1980). La quiralidad es un fenómeno debido a la orientación espacial
de las moléculas, pero en algunos casos es difícil reconocer que la molécula es
quiral, requiriendo de la estructura tridimensional para observarla. Por su parte,
las moléculas aquirales son aquellas que pueden superponer sus imágenes
(Fernández & Solomon, 1980).
Figura 16. Quiralidad de molécula de la alanina FUENTE: (Fernández & Solomon, 1980)
A partir de esto, si se reconoce una molécula como quiral ya se puede dar la condición
necesaria y suficiente para que pueda existir su enantiómero (Muñoz Ocotero, 2015).
5.5.3 Enantiómeros: Son imágenes especulares no superponibles. Se caracterizan por
poseer un átomo unido a cuatro grupos distintos llamado asimétrico o quiral.
(Fernandez, 2009).
Figura 17. Enantiomeros de Serina FUENTE: https://www.freepng.es/png-x9uv8n/download.html
Estas moléculas poseen en su mayoría todas sus propiedades físicas iguales, difieren en la
rotación de la luz polarizada, pero poseen el mismo punto de fusión y ebullición e idéntica
solubilidad. Por lo tanto, no se puede utilizar métodos tradicionales de separación y hay que
recurrir a técnicas especiales.(Fernandez, 2009)
5.5.4 Diastereoisómeros: Los diastereómeros o diastereoisómeros son aquellos
estereoisómeros cuyas moléculas no poseen una relación de imagen especular
entre sí. En griego, “dia” significa “separación”, distinción, por lo que el término
diastereómero se refiere a los estereoisómeros que no son enantiómeros, los
diastereómeros también se caracterizan por ser moléculas que pueden o no poseer
un centro quiral. Estas moléculas tienen propiedades químicas similares, pero no
idénticas ya que la configuración de cada una es distinta y no guarda una relación
especular, por lo que es de esperar que no interactúan químicamente igual al
momento de reaccionar con otro compuesto. Por esta misma razón sus
propiedades físicas si son totalmente diferentes (Muñoz Ocotero, 2015).
Figura 18. Comparación entre enantiómero y diastereómero del Ac. Tartárico FUENTE:
https://www.liceoagb.es/quimiorg/configuracional1.html
Teniendo en cuenta que este tipo de conformaciones hacen parte de la mayoría de las
moléculas orgánicas biológicamente activas como lo son los medicamentos, los cuales deben
poseer su característica quiral industrialmente se comercializan medicamentos denominados
“canjes racémicos” los cuales tienen la propiedad de soportar diferentes ambientes quirales
(Fernández & Solomon, 1980).
La investigación de este tipo de moléculas se ha llevado por mucho tiempo en el campo de
la química orgánica, pero gracias a la química computacional este proceso ha ido avanzando
mucho más rápido, aportando diferentes ventajas como es el tiempo, costos y métodos de
pruebas bilógicas de los medicamentos a sintetizar. Gracias a estas mejoras se han dado
también cambios estructurales en los principios activos de los medicamentos, conformando
así los análogos
5.5.5 Análogo: esto se puede definir como un compuesto químico que estructuralmente
logra ser semejante a una sustancia bioactiva, pero logra ser diferente
funcionalmente de la original, tanto por ser inactivo como por mostrar acciones
opuestas o incrementadas respecto a la molécula original.(Clínica Universidad de
Navarra, 2019)
Figura 19. Estructura del enalapril (izquierda) y análogo del enalapril (ENALAPRIL 2β (derecha))
A partir de las amplias ramas que maneja la química, como fuentes de estudio y como línea
de investigación, se he encontrado el docking como una herramienta funcional, la cual ha
ayudado en realizar procesos investigativos en menor tiempo y disminuyendo los costos. Un
método muy utilizado para el estudio de síntesis de medicamentos es el QSAR.
5.6 Docking molecular
El docking es un método computacional utilizado para identificar las posiciones correctas de
los ligando y sus interacciones en el sitio de unión con el fin de predecir la afinidad entre el
ligando a sintetizar y la proteína (Monasterios, 2011). Esto se realiza mediante el empleo de
programas informáticos que representan las estructuras y comportamiento de las moléculas
permitiendo así predecir si una molécula va a unirse a un sitio activo, dando una partida para
el diseño y síntesis de fármacos. Esto se realiza a partir de una molécula conocida, la cual se
tomará como referencia y así se realiza una comparación en donde se pueden conseguir
fármacos más afines proponiéndose un avance terapéutico obteniendo fármacos con mayor
especificidad disminuyendo en muchos casos efectos adversos presentes en los fármacos de
referencia y con una mayor potencia lo cual otorgaría una disminución de dosis. (Font &
Giorgi, 2017).
