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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE FARMÁCIA
AMANDA MAFFEZZOLLI DEICHMANN BRUNA HAWERROTH
SÍNTESE DE DERIVADOS HÍBRIDOS BENZOTIAZOL-MALEIMÍDICOS
Itajaí (SC)
2013
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE FARMÁCIA
SÍNTESE DE DERIVADOS HÍBRIDOS BENZOTIAZOL-MALEIMÍDICOS
Monografia apresentada como requisito para obtenção do título de farmacêutico pela Universidade do Vale do Itajaí, Centro de Ciências da Saúde. Orientadora: Profa. Dra. Fátima de Campos Buzzi
Itajaí (SC)
Junho de 2013
Wxw|vtÅÉá xáàx àÜtutÄ{É tÉá ytÅ|Ä|tÜxá? tÅ|zÉá x t àÉwtá tá ÑxááÉtá |Çà|ÅtÅxÇàx ÑÜxáxÇàxá xÅ ÇÉáátá ä|wtá? Öâx ÇÉá tâå|Ä|tÜtÅ x tÑÉ|tÜtÅ vÉÅ
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AGRADECIMENTOS
À Deus, em primeiro lugar, que nos presenteou com o dom da vida, e com ela
a capacidade para amarmos e lutarmos pela conquista de nossos ideais. Pela
presença em cada passo de nossa caminhada, guiando-nos da melhor forma
possível, dando-nos saúde, coragem e perseverança para atingirmos nossos
objetivos. Pelos nossos pais, amigos e por todos aqueles que entraram na nossa
história de vida e nos ensinaram a ser mais humanas. Agradecemos pelo término
desta longa jornada e, principalmente, por tudo que fomos, que somos e ainda
seremos.
Aos nossos pais, que nos proporcionaram uma vida digna, nos ensinaram a
acreditar que tudo é possível quando somos honestos e de íntegro caráter, e que
desistir jamais vale a pena, pois a concretização dos nossos sonhos depende
somente da nossa força de vontade.
Aos familiares, pelo seu apoio incondicional, compreensão e paciência,
sobretudo em momentos decisivos.
Aos nossos amigos, que nos ensinaram o verdadeiro significado e
importância do companheirismo.
Aos colegas de trabalho, que muitas vezes dedicaram seu tempo com
disposição para nos auxiliar.
À nossa querida orientadora, Profª. Dra. Fátima de Campos Buzzi, que
dedicou parte de seu tempo para nos transmitir os conhecimentos necessários, com
vontade de nos fazer pessoas melhores.
Aos excelentíssimos Prof. Dr. Clóvis Antônio Rodrigues e Prof. Dr. Rogério
Corrêa, componentes da banca, que nos ensinaram com empenho, respeito e
profissionalismo.
Ao Prof. Dr. Rivaldo Niero, que com atenção e compreensão nos ajudou na
elucidação de parte da pesquisa.
Enfim, à todos que contribuíram direta ou indiretamente para a construção
deste trabalho, nosso Muito Obrigada!
SÍNTESE DE DERIVADOS HÍBRIDOS BENZOTIAZOL-MALEIMÍDICOS
Amanda Maffezzolli DEICHMANN e Bruna HAWERROTH
Orientadora: Profa. Dra. Fátima de Campos Buzzi
Defesa em: junho de 2013
Resumo: Uma das principais características da indústria farmacêutica é a importância das atividades da ciência e da tecnologia na produção de fármacos. As imidas cíclicas e os tiazóis têm demonstrado atividades biológicas promissoras e potencial para a descoberta de novos fármacos. O objetivo deste trabalho foi contribuir para a descoberta de novas moléculas híbridas benzotiazolmaleimidas e avaliar suas propriedades “in sílico” para o descobrimento de novos compostos. Os heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos por 4-H, 4-Cl, 3,4-Cl2, 4-CH3 e 4 –OCH3, segundo o "método manual" de Topliss, foram obtidos sinteticamente por processos usuais de síntese orgânica, por duas diferentes rotas reacionais. A primeira consistia na reação com ácido acético, tiocianato de amônio e anilinas substituídas para a formação das feniltiouréias substituídas, nas quais foi adicionado hidróxido de amônio para a formação dos heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos. Na segunda metodologia reagiram-se as anilinas substituídas com tiocianato de amônio em ácido clorídrico, até a precipitação para a formação dos 1,3-benzotiazol-2-amino substituídos. Após essa etapa foram realizadas as sínteses dos ácidos (2Z)-4-(1,3-benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico substituídos, até a formação das respectivas 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídas. Devido as variações dos rendimentos da rota 2, a metodologia 1 foi escolhida para dar sequência à pesquisa e as reações foram realizadas diretamente, sem a etapa de formação dos ácidos substituídos. Foram sintetizados cinco heterociclos aminobenzotiazois substituídos, cujos rendimentos foram de 1,82 a 31,17%. Estes compostos foram monitorados por cromatografia em camada delgada (CCD) e caracterizados por técnicas espectroscópicas de infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono (RMN 13C). À partir da reação dos heterociclos com o anidrido maleico, foram sintetizados mais cinco compostos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos, cujos rendimentos variaram entre 71 a 98,83%. Os compostos foram monitorados por cromatografia em camada delgada (CCD) e caracterizados por técnica espectroscópica de infravermelho. Realizou-se uma análise teórica por Lipinski, para a determinação da biodisponibilidade oral e do perfil antinociceptivo para posteriores testes “in vivo”. Os produtos sintetizados não violaram nenhuma das regras propostas por Lipinski, e demonstraram um perfil promissor como protótipos a futuros fármacos. Palavras-chave: Maleimida. Síntese orgânica. Tiazolidinadiona.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Estruturas químicas de algumas imidas cíclicas. ......................................................... 26 Figura 2. Estrutura química da Talidomida e grupos farmacológicos de interesse. ................ 27 Figura 3. Estruturas químicas de fármacos disponíveis no mercado farmacêutico, contendo grupos imídicos e derivados. ............................................................................................................. 28 Figura 4. Estruturas químicas da Iloperidona, Asenapina e cloridrato de Lurasidona. ........... 29 Figura 5. Estrutura química do Cloridrato de Lurasidona e heterociclos. .................................. 29 Figura 6. Estrutura do núcleo benzotiazolínico. ............................................................................. 30 Figura 7. Estruturas de fármacos disponíveis no mercado farmacêutico contendo núcleo tiazolínico e derivados. ....................................................................................................................... 31 Figura 8. Rota reacional para a obtenção dos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos pela metodologia 1. ...................................................................................................................................... 36 Figura 9. Rota reacional para a obtenção dos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos pela metodologia 2. ...................................................................................................................................... 37 Figura 10. Rota reacional para a obtenção dos híbridos benzotiazol-maleimídicos. .............. 38 Figura 11. Proposta de mecanismo de reação: substituição nucleofílica acílica e ciclização intramolecular para a obtenção dos compostos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos. ......................................................................................................................................... 41 Figura 12. Espectroscopia de infravermelho do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH). ................................................................................................................................................................ 50 Figura 13. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H (300 MHz) do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) com acetona-d6. ......................................................................... 51 Figura 14. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 13C (75 MHz) do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) com acetona-d6. ......................................................................... 52 Figura 15. Espectroscopia de infravermelho do composto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona (RfxATBH). .......................................................................................................................... 57
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 1,3-benzotiazol-2-amina ..................................................................................................................................... 43 Tabela 2. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina .................................................................................................................. 44 Tabela 3. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2-amina .............................................................................................................. 45 Tabela 4. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina .............................................................................................................. 46 Tabela 5. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina .............................................................................................................. 47 Tabela 6. Comparação dos valores de fator de retenção, ponto de fusão, rendimento e tempo de reação obtidos ao final da rota sintética pela metodologia 1 ................................. 48 Tabela 7. Comparação do tempo de reação e rendimento obtidos na síntese das 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídas. ................................................................. 55 Tabela 8. Valores obtidos pelo programa computacional para análise "in sílico" da regra de Lipinski. .................................................................................................................................. 60
LISTA DE ABREVIATURAS ADMET - Absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade BHTs - Derivados benzotiazolínicos CCD - Cromatografia em camada delgada CQ - Química Combinatória p. f. - Ponto de fusão Rf - Fator de retenção HCL- Ácido clorídrico HIV - Vírus da imunodeficiência humana IF - Indústria Farmacêutica IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry NCEs - New Chemical Entities P&D - Pesquisa e desenvolvimento PM - Peso molecular QSAR - Quantitative Structure Activity Relationships RMN - Ressonância magnética nuclear VS - Virtual screening
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 20
2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 22 2.1 Objetivo geral .................................................................................................... 22 2.2 Objetivos específicos ........................................................................................ 22 3 REVISÃO DA LITERATURA ......................................................................... 24 3.1 Química medicinal e a descoberta de fármacos ............................................. 24 3.2 Heterociclos ..................................................................................................... 256 3.3 Imidas cíclicas ................................................................................................... 26 3.4 Benzotiazolínicos .............................................................................................. 30 3.5 Inovação tecnológica e o planejamento de fármacos .................................... 32 4 MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................. 36 4.1 Métodos .............................................................................................................. 36 4.1.1 Síntese dos heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina com os substituintes de Topliss ...................................................................................................................... 36 4.1.1.1 Metodologia 1: Reação realizada com ácido acético ............................... 36 4.1.1.2 Metodologia 2: Reação realizada com ácido clorídrico ........................... 37 4.1.2 Síntese dos compostos híbridos benzotiazol-maleimídicos ...................... 38 4.2 Análises “in sílico”: .......................................................................................... 39 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................... 40 5.1 Síntese da 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) .................................................... 42 5.2 Síntese da 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina (PAA) ......................................... 43 5.3 Síntese da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2-amina (4AB) ......................................... 44 5.4 Síntese da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina (3,4Br) .................................. 45 5.5 Síntese da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina (ABM2) ......................................... 46 6 CONCLUSÕES ............................................................................................... 623
REFERÊNCIAS .................................................................................................. 635
20
1 INTRODUÇÃO
A ciência e a tecnologia se tornaram artifícios influenciadores na sociedade,
por proporcionarem incessante interesse na busca de entendimentos para os
fenômenos dos acontecimentos do cotidiano na produção de bens. É inegável a
contribuição que o desenvolvimento tecnológico vem trazendo às indústrias
farmacêuticas.