5.7 El método QSAR (quantitative structure-activity relationship)
El método QSAR por su parte trabaja específicamente en el área de la farmacología,
ayudando en el descubrimiento y mejora de medicamentos. QSAR reúne diversas técnicas
computacionales relacionadas con diseño y visualización espacial virtual de moléculas
(denominado método in sílico). También logra calcular propiedades fisicoquímicas
moleculares. Para realizar un estudio QSAR se necesita tres tipos de información: primero la
estructura molecular de diferentes compuestos que tengan un mismo mecanismo de acción,
y por lo tanto se consideran como ligandos ante un receptor biomolecular común, segundo
una base de datos de actividad biológica de cada uno de los ligandos incluidos en el estudio
y tercero unas propiedades fisicoquímicas de los ligandos calculados por medios
computacionales a partir de la estructura molecular generada in sílico. Todo este conjunto de
procesos logra hacer una predicción teórica de la actividad biológica que permite el diseño
de posibles futuros nuevos fármacos, evitando pruebas erróneas de síntesis orgánica. Al ser
una ciencia que existe sólo en un entorno virtual el diseño de candidatos a nuevos fármacos
es mucho más económico y rápido (Lozano-Aponte & Scior, 2012).
Dentro de este amplio estudio realizado, gracias al método QSAR fue posible encontrar y
llevar a una síntesis efectiva del captopril y el losartan medicamentos altamente comerciales
para el tratamiento de la hipertensión.
Figura 20. Estructura tridimensional de la enzima convertidora de angiotensina ECA (izquierda), estructura química del
captopril (derecha arriba) y detalle de la unión con la enzima FUENTE: (Medina, 2007)
6. MATERIALES Y MÉTODOS
Para el diseño de la ruta sintética del análogo del enalapril (“ENALAPRIL 2β”, como se
decidió llamarle), al que se desea llegar, se planteó una síntesis en dos etapas, comenzando
por una reacción de formación de un enlace peptídico y una segunda etapa se realiza una
adicción en medio ácido y metanol para la formación de una imina un intermediario para la
formación de la aminación reductiva a la cual se espera llegar.
6.1 Primera etapa: formación del enlace peptídico
Se hace reaccionar en un vial 155 mg de L-serina y 275 µL de L- propina-ter-butil ester el
cual posee una protección en el grupo carboxi, esta reacción se realiza en un medio ácido
otorgado por 50 µL de HCl concentrado el cual también favorece la desprotección del
aminoácido protegido en el grupo carboxi liberando el grupo ter-butil ester. Esta se realiza
por un tiempo de agitación y calentamiento de 45 minutos a una temperatura de 32°C. Este
enlace peptídico finalizó con el filtrado al vacío y posterior secado del sintetizado Ácido
(3S)-1-[(2S)-2-amino-3-hidroxipropanoil] pirrolidina-3- carboxílico (PRODUCTO #1),
luego se llevó este a caracterización por análisis de espectroscopia RMN H1, IR y se halló su
punto de fusión.
6.2 Segunda etapa: formación de la imina como intermediario de una aminación
reductiva
Luego de caracterizar el primer producto obtenido, se toma en un vial 58 mg de este producto
disueltos en 520 µL de metanol anhidro y se hace reaccionar con 51 µL de Etil 2-oxo-4-
fenilbutirato. Esta reacción se encuentra unida a un balón de reacción con desprendimiento
lateral que contiene NaCl y H2SO4 al 98%, generando HCl(g) que actúa como medio y
catalizador de la reacción. Para su purificación se realizó la evaporación del solvente
(metanol anhidro) a temperatura ambiente con un cubrimiento de algodón para evitar
contaminación por el entorno. Del mismo modo que en la anterior etapa se realiza una
caracterización de la muestra por IR y RMN H1. Debido a la naturaleza de la muestra, la cual
era muy inestable al ambiente pasando de unos cristales blancos a una solución aceitosa de
color ámbar no fue posible tomar su punto de fusión.