A importância das atividades de ciência e tecnologia, de pesquisa e
desenvolvimento (P&D) na produção de fármacos é uma das principais
características da indústria farmacêutica mundial (CUNHA et al., 2008).
Com os avanços na tecnologia farmacêutica, houve crescente interesse na
descoberta de substâncias químicas capazes de produzir efeitos benéficos à saúde.
Assim, o principal objetivo da indústria farmacêutica é o alívio e a cura das doenças.
A indústria farmacêutica tem incessantemente buscado fármacos com maior
seletividade e menor latência de ação, toxicidade e efeitos colaterais. Essas
características conferem boa aderência ao tratamento de pacientes e, como
consequência, garante tolerabilidade maior ao uso (CORRÊA; CAMPOS-BUZZI;
CECHINEL-FILHO, 2011).
As estratégias modernas usadas no planejamento racional de novos
compostos-protótipo se baseiam na "prévia definição do mecanismo de intervenção
terapêutica pretendida e por sua vez, do alvo-terapêutico eleito" (BARREIRO, 2009,
p. 28).
Na química medicinal a relação estrutura química e atividade biológica
(QSAR) compreende os "efeitos que a estrutura química de um composto pode
causar durante sua interação com o receptor biológico" (ARROIO; HONÓRIO;
SILVA, 2010, p. 694).
Uma importante área da química, a síntese de fármacos, permite a
construção de moléculas de diversos níveis de complexidade, a qual visa a obtenção
de novas substâncias ativas que representam uma grande parcela do mercado
farmacêutico. O tratamento de doenças, atualmente, requer a busca de novos
candidatos a protótipos de fármacos.
Na obtenção de novos fármacos, utiliza-se de estratégias moleculares tais
como os métodos “in sílico”, como a regra de Lipinski (LIPINSKI, 2001), e o “método
21
manual” de Topliss (TOPLISS, 1977; TOPLISS, 1993). Estes métodos visam à
obtenção de uma síntese racional.
Upadhyay, Pingali e Jursic (2010, p. 2215) afirmaram que "as imidas cíclicas
desempenham um importante papel na síntese orgânica e têm atraído considerável
atenção na química medicinal". Assim como nos últimos anos, tem havido um amplo
interesse na descoberta de derivados tiazolínicos, devido às suas atividades
biológicas e farmacológicas (ASATI et al., 2011).
Com base nestes trabalhos pretende-se unir ao núcleo imídico um grupo
benzotiazol, e sintetizar uma série de compostos seguindo a metodologia proposta
no "método manual" de Topliss, avaliando estas moléculas quanto às suas
propriedades de permeação e biodisponibilidade segundo a regra de Lipinski “in
sílico”, visando à obtenção de compostos potencialmente terapêuticos para o
desenvolvimento de novos fármacos.
22
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Preparar derivados híbridos benzotiazol-maleimídicos e avaliar suas
propriedades “in sílico” para o desenvolvimento de compostos com potencial
aplicabilidade terapêutica.
2.2 Objetivos específicos
• Sintetizar uma série de heterociclos aminobenzotiazois contendo os
substituintes 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4- Cl e 3,4-Cl2 propostos pelo "método
manual" de Topliss;
• Sintetizar compostos híbridos unindo os heterociclos benzotiazois
previamente sintetizados à um núcleo maleimídico;
• Otimizar as condições reacionais;
• Purificar e caracterizar espectroscopicamente os compostos sintetizados;
• Avaliar a absorção e a permeabilidade dos compostos sintetizados de acordo
com os parâmetros estipulados na regra dos 5 de Lipinski “in sílico”.
23
24
3 REVISÃO DA LITERATURA
3.1 Química medicinal e a descoberta de fármacos O alívio para dores e feridas era procurado pelos povos através do uso de
substâncias da natureza, como as plantas medicinais, desde o início da civilização.
A implementação da nova e avançada tecnologia no que diz respeito aos fármacos,
os tratamentos e a cura das doenças instigam a sociedade científica (NOGUEIRA;
MONTANARI; DONNICI, 2009).
Para o desenvolvimento de produtos e medicamentos, faz-se necessária a
pesquisa de moléculas biologicamente ativas, e é através da química medicinal que
estas são realizadas, até sua inclusão no mercado farmacêutico.
A descoberta de novos fármacos pelas indústrias farmacêuticas exige
metodologias modernas para o seu desenvolvimento, já que é considerada uma
atividade industrial cara, demorada e multifatorial (LIMA, 2007).
A química medicinal, segundo a definição da IUPAC (International Union of
Pure and Applied Chemistry), é uma ciência multidisciplinar de importante papel na
produção e desenvolvimento de fármacos, cuja implicação se dá nas áreas química,
biológica, médica e farmacêutica, na qual os objetivos são o planejamento, a
descoberta, a invenção, a identificação e a preparação de protótipos para a
elucidação da relação estrutura química e atividade farmacológica (QSAR -
Quantitative Structure Activity Relationships) (GUIDO; ANDRICOPULO; OLIVA,
2010; LIMA, 2007).
A descoberta de novos fármacos pode ser compreendida como a escolha do
alvo terapêutico útil em determinadas patologias, envolvendo as estratégias
moleculares como bioisosterismo, homologação, simplificação e hibridação
molecular ou técnica computacional para a otimização de compostos-protótipo. Os
fármacos são considerados protótipos quando ativo, in vivo, por via oral, após a
determinação de sua atividade farmacológica (LIMA, 2007).
Para a indústria farmacêutica o maior desafio que se encontra é a descoberta
de novos fármacos. A área de pesquisa e desenvolvimento (P&D) necessita de altos
investimentos, que mostra um contraste em relação aos medicamentos incluídos no
mercado nos últimos anos (FERREIRA; OLIVA; ANDRICOPULO, 2011).
"A produtividade é questionada com base em dados que demonstram a
25
relação inversamente proporcional entre os investimentos em pesquisa e
desenvolvimento e a descoberta de novas entidades químicas (NCEs)" (LIMA, 2007,
p. 1458).
Uma vez que nas últimas décadas a incidência de doenças e infecções tem
crescido significativamente, tem-se buscado substâncias ativas mais potentes e
menos tóxicas, despertando amplo interesse das indústrias farmacêuticas e
pesquisadores. As indústrias farmacêuticas vêm testando mais de um milhão de
moléculas por ano, contudo o processo de descoberta e desenvolvimento de um
novo fármaco continua longo, complexo e com inúmeros passos; somente 20% das
novas descobertas apontam um candidato para os ensaios clínicos, e destes,
somente 10% chegam a ser registrados (PAUWELS, 2006).
As novas substâncias ativas são descobertas através do planejamento
racional, identificação e otimização dos compostos, e são, ainda, capazes de
atuarem em diversos alvos terapêuticos com o propósito de serem usados para a
cura ou prevenção de doenças (BARREIRO, 2009).
O grande desafio das indústrias farmacêuticas tem sido a obtenção de
fármacos que apresentem ação farmacológica específica, proporcionando eficácia,
qualidade e segurança no uso medicamentoso. O efeito terapêutico está relacionado
com as características da farmacocinética e farmacodinâmica para descrever o
movimento e a ação do fármaco através do organismo (MELO, 2008).
Em resposta a esta demanda crescente por substâncias estruturalmente
inovadoras para a avaliação farmacológica, um novo paradigma se estabelece na
identificação de substâncias bioativas e ao desenvolvimento de compostos-protótipo
com propriedades farmacodinâmicas e farmacocinéticas otimizadas, a fim de obter
novas informações da complexidade de doenças.
A qualidade de vida das pessoas tem sofrido mudanças significativamente
amplas devido à tecnologia e inovações durante o processo de descobertas
terapêuticas, principalmente em relação à mecanismos e alvos terapêuticos das
doenças (GUIDO; ANDRICOPULO; OLIVA, 2010).
3.2 Heterociclos
Os heterociclos são compostos que apresentam diferentes heteroátomos em
um anel, principalmente nitrogênio, oxigênio e enxofre, de grande interesse na
26
química medicinal para o desenvolvimento de novos medicamentos devido suas
atividades farmacológicas diversificadas (JAISWAL; MISHRA; SRIVASTAVA, 2012;
YADAV; DEVPRAKASH; SENTHILKUMAR, 2011).
A química de heterociclos trata da síntese e aplicações para o
desenvolvimento de novos bioprodutos. Em especial na indústria farmacêutica, os
heterocíclicos são fragmentos comuns na grande maioria dos fármacos comerciais.
Propriedades farmacológicas, farmacocinéticas, toxicológicas e físico-
químicas são características que podem ser modificadas à partir da introdução dos
heterociclos aos candidatos à fármacos. Estes são amplamente utilizados nos dias
de hoje, pois auxiliam na manipulação de algumas características essenciais das
moléculas, como as descritas anteriormente (GOMTSYAN, 2012).
Dentre os compostos extensivamente estudados e frequentemente
submetidos a alterações estruturais em busca de moléculas mais reativas frente à
miscelânea de atividades biológicas relatadas, destacam-se as imidas cíclicas e os
benzotiazois, que desempenham papel importante na síntese orgânica (UPADHYAY; PINGALI; JURSIC, 2010).
3.3 Imidas cíclicas
"São compostos que contém o grupo –CO-N(R)-CO-, onde R pode ser
hidrogênio, grupo alquila ou arila. Podem ser divididos em subclasses: maleimidas,
succinimidas, glutarimidas, ftalimidas, naftalimidas, e seus respectivos derivados"
(CECHINEL-FILHO et al., 2003, p. 230), os quais são mostrados na Figura 1.
Figura 1. Estruturas químicas de algumas imidas cíclicas.
Em 2003, Cechinel-Filho e colaboradores publicaram uma revisão
abrangendo os aspectos químicos e o potencial terapêutico das imidas cíclicas, um
grupo importante de compostos bioativos com propriedades anti-inflamatórias,
NH
O
OMaleimida
NH
O
OSuccinimida
NH
O
OGlutarimida
NH
O
OFtalimida
NH
O
O
Naftalimida
27
ansiolíticas, antivirais, antibacterianas, e antitumorais. A partir de então muitas
outras contribuições desta classe de compostos já se encontram relatadas na
literatura, bem como no mercado farmacêutico.
Pode-se citar o caso do fármaco Talidomida (Contergan®) (Figura 2), que
possui um núcleo ftalimídico e um núcleo glutarimídico. Embora tenha apresentado
efeitos adversos significativos no passado, quando foi utilizado como sedativo e
antiemético, foi liberado terapeuticamente pela Lei 10.651 de 16 de abril de 2003,
para o tratamento da hanseníase, mieloma múltiplo, doenças crônico-degenerativas
e de algumas doenças oportunistas que afetam portadores do vírus da
imunodeficiência humana (HIV) (BRANDÃO, 2005).
Figura 2. Estrutura química da Talidomida e grupos farmacológicos de interesse.
Outros fármacos disponíveis no mercado farmacêutico contendo o núcleo
imídico, além de outros núcleos heterocíclicos, contemplam os ansiolíticos e
antidepressivos como a Buspirona (Buspar®), a Gepirona (Ariza®), a Tandospirona
(Sediel®) e a Ipsapirona (KELLER et al., 2005). Há também fármacos
anticonvulsivantes como a Etossuximida (Zarontin®), eficaz no tratamento de crises
de ausência e convulsões mioclônicas (SWEETMAN, 2006). As estruturas dos
fármacos citados anteriormente são mostradas na Figura 3.
Núcleo glutarimídico
Núcleo ftalimídico
N
O
O
NHO
O
Talidomida
28
N
N
N
NN
O
O
CH3
CH3
Gepirona
N
N
N
NN
O
O
H
HTandospirona
Figura 3. Estruturas químicas de fármacos disponíveis no mercado farmacêutico, contendo grupos imídicos e derivados.
A utilização de antipsicóticos atípicos se tornou bastante comum em
pacientes que não respondem adequadamente ao tratamento de transtorno
depressivo (BLIER; BLONDEAU, 2011). A segunda geração de antipsicóticos é
utilizada no tratamento da esquizofrenia, uma doença crônica que leva à desordens
associadas à alterações psicóticas (TANDON; NASRALLAH; KESHAVAN, 2010).
Como a esquizofrenia é uma doença que afeta relações pessoais e sociais, o
tratamento inclui intervenções psicossociais e medicamentosas, embora o principal
objetivo do tratamento seja a redução da morbimortalidade, com consequente
redução de crises esquizofrênicas e melhor qualidade de vida aos portadores da
doença (TANDON; NASRALLAH; KESHAVAN, 2010). Os fármacos antipsicóticos
utilizados no tratamento de pacientes com esquizofrenia melhoram as funções
cognitivas e o desempenho da memória (SUMIYOSHI, et al., 2001).
No período de 2009 a 2010, três novos fármacos foram aprovados para o
tratamento de esquizofrenia: a Iloperidona (Fanapt®/ Novartis), a Asenapina
(Saphris®/ Merck) e o cloridrato de Lurasidona (Latuda®/ Sunovion), mostradas na
Figura 4 (CITROME, 2011). Todos contém diferentes anéis heterocíclicos, porém a
Glutarimida
Pirimidina
Succinimida
Piperazina
Piperazina Piperazina
Pirimidina
N
N
N
NN
O
O
Buspirona
N
N
N N
NS
O
OO
Ipsapirona
NH
O
O
CH3
CH3
Etossuximida
Pirimidina
Succinimida
Pirimidina
Piperazina Sacarina
Glutarimida
29
O
N
CH3
H H
Asenapina
Lurasidona, em especial, possui dois heterociclos de interesse nesta pesquisa: uma
imida cíclica e um benzotiazol.
Figura 4. Estruturas químicas da Iloperidona, Asenapina e cloridrato de Lurasidona.
Este fármaco foi desenvolvido pela Dainippon Sumitomo Pharma em
colaboração com os laboratórios de pesquisa da Merck (CITROME, 2011).
O cloridrato de Lurasidona (Latuda®/ Sunovion), um fármaco antipsicótico
atípico, recentemente lançado no mercado farmacêutico indicado para o tratamento
de esquizofrenia, possui em sua estrutura três diferentes heterociclos: uma imida
cíclica, uma piperazina e um benzotiazol (Figura 5). A estrutura deste fármaco
destaca a importância biológica dos heterociclos e motiva a incessante busca por
novas estruturas híbridas.
Figura 5. Estrutura química do Cloridrato de Lurasidona e heterociclos.
Benzotiazol
Benzotiazol
N
O
O
N N
N SImida cíclica (Succinimida)
Piperazina
.HCl
NO
F
N
O
O
CH3
CH3
O
Iloperidona
N
O
O
N
N
NS
Lurasidona
Piperidina
Benzoisoxazol
Pirrolidina
Piperazina
Oxocano
Succinimida
30
Assim, as imidas cíclicas são uma importante classe que contém amplo
espectro de atividade biológica e interesse no planejamento e desenvolvimento de
novos fármacos.
3.4 Benzotiazolínicos
O heterociclo benzotiazol é uma substância que possui diversas atividades
biológicas e devido à sua ampla aplicabilidade, possui um grande interesse pelas
indústrias farmacêuticas na descoberta de medicamentos (JAISWAL; MISHRA;
SRIVASTAVA, 2012, p. 632). A síntese desse composto e a incorporação do anel
benzotiazolínico é de importante interesse na exploração de moléculas, devido suas
propriedades, consideradas potentes e significantes (JAISWAL; MISHRA;
SRIVASTAVA, 2012; SHI et al., 2012).
O heterociclo benzotiazol é composto por dois heteroátomos, um nitrogênio e
um enxofre, em um anel de cinco membros condensado a um anel aromático de seis
membros, como mostrado na Figura 6.
Figura 6. Estrutura do núcleo benzotiazolínico.
Tal heterociclo é considerado uma base estrutural de fármacos, já que é
utilizado por suas diversas funções, principalmente como potente agente antitumoral,
citotóxico, bloqueador de neurotransmissores e agente neuroprotetor (KHAN et al.,
2011; KOK et al., 2008). As propriedades dos derivados benzotiazólicos têm sido
avaliadas em relação à suas atividades antibacteriana, antifúngica, antiviral,
antitumoral, antihipertensivo, antitubercular, antimalárica, anticonvulsivante, anti-
inflamatória, antialérgica, antidiabética e antiesquizofrenica (BONDOCK; FADALY;
METWALLY, 2010; CARDOSO, 2008; KUMBHARE et al., 2011; PRAVEEN et al.,
2012). Esses compostos benzotiazolínicos, atualmente, vêm sendo estudados
quanto à atividade anti-câncer. A mudança estrutural em algumas moléculas, na qual
pode-se adicionar grupos, tende ao aumento das atividades biológicas, e, portanto,
os compostos vêm apresentando atividade in vitro promissora (CARDOSO, 2008;
S
NBenzotiazol
31
JAISWAL; MISHRA; SRIVASTAVA, 2012; KHAN et al., 2011; KOK et al., 2008; SHI
et al., 2012; SONG et al., 2008; XIANG et al., 2012).
Possuem também ação inibidora da lipoxigenase, uma enzima que participa
da biossíntese dos leucotrienos na cascata do ácido araquidônico, influenciando nos
processos inflamatórios (BENACHENHOU et al., 2011).