Resonancia magnética nuclear RMN H1 e IR
Se realizó RMN H1 a cada uno de los productos sintetizados, tomando 10 mg del producto,
disolviéndose en agua deuterada (99,9% de pureza) para el PRODUCTO #1 y metanol
deuterado (99,8% de pureza) para el ENALAPRIL 2β. Cada muestra se llevó a un
espectrómetro Bruker Advance 400 MHz, equipado con sondas BBI y BBO de la
Universidad Nacional de Colombia. En cuanto al espectro IR este fue generado por un equipo
ALPHA FT-IR de la Universidad del Bosque.
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
7.1 Primera etapa: formación del enlace peptídico
Para esta primera etapa en la realización del péptido por medio de una relación
estequiométrica 1:1 se obtiene un rendimiento del 77,99% generando un producto cristalino
de color blanco, con fórmula molecular C8H14N2O3 dando un peso molecular de 186 g/mol,
con un punto de fusión promedio de 88,67°C (punto a descomposición), conociendo así el
PRODUCTO #1 como Ácido (3S)-1-[(2S)-2-amino-3-hidroxipropanoil] pirrolidina-3-
carboxílico
Figura 21. PRODUCTO #1 obtenido en primera etapa de la reacción (Izquierda) Resultado de sólido después de la
prueba de punto de fusión (Derecha)
Figura 22. Reacción general de la primera etapa de la síntesis para la obtención del PRODUCTO#1
A continuación (Esquema 1) se muestra el mecanismo de reacción de la formación del
enlace peptídico y la síntesis del Ácido (3S)-1-[(2S)-2-amino-3-hidroxipropanoil]
pirrolidina-3- carboxílico.
7.2 Mecanismo de reacción para la obtención del enlace peptídico
Esquema 1. Mecanismo de Reacción de la formación del dipéptido por medio del enlace peptídico y desprotección por
hidrólisis ácida del t-Butilo
Para la formación del enlace peptídico, se observa un ataque nucleofílico por parte de los
electrones libres que posee el nitrógeno que conforma la pirrolidina de la L-prolina al carbono
carboxílico del la L-serina, quedando este nitrógeno con una carga positiva por sus electrones
faltantes y el carbono carboxílico queda con un par electrónico añadido, donándolos al
oxígeno del grupo carboxi quedando este con una carga negativa. Por su inestabilidad de
cargas se da una resonancia entre el carbono y el oxígeno con respecto al par electrónico
demás, obligando al carbono liberar el grupo OH por medio de una ruptura heterolítica.
Por otra parte, para estabilizar sus cargas, el nitrógeno de la pirrolidina por electronegatividad
atrae el electrón del hidrógeno que lo acompaña, liberándose en forma de protón H+. Por
atracción el grupo OH con un par electrónico demás se une al protón H+ formando una
molécula de agua. Por su parte el carbono y el nitrógeno se unirán creando así un enlace
covalente, formando el enlace peptídico.
Por otro lado, se da una hidrólisis ácida de esteres de ter-butilo con el fin de desproteger el
ácido carboxílico de la L-prolina. Los ésteres de t-butilo se pueden hidrolizar fácilmente a
los correspondientes ácidos carboxílicos, en condiciones suaves de acidez y temperatura,
debido a la fácil formación del carbocatión t-butilo. El mecanismo de la hidrólisis ácida de
los ésteres de t-butilo se inicia con la protonación del éster. El intermedio resultante
experimenta una ruptura heterolítica que genera un carbocatión t-butilo, relativamente
estable, que se transforma en t-butanol.
7.3 Obtención y análisis de IR para el PRODUCTO #1
Figura 23. Espectro de IR de la obtención del Ácido (3S)-1-[(2S)-2-amino-3-hidroxipropanoil] pirrolidina-3-
carboxílico. tomado del equipo espectrómetro ALPHA FT-IR de la Universidad del Bosque.