A Figura 7 aponta alguns medicamentos que apresentam em suas estruturas
o núcleo tiazolínico, o qual apresenta diversas atividades biológicas, como
antirretroviral, o Ritonavir (Norvir®), anticâncer, a Epotilona e catalisador de reações
de descarboxilase e de condensação aldólica, o Pirofosfato de Tiamina (Benerva®)
(SOUZA et al., 2005).
Figura 7. Estruturas de fármacos disponíveis no mercado farmacêutico contendo núcleo tiazolínico e derivados.
Além da utilidade farmacológica, os compostos tiazolínicos são utilizados para
reações químicas, na síntese orgânica, como reações de oxidação, condensação,
formação de ligação carbono-carbono e transformações de grupos funcionais
(SOUZA et al., 2005).
Diidrotiazol-íon Pirimidina
Diidrotiazol
Tiazol
Tiazol
NH2 S
O
O
NH
NS
Sulfatiazol
S
N
CH3
CH3
N
CH3
O
NH
CH3 CH3
O
NH
OH
NH O
O
SN
RitonavirOH
CH3 O
CH3
CH3CH3
OH
O
RZ
CH3
CH3
O
N S
CH3
Epotilona
N
N
CH3
NH2
N+
S
CH3
OP
O
OH
O PO
OH
OH
Pirofosfato de tiamina
Tiazol
Oxaciclohexadecanodiona
Diidrotiazol-íon Pirimidina
Diidrotiazol
S
N
CH3
CH3
N
CH3
O
NH
CH3 CH3
O
NH
OH
NH O
O
SN
Ritonavir
Tiazol
Oxaciclohexadecanodiona
32
3.5 Inovação tecnológica e o planejamento de fármacos
As ferramentas biotecnológicas modernas oferecem informações importantes
para a descoberta e planejamento de novos fármacos, cujas substâncias
terapêuticas podem ser utilizadas no tratamento de doenças (GUIDO;
ANDRICOPULO; OLIVA, 2010).
Atualmente, inovações tecnológicas vêm trazendo reconhecimento e auxílio
no desenvolvimento de novos produtos, gerando considerável competitividade entre
empresas. A inovação é essencial para a sobrevivência das indústrias farmacêuticas
(IF), levando-se em consideração a ciência e questões lucrativas (VIEIRA;
OHAYON, 2006).
Na avaliação da potência, afinidade e seletividade dos fármacos
desenvolvidos tem-se utilizado os processos de reconhecimento molecular em
sistemas biológicos (GUIDO; ANDRICOPULO; OLIVA, 2010). Atualmente
empregam-se algumas estratégias para o desenvolvimento e design de novas
moléculas, utilizando-se a automatização de forma efetiva, principalmente nos
ensaios de screening rápido (MELO, 2008).
Para o desenvolvimento de compostos-protótipo utiliza-se de estratégias
moleculares visando a obtenção de uma síntese racional, verificando a correlação
semi-quantitativa entre atividade biológica, a hidrofobia e a descrição molecular
eletrônica e estérea dos substituintes aromáticos.
O aumento na produtividade durante os processos de descoberta de novas
moléculas pode estar relacionado com a implementação da Química Combinatória
(CQ) (LIMA, 2007).
A técnica de triagem biológica virtual (VS- virtual screening), através da
utilização de métodos computacionais, também conhecidos como “in sílico”, se
destaca entre as estratégias modernas para o planejamento de fármacos, utilizada
para modular a atividade biológica dos diversos alvos moleculares (FERREIRA;
OLIVA; ANDRICOPULO, 2011).
A tecnologia de screening virtual é amplamente utilizada para a avaliação de
parâmetros relacionados aos problemas de absorção, distribuição, metabolismo,
excreção e toxicidade (ADMET).
33
Utilizam-se os métodos “in sílico”, como a regra de Lipinski, (“Lipinski rule”) ou
“regra dos cinco” (“rule of five”); este nome se deve aos parâmetros envolvidos, que
usam valores múltiplos do número 5 (NOGUEIRA; MONTANARI; DONNICI, 2009).
A baixa atividade farmacológica dos fármacos deve-se à mais de 5 centros
doadores de ligação de hidrogênio, mais do que 10 aceptores de ligações de
hidrogênio, peso molecular maior do que 500 g/mol e log de P calculado maior do
que 5, caracterizando baixa absorção e permeabilidade (NOGUEIRA;
MONTANARI; DONNICI, 2009).
A "regra dos cinco", descrita anteriormente, é, em geral, utilizada pelas
indústrias farmacêuticas para estimar a solubilidade e a permeabilidade de fármacos
administrados pela via oral. À partir dos resultados obtidos, pode-se predizer as
influências moleculares e estruturais de um fármaco na absorção de um composto
(CAMPOS-BUZZI; CORRÊA; CECHINEL-FILHO, 2010).
De uma forma geral, a regra de Lipinski é de grande importância
farmacológica para o planejamento racional de diversos fármacos, baseando-se na
característica lipofílica do medicamento (NOGUEIRA; MONTANARI; DONNICI,
2009).
Existem métodos computacionais disponíveis atualmente para calcular os
valores de log P, inclusive de acesso livre na internet (NOGUEIRA;
MONTANARI; DONNICI, 2009). A importância da lipofilia para a análise de relações entre estrutura molecular e atividade biológica se deve ao fato de que na maioria dos casos, a estrutura e o funcionamento de uma série de sistemas biológicos estão intimamente relacionados com propriedades lipofílicas de seus componentes moleculares como: a) as interações primárias lipídicas que influenciam a estrutura dos sistemas biológicos e acarretam a compartimentalização em organelas celulares; b) os processos de transporte e distribuição nos sistemas biológicos, pois a membrana de dupla camada facilita a entrada de substâncias lipofílicas com baixa massa molecular e previne a difusão livre de moléculas polares com certo grau de seletividade. Além do mais, a lipofilia tem papel fundamental nas interações enzima-substrato, antígeno-anticorpo e outras interações como as de hormônios, de neurotransmissores e de modificadores de processos celulares. Assim, pode-se concluir que a lipofilia é característica físico-química de grande interesse no estudo e planejamento de fármacos (NOGUEIRA; MONTANARI; DONNICI, 2009, p. 234).
Outro método utilizado é o “método manual” de Topliss (TOPLISS, 1977;
TOPLISS, 1993), que sugere um método não estatístico, que consiste na análise
dos resultados biológicos de cinco compostos sintetizados que possuam anel
34
aromático na sua estrutura e que estejam presentes os seguintes substituintes: 4-H,
4-Cl, 3,4-Cl2, 4-CH3 e 4–OCH3. Para os quais a avaliação da atividade biológica
pode estar relacionada aos parâmetros hidrofóbicos (π), eletrônicos (σ) e estéreos
dos substituintes (Es) (CECHINEL-FILHO; NUNES; YUNES, 1993). Dessa forma,
pode-se propor novos substituintes que podem otimizar a atividade farmacológica
dos compostos em estudo.
Como pode se observar, atualmente, é extremamente importante a busca por
novos compostos-protótipo e é possível o estabelecimento de estudos sobre
métodos que visam a obtenção de moléculas promissoras e de interesse biológico.
Em resposta a esta demanda crescente por substâncias estruturalmente inovadoras,
pretende-se explorar a síntese de novos compostos benzotiazois-maleimídicos,
unindo duas classes de comprovadas ações biológicas, as imidas cíclicas e os
benzotiazois, na busca de novos compostos biologicamente ativos.
35
36
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Métodos
4.1.1 Síntese dos heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina com os substituintes de Topliss
A síntese dos heterociclos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos foi realizada
por duas diferentes metodologias para a otimização dos processos reacionais.
4.1.1.1 Metodologia 1: Reação realizada com ácido acético
Figura 8. Rota reacional para a obtenção dos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos pela metodologia 1.
Em um erlenmeyer foram adicionadas 1 mol das anilinas substituídas (1) com
o ácido acético, mantendo-os sob agitação em banho de gelo durante 30 minutos.
Após solubilização completa, foram adicionados 2 mols de tiocianato de amônio (2) e
água destilada para a formação de intermediário feniltiouréia substituído (3), o qual
precipitou. Após meia hora, adicionou-se 2 mL da solução de bromo em ácido
acético 20%, em agitação por 15 minutos. Em seguida foram adicionados 12 mL de
água, e foi filtrada com água gelada. O líquido filtrado foi transferido para um funil de
separação e foi extraído com 2 mL de tolueno. Na fase aquosa foi adicionado
hidróxido de amônio, até pH 8,5-9,5 para a precipitação do respectivo heterociclo
1,3-benzotiazol-2-amina substituído (4), o qual foi filtrado a vácuo
(SATYANARAYANA et al., 2008).
NH2
R + NH4SCNN
SNH2R
NH
R
NH2
S
CH3COOH
agitação
BrCH3COOH
agitação
R = 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4-Cl, 3,4-Cl2
(1) (2) (3) (4)
Feniltiouréias substituídas 1,3-benzotiazol-2-amina substituídas
37
4.1.1.2 Metodologia 2: Reação realizada com ácido clorídrico
Figura 9. Rota reacional para a obtenção dos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos pela metodologia 2.
Em erlenmeyer adicionaram-se ácido clorídrico e as anilinas substituídas (1) e
após ebulição foi adicionado tiocianato de amônio (2) e água destilada, submetidos à
agitação e aquecimento até a turvação dos compostos. Para a formação do
intermediário feniltiouréia substituído (3), a reação foi vertida em gelo para
precipitação, a qual foi filtrada e mantida em dessecador. As reações foram
realizadas com diferentes proporções molares, apresentadas e discutidas nos
resultados.
Na próxima etapa a feniltiouréia foi solubilizada em clorofórmio, submetida à
agitação e aos poucos adicionou-se solução de bromo em clorofórmio 20% até a
manutenção da coloração amarelo-alaranjado, mantendo-se durante uma noite.
A reação foi filtrada com clorofórmio gelado até a coloração alaranjada
desaparecer. Em seguida adicionou-se hidróxido de amônio para formação do
precipitado, que foi filtrado com água destilada e mantido em dessecador.
Os compostos substituídos foram monitorados por cromatografia em camada
delgada (CCD), visualizadas em câmara UV a 254 nm, caracterizados por ponto de
fusão (p. f.) (aparelho Microquímica Apf-301 para aferição de ponto de fusão de
forma direta, não corrigida) e identificadas por espectroscopia de infravermelho
(Espectrofotômetro de infravermelho Shimadzu- IR Prestige 21) e ressonância
magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono (RMN 13C) (Espectrofotômetro
de ressonância magnética nuclear Bucker AC-300).
NH2
R
R = 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4-Cl, 3,4-Cl2
NH4SCNNH NH2
SR
Feniltiouréias substituídas
BrCHCl3
agitaçãoR
N
SNH2
1,3-benzotiazol-2-amina substituídos
(1) (2) (3) (4)
HCl
Δagitação
+
38
4.1.2 Síntese dos compostos híbridos benzotiazol-maleimídicos Figura 10. Rota reacional para a obtenção dos híbridos benzotiazol-maleimídicos.
Em erlenmeyer foram solubilizados, separadamente, 1 mol dos heterociclos
aminobenzotiazois substituídos (4) e 1 mol do anidrido maleico (5) em éter. Sob
agitação, os líquidos foram misturados até a precipitação dos respectivos ácidos
(2Z)-4-(1,3-benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico substituídos (6). Estes foram
adicionados em um balão de refluxo com anidrido acético e acetato de sódio anidro
para a formação das respectivas 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona
substituídas (7) (Figura 10). Embora esta metodologia tenha sido proposta inicialmente, para aprimorar o
andamento da formação dos compostos híbridos benzotiazol-maleimídicos, as
reações foram realizadas excluindo-se a etapa de formação dos ácidos substituídos
(6), obtendo-se diretamente os produtos desejados (Figura 10). Portanto, à partir da
obtenção da 1,3-benzotiazol-2-amina, foi realizada em um balão de refluxo a reação
com anidrido maleico (5), na proporção 1:1 mol, anidrido acético e acetato de sódio
anidro para a formação das respectivas 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona
substituídas (7) (Figura 10).
Quando necessário, os compostos finais foram submetidos à recristalização
ou à métodos cromatográficos apropriados para a purificação.
Ambas as reações foram monitoradas por cromatografia em cada delgada
(CCD) e visualizadas em câmara UV a 254 nm, caracterizados por ponto de fusão
(p.f.) (Aparelho microquímica Apf-301 para aferição de ponto de fusão de forma
direta, não corrigida), e por técnicas espectrométricas de infravermelho
(Espectrofotômetro de infravermelho Shimadzu- IR Prestige 21).
O
O
O
OH
O
O
N
SNHR
N
SN
O
O
R+
N
SNH2R
Éter ou THF
Agitação
(CH3CO)2OCH3COO-Na+
Δ
(CH3CO)2OCH3COO-Na+
Δ
(4)
(5)(6)
(7)1,3-benzotiazol-2-amina substituídas
1-(1,3-benzotiazol-2-il)-2-H-pirrol-2,5-diona substituídos
R = 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4-Cl, 3,4-Cl2
39
4.2 Análise “in sílico”:
Cálculos teóricos computacionais - Os valores do peso molecular (PM), Log P,
aceptores de ligação de hidrogênio (N + O) e doadores de ligação de hidrogênio (NH
+ OH) foram obtidos a partir do programa Free Molinspiration Online, através do
JME Editor, cortesia de Peter Ertl da Novartis, disponível no site:
http://www.molinspiration.com/cgi-bin/properties. Foram analisados: a massa molar,
a qual não deve exceder a 500 g/mol; o log P, cujo valor limite é 5; e os grupos
doadores (NH + OH) e aceptores (N + O) de ligação de hidrogênio, cujas somatórias
não deveriam ultrapassar a 5 e 10, respectivamente (LIPINSKI et al., 2001).
40
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Duas rotas reacionais foram propostas para sintetizar os heterociclos 1,3-
benzotiazol-2-amina substituídos. A primeira rota (Figura 8) consistiu, inicialmente,
na reação entre ácido acético e anilinas substituídas (1) segundo o princípio de
Topliss, e em seguida foi adicionado o tiocianato de amônio (2) e água destilada
para a formação das feniltiouréias substituídas (3). A solução de bromo em ácido
acético foi adicionada para a ciclização dos heterociclos. Após extração com tolueno
e adição de hidróxido de amônio, isolaram-se os heterociclos 1,3-benzotiazol-2-
amina substituídos por filtração.
Para a obtenção dos mesmos compostos híbridos (7), uma segunda rota
sintética foi proposta (Figura 9), a qual inicialmente foi preparada uma mistura de
ácido clorídrico com as anilinas substituídas (1) por 4-H, 4-Cl, 3,4-Cl2, 4-CH3 e 4–
OCH3. O tiocianato de amônio (2) e a água destilada foram adicionados para a
formação das feniltiouréias substituídas (3), e, posteriormente, adicionados bromo e
clorofórmio para formar os compostos desejados.
O mecanismo de reação sugerido é descrito na Figura 11 e consiste no
ataque nucleofílico das anilinas substituídas ao carbono acílico do tiocianato de
amônio, em meio ácido para formação das feniltiouréias substituídas. Após a adição
da solução de bromo, este reage com o átomo de enxofre das moléculas, o qual
promove a ciclização das mesmas, dando origem aos 1,3-benzotiazol-2-amina
substituídos. A segunda etapa consiste na reação de refluxo com anidrido maleico,
acetato de sódio anidro e anidrido acético. O anidrido acético e acetato de sódio
anidro formam uma solução tampão, que resiste a mudanças de pH frente à adição
de ácidos ou bases e mantém o meio em condições brandas para evitar a quebra do
heterociclo e formação de subprodutos. Os compostos 1,3-benzotiazol-2-amina
substituídos reagem com o anidrido maleico em meio tamponado, a partir de uma
substituição nucleofílica acílica seguida de ciclização intramolecular, onde o
nitrogênio, nucleófilo, reage com a porção carbonílica do anidrido maleico, dando
origem aos ácidos (2Z)-4-(1,3-benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico substituídos.
Estes, por sua vez, sofrem a ciclização intramolecular à partir de outro ataque
nucleofílico sobre a carbonila do ácido anteriormente formado, o qual dá origem aos
compostos (7)1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos.
41
Figura 11. Proposta de mecanismo de reação: substituição nucleofílica acílica e ciclização intramolecular para a obtenção dos compostos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos.
NH2
R +CH3COOHS C
N- NH4+
..
NH2+
N-
S-
R
NH NH
S-R
.. NH NH-
SR
NH NH2
SR
Feniltiouréia subtituída
Br2 CH3COOH
NH NH2
S+ BrR
NH
S+NH2
CH+R
NH
S+NH2
CH +
R C+ NH
S+NH2
H
R C+ NH
S+NH2
H
R
NH
S+NH2R
N
SNH2R + H+
CH3COOH
R = H; 4-Cl; 3,4-Cl; OCH3; CH3
N
SNH
+R
O
O-OH
..
N
SNR
O
O-O
+
H
H ..
N
S
NR
O
O
N
SNH
O
O
OH
R
+OH2
R = H; 4-Cl; 3,4-Cl; OCH3; CH3
1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos
N
SNH2R + O
O
O
..N
SNH2
+R O-
O
O
..
N
SNHR O-
OH+
O
N
SR NH
O
O
OH
CH3
O
O
O
CH3
42
Para uma melhor organização dos resultados cada reação está descrita,
abaixo, em detalhes quanto as quantidades utilizadas, os rendimentos, e a
caracterização de cada composto obtido.
5.1 Síntese da 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH)
Foram realizadas duas reações da metodologia 1 para obtenção da 1,3-
benzotiazol-2-amina partindo de 1 mL (0,0112 mol) de anilina, 9,2 mL (0,1608 mol)
de ácido acético e 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio. Os compostos foram
monitorados por CCD, caracterizados por ponto de fusão e os rendimentos foram
calculados, cujos resultados são apresentados no Tabela 1. Para completa
identificação realizou-se espectrometria de infravermelho, RMN 1H e RMN 13C com
acetona deuterada.