El la figura (23) se observa el espectro de infrarrojo del PRODUCTO #1, obteniéndose una
banda en 3417cm-1 que corresponde al grupo OH asociado mediante puentes de hidrógeno
generando enlaces intramoleculares, haciendo que la banda se vea más ancha; del mismo
modo se puede observar una banda en 1467cm-1 correspondiente a un balanceo en el plano,
tanto del OH alcohólico como del carboxílico. Se observan dos bandas de tensión de C-H,
una en 2963cm-1 que nos indica una vibración asimétrica y otra en 2726cm-1 favorece a una
vibración de tensión asimétrica. La banda 1737cm-1 corresponde al grupo funcional de las
amidas cíclicas las cuales no logran ser certeramente detectadas, una banda importante en
1506cm-1 gracias a la flexión en el mismo plano. Se observa un solapamiento de la banda del
OH hacia la banda del NH2 libres, la cual debería entre 3490cm-1 y 3400cm-1. Estos grupos
pueden formar puentes de hidrógeno igual que el grupo OH por tal razón sus desplazamientos
son similares, en donde la intensidad y la posición de la banda varía según la concentración
(Calderon, 1985)
7.4 Obtención y análisis de espectro de RMN H1 del PRODUCTO #1
Por medio del programa MestReNova se hizo un espectro teórico (Bandas moradas), el cual
se tomará como referente para la interpretación y análisis del espectro experimental (Bandas
verdes).
Figura 24. Espectro de RMN H1 obtenido para el PRODUCTO #1
El espectro de RMN H1 se tomó en un espectrómetro Bruker Advance 400 MHz equipado
con sondas BBI y BBO de la Universidad Nacional de Colombia. El solvente utilizado para
la medición fue agua deuterada (D2O) que muestra una señal dentro del espectro en la región
de 4.69ppm. una señal en la región de 5.23 ppm se le otorga a un singlete que integra para
dos acoplamientos, los cuales corresponden al heterociclo (Pirrolidina) que aporta la L-
prolina, señales en 3.91ppm y 4.09ppm a dos singletes correspondientes a los protones del
CH2 ligado a grupo alcohol integrando para dos acoplamientos, debido a los centros
estereogénicos de la molécula se generan protones con característica enantiotópicas
(químicamente diferentes) los cuales generan señales cercanas. Este mismo fenómeno ocurre
en una señal en 1.35ppm correspondiente a una multiplicidad de singlete que se asigna a los
dos hidrógenos del grupo amino de la molécula integrando para dos acoplamientos.
7.5 Segunda etapa: formación de la imina como intermediario de una aminación
reductiva
Para esta segunda etapa de reacción, se obtiene una relación estequiométrica 1:1 con un
rendimiento del 72,79% generando un producto cristalino de color blanco, con alta capacidad
higroscópica cambiando a un líquido aceitoso color ámbar. Con fórmula molecular
C20H27N2O6 dando un peso molecular de 391 g/mol, en donde su inestabilidad no permitió
que se tomara su punto de fusión. Siendo así se obtuvo el ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-
fenilbutan-2-ilideno) amino)-3-hidroxipropanol) L- prolina llamado ENALAPRIL 2β
Figura 25. Obtención de ENALAPRIL 2β de la segunda etapa de la reacción
Figura 26. Reacción general de la segunda parte de la síntesis para la obtención de ENALAPRIL 2β
A continuación (Esquema 2) se muestra el mecanismo de reacción intermedia de la
aminación reductiva del ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-fenilbutan-2-ilideno) amino)-3-
hidroxipropanol) L- prolina llamado ENALAPRIL 2β
7.6 Mecanismo de reacción para la obtención de imina
Esquema 2. Mecanismo de reacción formación de imina como reacción intermediaria
Para la obtención de la imina como reacción intermedia de una aminación reductiva, se
plantea una reacción en donde el par electrónico libre del nucleófilo (NH2) hace un ataque
nucleofílico al carbono de la cetona, este a su vez dona este par electrónico otorgándole al
oxígeno una carga negativa permitiéndole la unión con el protón que se encuentra en el medio
reduciéndolo a alcohol. Esta unión me dará como resultado un déficit electrónico en el
nitrógeno de la amina, por esta razón ocurre dos rupturas heterolíticas entre los dos
hidrógenos del nitrógeno y el nitrógeno, en donde por su mayor electronegatividad el
nitrógeno queda con dos pares electrónicos sin aparear.
Para estabilizarse este nitrógeno de nuevo hace un ataque nucleofílico hacia el carbono del
alcohol formado, haciendo que se dé una ruptura heterolítica entre el oxígeno del alcohol y
el carbono, permitiendo la formación de un doble enlace C=N (imina) y la de agua en un
medio ácido.
7.7 Obtención y análisis de IR para ENALAPRIL 2β
Figura 27. Espectro de IR de la obtención del ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-fenilbutan-2-ilideno) amino)-3-hidroxipropanol) L-
prolina llamado ENALAPRIL 2β tomado del equipo espectrómetro ALPHA FT-IR de la Universidad del Bosque.