IV (KBr, cm-1): 1431, 1496, 1541, 1596 (C=C, ArH); 3246 (C-H, ArH); 520 (C=C);
3493 (N-H); 1178, 1301 (C-N); 1635 (C=N); 821 (C-S).
RMN 1H (Acetona-d6, δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 5,382 (s bl, 2H, NH2); 6,755 (d, 2H, J =
8,4, Ar); 7,335 (t, 2H, J = 2,1 e J = 6,6, Ar).
RMN 13C (Acetona-d6, δ, ppm, 75 MHz, t.a.): 182,9 (C); 123,98 (CH); 124,37 (CH);
125,66 (CH); 129,23 (CH); 129,59 (C), 139,28 (C).
Para a obtenção da feniltiouréia partiu-se de 1,04 g (0,0112 mol) de anilina, 1
g (0,0131 mol) tiocianato de amônio e 1 g (0,0131 mol) de ácido clorídrico. Realizou-
se recristalização com água, etanol e carvão ativado.
A 1,3-benzotiazol-2-amino foi obtida partindo-se de 1,5 g (0,0091 mol) da
feniltiouréia. Os resultados são apresentados na Tabela 1.
43
Tabela 1. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 1,3-benzotiazol-2-amina.
Metodologia Composto Rf
(Fator de retenção) *
Ponto de
Fusão(ºC)
Rendimento inicial (%)
Rendimento recristalizado
(%)
1 1,3-
benzotiazol-2-amina
0,7 55-57 - 1,82
2
Feniltiouréia - - 102,2 17,66
1,3-benzotiazol-
2-amina 0,7 55-57 13,70 2,28
* Eluente hexano: acetato de etila 50:50
5.2 Síntese da 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina (PAA)
Na metodologia 1 (Tabela 2) foram utilizados 1 g (0,0112 mol) de amina, 9,2
mL (0,1608 mol) de ácido acético, 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio e 12
mL (0,665 mol) de água destilada, apresentando inicialmente uma coloração roxa e
ao adicionar a solução de bromo em ácido acético apresentou-se mais escura.
Realizou-se espectrometria de RMN 1H e RMN 13C, com acetona deuterada.
RMN 1H (Acetona-d6 δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 6,672 (sl, 2H, NH2); 3,778 (s, 3H); 6,845
(dd, 1H, J = 2,7; 8,7Hz); 7,241 (d, 1H, J = 2,7Hz); 7,3 (d, 1H, J = 9Hz).
RMN 13C (Acetona-d6, δ, ppm, 75 MHz, t.a.): 55,58 (CH3); 105,6 (C); 113,4 (C); 119,3
(C); 133,02 (CH); 147,52 (CH); 155,67 (CH); 165,16 (C).
Realizaram-se três reações para a obtenção da 4-metóxifeniltiouréia (Tabela
2) partindo-se de 3,38g (0,0274 mol) de amina, 3g (0,0394 mol) de tiocianato de
amônio e 10,9 mL (0,2986 mol) de ácido clorídrico, para o aumento do rendimento.
A 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina não foi obtida com sucesso pela
metodologia 2.
44
Tabela 2. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-metoxi-1,3-benzotiazol-amina.
Metodologia Composto Rf
(Fator de retenção) *
Ponto de
Fusão (ºC)
Rendimento inicial (%)
Rendimento recristalizado
(%)
1 6-metóxi-1,3-benzotiazol-2-
amina 0,3 147-
177
28,35
34,49
2
4-metóxifeniltiour
éia 0,42 - 9,8 -
6-metóxi-1,3-benzotiazol-2-
amina - - - -
* Eluente hexano: acetato de etila 50:50
5.3 Síntese da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2-amina (4AB)
Foram realizadas três reações para formação da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2
amina (Tabela 3), partindo-se de 1 g (0,0112 mol) de amina, 9,2 mL (0,1608 mol) de
ácido acético, 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio e 6 mL de água destilada.
Os compostos foram monitorados por CCD, caracterizados por ponto de fusão e os
rendimentos foram calculados. Para melhor identificação realizou-se espectrometria
de RMN 1H e RMN 13C, com acetona deuterada.
RMN 1H: (Acetona-d6, δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 7 (sl, 2H, NH2); 7,7 (d, 1H, J = 2,1Hz);
7,23 (dd, 1H, J = 8,2Hz).
RMN 13C (Acetona-d6, δ, ppm, 75 MHz, t.a.): 167,667 (C); 152,635 (CH); 133,830
(CH); 126,345 (CH); 121,191 (C); 120,733 (C); 119,864 (C).
Na síntese da 4-clorofeniltiouréia, utilizaram-se 3,5 g (0,0274 mol) da amina
substituída, 3 g (0,0394 mol) de tiocianato de amônio e 21,8 g (0,5973 mol) ácido
clorídrico. Ao adicionar ácido clorídrico (HCl) apresentou-se fácil solubilização e
coloração amarela translúcida. A reação não necessitou de recristalização, mas a
quantidade de sólidos foi insuficiente para continuação da síntese.
45
Tabela 3. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-cloro-1,3-benzotiazol-2-amina.
Metodologia Composto Rf
(Fator de retenção) *
Ponto de
Fusão (ºC)
Rendimento inicial (%)
Rendimento recristalizado
(%)
1 6-cloro-1,3-benzotiazol-
2- amina 0,5 180-
183 50,52 5,94
2
4-clorofeniltiour
éia 0,4 - 10
-
6-cloro-1,3-benzotiazol-
2-amina - - - -
* Eluente hexano: acetato de etila 50:50
5.4 Síntese da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina (3,4Br)
Para a obtenção da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina (Tabela 4) foram
realizadas reações, partindo-se de 1 g (0,0112 mol) de amina, 9,2 mL (0,1608 mol)
de ácido clorídrico, 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio e 6 mL de água
destilada.
A coloração apresentada foi amarela e ao adicionar solução de bromo alterou
para rosado. Após recristalização com água destilada foi realizado espectrometria de
RMN 1H, com acetona deuterada.
RMN 1H: (Acetona-d6, δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 7,173 (sl, 2H, NH2); 7,508 (s, 1H);
7,859 (s, 1H).
Na formação da feniltiouréia substituída utilizaram-se 8,9 g (0,0549 mol) de
amina, 6 g (0,00789 mol) de tiocianato de amônio e 27,25 mL (0,7466 mol) de ácido
clorídrico. Obteve-se um sólido puro de coloração amarela após recristalização com
etanol e carvão ativado.
A 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina não foi obtida com sucesso pela
metodologia 2.
46
Tabela 4. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-amina.
Metodologia Composto Rf
(Fator de retenção) *
Ponto de
Fusão (ºC)
Rendimento inicial (%)
Rendimento recristalizado
(%)
1 5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2
amina 0,7 170-
173 29,16 9,56
2
3,4-diclorofeniltilur
éia 0,46 - 10,23 14,16
5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2
amina - - - -
* Eluente hexano: acetato de etila 50:50
5.5 Síntese da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina (ABM2)
Foram realizadas quatro reações para a formação da 6-metil-1,3-benzotiazol-
2-amina (Tabela 5), partindo-se de 1 g (0,0112 mol) de amina, 9,2 mL (0,1608 mol)
de ácido acético e 2,13 g (0,028 mol) de tiocianato de amônio. Ambas as reações
apresentaram coloração salmão e ao adicionar a solução de bromo houve
precipitação.
Todas as reações foram recristalizadas com água destilada e carvão ativado
até sua completa purificação, obtendo-se o melhor rendimento.
Afim de otimizar o rendimento reacional, outra reação foi realizada para a
obtenção da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina (Tabela 5), partindo-se de 2,15 g
(0,0201 mol) de amina, 1,84 g (0,0242 mol) de tiocianato de amônio e 10 mL (0,1748
mol) de ácido acético. Foi utilizada para a obtenção da 1-(6-metil-1,3-benzotiazol-2-
il)-1H-pirrol-2,5-diona (TOPF), sem recristalização. Foi realizada espectrometria de
RMN 1H e 13C com acetona deuterada.
RMN 1H: (Acetona-d6, δ, ppm, 300 MHz, t.a.): 6,719 (sl, 2H, NH2); 7,048 (dd, 1H, J =
1,8; 8,1 Hz); 7,277 (d, 1H, J = 8,4 Hz); 7,425 (d, 1H, J = 1,5).
47
RMN 13C (Acetona-d6, δ, ppm, 75 MHz, t.a.): 166,13 (C); 151,43 (C); 132,22 (C);
131,21 (CH); 126,98 (CH); 121,30 (CH); 121,12 (C); 118,55 (CH3).
Para a obtenção da 4-metilfeniltiouréia partiu-se de 1,314 g (0,0274 mol) de
amina, 3 g (0,0394 mol) de tiocianato e 10,9 mL (0,2986 mol) de ácido clorídrico e a
coloração inicial apresentada foi amarela translúcida e não houve necessidade de
recristalização.
A 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina não foi obtida com sucesso pela
metodologia 2. Tabela 5. Resultados obtidos por monitoramento e caracterização da 6-metil-1,3-benzotiazol-2-amina.
Metodologia Composto Rf
(Fator de retenção) *
Ponto de
Fusão (ºC)
Rendimento inicial (%)
Rendimento recristalizado
(%)
1
ABM2: 6-metil-1,3-
benzotiazol-2 amina
0,5
137-140 9,14 15,63
TOPF: 6-metil-1,3-
benzotiazol-2 amina
0,86 e 0,6 30 - 36 26,38 -
2
4-metilfeniltilur
éia 0,42 - 6,2
-
6-metil-1,3-benzotiazol-
2 amina - - - -
* Eluente hexano: acetato de etila 50:50
As duas rotas sintéticas foram realizadas para a verificação do melhor
procedimento em termos de tempo e rendimento reacional, escolhendo a
metodologia 1 (Figura 8), devido aos problemas reacionais obtidos na metodologia 2
(Figura 9), como a variação de rendimentos e a não formação dos compostos PAA,
4AB, 3,4Br, ABM2, exceto o produto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH), que foi obtido
com um rendimento de 2,28% em 25 horas de reação.
48
A Tabela 6 mostra os resultados obtidos do fator de retenção (Rf), ponto de
fusão (p. f.) e o tempo de rendimento reacional da metodologia 1. Tabela 6. Comparação dos valores de fator de retenção, ponto de fusão, rendimento e
tempo de reação obtidos ao final da rota sintética pela metodologia 1.
Produto Rf (Fator de retenção)* Ponto de fusão Rendimento
Método 1 Tempo de
reação
ATBH
N
SNH2
4AB
0,7 55-57ºC 1,82% 1h 20 min
N
SNH2
Cl
3,4Br
0,5 180-183ºC 23,47% 3h
N
SNH2
Cl
Cl
0,7 170-173ºC 20,28% 2h
ABM2
N
SNH2
CH3
0,5 137-140ºC 11,23% 2h 50 min
PAA
0,3 174-177ºC 31,17% 1h
* Eluente hexano: acetato de etila 50:50
Uma série de fatores pode interferir no desenvolvimento da reação: impureza
dos reagentes, tempo reacional, proporção de reagentes e seus diferentes
substituintes. As rotas apresentadas nas Figuras 8 e 9 apresentaram diversos
rendimentos, o que pode ser justificado pelos interferentes citados acima.
N
SNH2
OCH3
49
Em 2011 o autor Munirajasekhar e colaboradores sintetizaram heterociclos
1,3-benzotiazol-2-amina com diferentes substituintes (4-Cl, 4-CH3, 4-OCH3, 4-Br, 4-
F, 4-NO2, 3,4-(CH3)2, 4-CH2CH3) de maneira similar à metodologia 1 utilizada neste
trabalho. Embora alguns substituintes sejam iguais aos de Topliss (4-Cl, 4-CH3, 4-
OCH3) utilizados pela atual pesquisa, os rendimentos foram inferiores aos obtidos
pelos autores, os quais foram superiores a 68%, sugerindo que as condições
reacionais devem ser otimizadas.
As reações com anilina (Tabela 1) e p-toluidina (Tabela 5) apresentaram
rendimentos mais baixos, sendo que as causas podem estar relacionadas com a
quantidade de impurezas nos reagentes, tornando o sólido de difícil recuperação. Os
reagentes foram recristalizados com água e carvão ativado, mas houve grande
perda durante o processo, pela pouca formação de cristais. Inúmeras vezes o
produto sintetizado (ABM2) (Tabela 5) apresentou-se degradado. Tentando evitar a
degradação do composto, o produto TOPF (Tabela 5) foi armazenado em vidro
coberto com papel alumínio, devido à possível fotossensibilidade. Além disso, outra
possível causa para a degradação pode ser o baixo ponto de fusão apresentado,
influenciado pelo aquecimento da sílica do dessecador.
Houve dificuldades em sintetizar a 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH), pois não
havia precipitação com adição de hidróxido de amônia, obtendo-se baixo rendimento
e pequena quantidade de sólido para a formação do 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-
pirrol-2,5-diona (7).
Comparando-se os reagentes utilizados, o que demonstrou melhor
rendimento foi o produto PAA (Tabela 6). A diferença dos rendimentos pode ter
relação com a quantidade de água, que é utilizada como solvente na reação e com
reagentes que podem interferir na menor ou maior formação de produtos. Entre as
reações 3,4Br e 4AB não houve diferença significativa, nos quais os rendimentos
obtidos foram baixos, podendo-se destacar a adição de água em pequena
quantidade.
Na Tabela 6 verifica-se que diferentes substituintes, variação do tempo e
velocidade de reação podem interferir nos rendimentos obtidos.
Os diferentes substituintes (4-H, 4-Cl, 3,4-Cl2, 4-CH3, 4-OCH3), interferem
sobre a reatividade da molécula, uma vez que podem exercer atividade doadora ou
retiradora de elétrons. Um substituinte que aumenta a densidade eletrônica da
molécula provoca um aumento da nucleofilicidade, como o grupo -OCH3, e como
50
consequência, favorece a reação. Teoricamente, quanto maior a nucleofilicidade,
maior a velocidade com que ocorre o ataque das anilinas substituídas ao tiocianato
de amônio (2) e, consequentemente, maior a velocidade da reação. Deste modo,
substituintes que são capazes de doar elétrons ao anel, chamados de substituintes
ativantes, aumentam a velocidade da reação química, enquanto que substituintes
que retiram elétrons do anel, ou substituintes desativantes, reduzem a velocidade.
A identificação estrutural dos produtos sintetizados foi realizada através de
infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono
(RMN 13C) (Figuras 12, 13 e 14).
Figura 12. Espectroscopia de infravermelho do composto 1,3-benzotiazol-2-amina
(ATBH).
A ausência de absorção entre 1820 e 1630 cm-1 (ν, C=O) exclui todas as
funções carboniladas. As bandas de absorções encontradas nas regiões de 1431,
1496, 1541 e 1595 cm-1 (ν, C=C, ArH) associadas à absorção de 3246 (ν, Csp2-H)
confirma a presença de estrutura aromática. A absorção em 520 cm-1 indica o padrão
1,2-dissubstituído do anel aromático. A presença de um dubleto na região 3493 cm-1
(ν, N-H) é característica de uma amina primária. As bandas de absorções entre 1178
e 1301 cm-1 (ν, C-N) indicam a função aril-alquil-amina. A absorção em 1635 cm-1 é
40060080010001200140016001800200024002800320036004000
37.5
45
52.5
60
67.5
75
82.5
90
97.5
%T
3550
.95
3493
.09
3348
.42
3246
.20
2615
.47
2146
.77
1890
.24
1635
.64
1595
.13
1541
.12
1496
.76
1431
.18
1301
.95
1178
.51
1130
.29
1083
.99
1004
.91
821.
68
709.
80
671.
2363
4.58
597.
93
520.
78
466.
77
51
característica da ligação (C=N). A banda de absorção em 821 cm-1 é compatível com
a ligação (C-S) (SILVERSTEIN, 1994).
Figura 13. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H (300 MHz) do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) com acetona-d6.
O espectro de RMN 1H (Figura 13), possibilita a identificação da estrutura
molecular 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH), sendo visíveis cinco sinais. Observa-se
um tripleto a 7,33 ppm, região característica dos 2H ligados diretamente ao anel
aromático, apresentando constante de acoplamento J= 2,1 e 6,6 e outro sinal de
dupleto a 6,75 ppm, corresponde também ao 2H ligado ao anel aromático próximo
ao heterociclo tiazol, apresentando J= 8,4.
O simpleto a 5,38 ppm corresponde a 2H característico do nitrogênio (NH2).
Há sinais relativos ao solvente deuterado na região 2,948 ppm e da água da acetona
em 3,194 ppm.
N
SNH2
H1
H3
H4
H2
H3/H4 = 7,33
H1/H2 = 6,75
NH2 = 5,38
H2O acetona = 3,194
Solvente deuterado = 2,048
52
Figura 14. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 13C (75 MHz) do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH) com acetona-d6.
No espectro de RMN de 13C (Figura 14), detectável a 75 MHz, é possível
visualizar sete conjuntos de sinais do composto 1,3-benzotiazol-2-amina (ATBH).
Dois destes, 129,59 e 139,28 ppm, são correspondentes à ligação C-C do anel
aromático ligados diretamente ao nitrogênio e enxofre do núcleo tiazolínico. O sinal
182,90 ppm é característico da ligação de C ligado ao NH2. O conjunto de sinais a
123,98, 124,37, 125,37, 129,23 ppm provém da ligação C-H correspondente ao anel
aromático. O sinal em 205,99 ppm corresponde à ligação C=O do solvente
deuterado, assim como os sinais entre 28,59 a 30,14 ppm correspondem aos CH3 do
mesmo solvente.
Todos os cinco heterociclos sintetizados foram analisados da mesma maneira
que os espectros discutidos acima, referente à estrutura 1,3-benzotiazol-2-amina
(ATBH).
N
SNH2
H1
H3
H4
H2
C-C anel aromático = 129,59 e 139,28 C-NH2 = 182,9
C-H anel aromático = 123,98; 124,37; 125,37; 129,23
C=O solvente deuterado = 205,99
CH3 solvente deuterado = 28,59 - 30,14
53
Após a caracterização dos compostos 1,3-benzotiazol-2-amina substituídos,
estas foram utilizadas para dar continuidade à formação dos produtos desejados. De
acordo com a metodologia proposta, à partir da síntese das 1,3-benzotiazol-2-amina
substituídas foram realizadas reações para a formação dos ácidos (2Z)-4-(1,3-
benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico substituídos.