En la figura (27) se observa el espectro de infrarrojo del ENALAPRIL 2β, obteniendose una
banda en 3373cm-1 la cual nos indica una asociación mediante puentes de hidrogeno,
haciendo que la banda aparezca más ancha. La banda de estiramiento C-O en 1247cm -1 hace
referencia al acoplamiento del alcohol con un CH2 indicándonos un alcohol primario alifático
y una tensión de C-O en 1030cm-1. En 3028cm-1 es correspondiente a el grupo imina C=N
confirmando este por una absorción débil de estiramiento C=N en la región 1604cm-1 la cual
se corre unas unidades de su región natural debido a la concentración de N en el molecula,
en esta misma región se va a encontrar vibraciones de estiramiento y tensiones angulares de
los grupos carbonilos las cuales son más intensas que las del imino ubicadas en 1726 cm-1,
debido a su desplazamiento (Calderon, 1985).
Se diferencian además de los grupos carboxi y cetónico del grupo éster, del cual podemos
confirmar en la región de 1369cm.1 que nos muestra dos bandas como resultado de
vibraciones asimétricas y simétricas del grupo C-O-C, mostrándonos a su vez una
conjugación entre 1454 cm-1 y 1497 cm-1 de la vibraciones de tijera del grupo CH2 y las
asimétricas del CH3 Donde estás también solapan bandas del anillo bencenico que
corresponden a vibraciones de estiramiento del =C-H y vibraciones del C=C
respectivamente. En la región de 1981cm-1 se encuentra la huella aromática presentando una
serie de armónicos y bandas de combinación confirmándose en la región de 698cm-1 en donde
se observa una monosustitución del anillo. En la región de 2941cm-1 se observa una banda
de tensión C-H que se atribuye a una vibración asimétrica para heterociclos no aromáticos
de cinco miembros (Calderon, 1985).
7.8 Obtención y análisis de espectro de RMN H1 del ENALAPRIL 2β
Por medio del programa MestReNova se hizo un espectro teórico (verde), el cual se tomará
como referente para la interpretación y análisis del espectro experimental (morado).
Figura 28. Espectro obtenido de RMN H1 del ENALAPRIL 2β
El espectro de RMN H1 se tomó en un espectrómetro Bruker Advance 400 MHz equipado
con sondas BBI y BBO de la Universidad Nacional de Colombia. El solvente utilizado para
la medición fue agua deuterada (D2O) que muestra una señal dentro del espectro en la región
de 4.69ppm. En la región de 2.76ppm se obtiene un singlete que corresponde al grupo OH
de la molécula que integra para dos acoplamientos, infiriendo que esta señal hace parte del
OH alcohólico de la molécula y no del grupo carboxílico el cual puede ser identificado en la
región de 3.15ppm ya que su desplazamiento es mayor por el acompañamiento de
heteroátomos en su ambiente químico. En la región 4.33ppm se encuentra un doblete que
integra para tres acoplamientos, del cual hace referencia a la pirrolidina presente en la
molécula, alrededor de este doblete se puede observar varias señales como multipletes
(4.19ppm), esto se da gracias a la quiralidad que posee el carbono al que este hidrógeno está
acoplado, ya que logra hacer interacciones con todos los hidrógenos del heterociclo dándoles
propiedades de un protón diastereotópico (puede ubicarse en diferentes planos con diferente
ambiente químico).
Las señales en 4.50ppm y 4.11ppm se obtienen dos tripletes integrando para tres
acoplamientos otorgándole esta señal al CH2 unido al OH alcohólico, dándose el mismo
fenómeno descrito anteriormente, en donde uno de los hidrógenos por su cercanía a un
heteroátomo se ve más desplazado que el otro. Hacia los mismos protones hace referencia la
señal de 4.09ppm teniéndose un multiplete en donde este me hace la lectura de todos los
acoplamientos que realizan estos hidrógenos juntos.
8. SUGERENCIA SINTÉTICA PARA AMINACIÓN REDUCTIVA
COMPLETA
Para la producción de una amina secundaria, se hace reaccionar el grupo cetónico del Etil 2-
oxo-4-fenilbutirato y la amina primaria que tiene el Ácido (3S)-1-[(2S)-2-amino-3-
hidroxipropanoil] pirrolidina-3- carboxílico para la formación del ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-
fenilbutan-2-ilideno) amino)-3-hidroxipropanol) L- prolina, en un medio moderadamente
ácido como se observó anteriormente. Para llegar a una reducción de la imina de esta
naturaleza es necesario hacerlo por medio de un reductor que no me afecte alguna parte
sensible de la molécula como lo es el ácido carboxílico o el grupo éster. Por esta razón se
tiene en cuenta los siguientes reductores:
● HCOOH (ácido fórmico): por su estructura simple como ácido carboxílico, al formarse
rápidamente en aldehído es el único ácido de esta naturaleza que puede actuar como un
agente reductor suave. Se puede utilizar en solventes como agua, etanol y éter. No
necesita que se acidifique el medio ya que este posee un pH ácido.
En la figura 29 se observa la reacción general para la obtención del producto deseado.
Figura 29. Reacción general de reducción por medio de ácido fórmico
Para realizar este paso es necesario hacer una reacción en una relación estequiométrica 1:1
del enalapril 2β y el ácido fórmico en donde no es necesario el alcohol, ya que el sólido
obtenido en la reacción anterior es muy inestable y se encuentra disuelto en este mismo
medio. De esta reacción se espera obtener un sólido blanco insoluble en metanol y una
reacción de alto rendimiento por la producción se subproductos gaseosos como el CO2.
En el esquema 3 se muestra el mecanismo para la formación de la amina.
Esquema 3. Mecanismo de reacción de aminación por reducción completa por ácido fórmico
● NaBH3(CN) (cianoborohidruro de sodio): el cual es un agente reductor suave utilizado
en estos procesos de síntesis en medio de disolventes polares apróticos realizando una
sustitución por el protón (H+) sin afectar grupos carbonilos o epóxidos. En la figura 30 se
observa la reacción general para la obtención del producto deseado.
Figura 30. Reacción general de reducción de imina por cianoborohidruro de sodio
Del mismo modo que la reacción anterior descrita se lleva a cabo esta reducción, en este caso
utilizando el cianoborohidruro de sodio, en el esquema 4 me mostrará el mecanismo de
reacción que este lleva a cabo para formar la amina. La diferencia del procedimiento anterior
no produce agua, pero si necesita el medio ácido para que la reacción logre pagar la barrera
de activación.
Esquema 4. Reacción de amino reducción completa por cianoborohidruro de sodio
9. CONCLUSIONES
Se logró sintetizar el ((S)-2-((1- etoxi-1-oxo-4-fenilbutan-2-ilideno) amino)-3-
hidroxipropanol) L- prolina (ENALAPRIL 2β) análogo del enalapril en una fase intermedia
de una forma diastereoselectiva, su conformación espacial se pudo deducir a partir de la
quiralidad que poseen todos los precursores y las señales que se obtuvieron en el RMN H+
interpuestas por diferentes protones con propiedad enantiotópicas y diastereotópicas y
tautomerías como la ceto-enólica y la enamina, que se presentaron en la molécula obtenida
como Ácido (3S)-1-[(2S)-2-amino-3-hidroxipropanoil] pirrolidina-3- carboxílico
(PRODUCTO #1) y el producto final. Aunque no se logra tener una certeza de estas
posiciones espaciales debido a que no se pudo utilizar la espectroscopia adecuada para un
interpretación más exacta como los es COSY y HSQC.
A pesar de que es espectro de IR nos puede dar un acercamiento de los grupos funcionales
que conforman la molécula, muchas de estas señales no logran ser interpretadas puesto que
se logran ver solapamientos de bandas por concentración o tautomerías descritas
anteriormente que hacen desplazar bandas de su rango estándar. Así mismo los equilibrios
los cuales pueden presentar partes de la molécula con exceso de protones o faltante de estos.
El rendimiento de las reacciones fue óptimo (77,99% para la primera etapa y 72,9% para la
segunda etapa) a pesar de la poca cantidad que se utilizó para el desarrollo de cada reacción
en donde podemos tener más dificultad para cuantificar las muestras obtenidas ya que estas
tienen que pasar por un proceso de eliminación de impurezas (subproductos de las reacciones
y/o solventes).
Con la realización de este trabajo se observó un desarrollo interdisciplinar tomando varias
ramas de la química como es la bioquímica, química computacional, síntesis química
diastereoselectiva y espectroscopia en donde estas dos últimas es el enfoque principal del
trabajo que nos permite al mismo tiempo mostrar una formación integral en el campo
disciplinar y así mismo desarrollar diferentes habilidades; como es planear, plantear,
sintetizar e interpretar.
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