A síntese dos ácidos (2Z)-4-(1,3-benzotiazol-2-ilamino)-4-oxobut-2-enóico
substituídos, que envolve a solubilização com éter etílico, levou a formação de
compostos impuros, nos quais, monitoradas por CCD com eluente hexano:acetato
de etila 50:50, apresentaram de dois a três spots. Para a purificação utilizou-se a
cromatografia em coluna que não permitiu a separação dos compostos
adequadamente, e não possibilitou a continuação da síntese devido à quantidade
insuficiente do produto. Portanto, a metodologia proposta inicialmente para a
formação dos compostos híbridos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona
substituídos foi modificada e a etapa de formação dos ácidos substituídos (6) foi
excluída, obtendo-se diretamente os produtos desejados (Figura 10).
Assim, a síntese dos 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídos
foi realizada, diretamente, conforme mostrado na Figura 10.
As reações para a obtenção do produto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-
diona (RfxATBH) foram realizadas com 0,3 g (0,002 mol) de amina, 0,082 g (0,001
mol) de acetato de sódio anidro, 0,7 mL de anidrido acético e 0,196 g (0,002 mol) de
anidrido maleico. Uma reação levou à formação de um único produto com Rf = 0,34
e 71,95% de rendimento. Na outra reação houve a formação de um subproduto, com
Rf = 0,34 e 0,7 e 71,42% de rendimento, mostrados na Tabela 7.
IV (KBr, cm-1): 1674 (C=O); 1587, 1533, 1490, 1477 (C=C, ArH); 3178 (C-H, ArH);
530 (C-C); 3493 (N-H); 1263, 1317 (C-N); 1608 (C=N); 831 (C-S).
A obtenção do produto 1-(6-cloro-1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona
(Rfx4AB) foi realizada com 0,097 g (0,00052 mol) de amina, 0,021 g (0,0002 mol) de
acetato de sódio anidro, 0,2 mL anidrido acético e 0,051 g (0,00052 mol) de anidrido
maleico. Ambas as reações realizadas apresentaram a formação de subprodutos,
com Rf = 0,55 e 0,6. Os rendimentos obtidos foram 78,6 e 73,38% (Tabela 7).
O produto 1-(5,6-dicloro-1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona (Rfx3,4Br) foi
obtido com 0,3 g (0,0018 mol) de amina, 0,073 g (0,0009 mol) de acetato de sódio
anidro, 0,7 mL de anidrido acético e 0,176 g (0,0017 mol) de anidrido maleico. Uma
reação levou à formação de um único produto com Rf = 0,5 e 71% de rendimento. A
54
segunda reação levou à formação de um subproduto, com Rf = 0,5 e 0,7 e 60,7% de
rendimento, mostrados na Tabela 7.
Ambas as reações para a obtenção do produto 1-(6-metóxi-1,3-benzotiazol-2-
il)-1H-pirrol-2,5-diona (RfxPAA) foram realizadas com 0,3g (0,002 mol) amina, 0,082
g (0,001 mol) de acetato de sódio anidro, 0,7 mL anidrido acético e 0,196 g (0,002
mol) de anidrido maleico. Realizou-se três reações, onde apenas uma levou à
formação de um único produto, cuja spot possui Rf = 0,4 e apresentou rendimento
de 98,83%. As outras duas reações realizadas apresentaram Rf = 0,4 e 0,5 com
rendimento de 90 e 72,18% (Tabela 7).
O produto 1-(6-metil-1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona (RfxTOPF) foi
obtido com 0,3 g (0,0014 mol) de amina, 0,06 g (0,0007 mol) de acetato de sódio
anidro, 0,6 mL de anidrido acético e 0,14 g (0,0014 mol) de anidrido maleico. A
reação foi com 29,31% de rendimento e houve a formação de subproduto, cujo Rf =
0,56 e 0,67. Os resultados são mostrados na Tabela 7.
Todas as reações foram acompanhadas por cromatografia em camada
delgada (CCD), visualizadas em câmara UV a 254 nm, com eluente, hexano: acetato
de etila 50:50.
55
Tabela 7. Comparação do tempo de reação e rendimento obtidos na síntese das 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídas.
continua
Reação/produto Tempo de reação (h)
Rf (Fator de
retenção)* Ponto de
fusão Rendimento
(%)
RfxATBH O
N
SN
O
3 0,34 189,7 - 191,2
ºC 71,95
O
N
SN
O
2 0,34 e 0,7 71,42
RFx4AB
O
N
SCl
N
O
2 0,55 e 0,6 78,6
O
N
SCl
N
O
1 0,55 e 0,6 73,38
Rfx3,4Br O
N
SCl
N
O
Cl
0,5 0,5 109 – 112ºC 71
O
N
SCl
N
O
Cl
0,5
0,5, e 0,7
60,7
56
Tabela 7. Comparação do tempo de reação e rendimento obtidos na síntese das 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona substituídas.
conclui
Reação/produto Tempo de reação (h)
Rf (Fator de
retenção)* Ponto de
fusão Rendimento
(%)
RfxPAA O
N
SO
N
O
CH3
1 0,4 171 - 173ºC 98,83
O
N
SO
N
O
CH3
1 0,4, 0,5
90
O
N
SO
N
O
CH3
1 0,4, e 0,5
72,18
RfxTOPF
N
SN
CH3O
O
4h20min 0,56 e 0,67
29,31
* Eluente hexano: acetato de etila 50:50
Pode-se notar que os diferentes substituintes propostos por Topliss,
mostrados na Tabela 7, influenciaram nos rendimentos. Conforme discutido
anteriormente, a nucleofilicidade pode favorecer as reações químicas. A diferença
dos rendimentos obtidos pode ser justificada, uma vez que o produto RfxPAA
(Tabela 7) foi obtido com maior rendimento (98,83; 90; 72,18%) comparado com os
demais. O substituinte metóxi (-OCH3), da molécula PAA (Tabela 6), permite maior
facilidade de reação química durante a síntese dos compostos, já que possui
característica de doador de elétrons ao anel, disponibilizando os elétrons do
nitrogênio ao ataque nucleofílico. O produto Rfx3,4Br (Tabela 7) foi obtido com
57
400600800100012001400160018002000240028003200360040001/cm
37.5
45
52.5
60
67.5
75
82.5
90
97.5
%T
3248
.13
3178
.69
3105
.39
3055
.24
2997
.38
2150
.63
1674
.21
1608
.63
1587
.42
1533
.41
1490
.97
1477
.47
1394
.53
1369
.46
1317
.38
1263
.37
1176
.58
1012
.63
968.
27
831.
32
771.
53
586.
36
530.
42
RATBH
rendimento inferior (71; 60,7%), por apresentar dois substituintes sacadores, cuja
reatividade é diminuída. O cloro, presente nas moléculas 4AB e 3,4Br (Tabela 6),
dificulta o ataque nucleofílico do nitrogênio ao eletrófilo, pois diminui a
disponibilidade dos elétrons à reação. Pode-se afirmar, portanto, que os diferentes
grupos substituintes afetam a reatividade das reações químicas, com possível
influência sobre a obtenção dos produtos.
Após a obtenção dos compostos desejados, a identificação estrutural do
produto final (RfxATBH) foi realizada através da técnica de espectroscopia de
infravermelho (Figura 15).
Figura 15. Espectroscopia de infravermelho do composto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona (RfxATBH).
A presença de absorção na região em 1674 cm-1 (ν, C=O) confirma as
funções carboniladas. A ausência de absorção na região entre 3200 e 2500 cm-1 (ν,
O-H) exclui a possibilidade de função ácido carboxílico. As absorções em 1587,
1533, 1490 e 1477 cm-1 (ν, C=C) associadas às absorções entre 3178 cm-1 (ν,
Csp2-H) são compatíveis com a função alceno. A absorção em 1608 cm-1 é
característica da ligação (C=N). As bandas de absorção encontradas nas regiões de
58
1477, 1490, 1533, 1587 cm-1 (ν, C=C, ArH) associadas às absorções entre 3055 e
3105 cm-1 (ν, Csp2-H) confirmam a presença de estrutura aromática. A absorção em
530 cm-1 (δC-C, ArH) indica o padrão 1,2-dissubstituído. A presença de absorções
em 1263 e 1317 cm-1 (ν, C-N) indica a função aril-alquil-amina. A absorção na região
em 831 cm-1 é compatível com a ligação (C-S) (SILVERSTEIN, 1994). Pode-se
predizer, à partir das bandas encontradas, que o espectro de infravermelho,
provavelmente, indica a formação do composto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-
diona (RfxATBH).
À partir do programa online Molispiration JME, utilizado por Swathi e
colaboradores (2013), para explorar as propriedades dos compostos sintetizados,
uma análise teórica proposta por Lipinski foi realizada no intuito de determinar um
perfil de absorção e permeabilidade de todos os intermediários sintéticos e os
produtos finais das rotas sintéticas propostas (Tabela 8). Esta análise ajuda a
identificar compostos promissores para a avaliação do perfil antinociceptivo para
posteriores testes “in vivo”.
Estas propriedades são tipicamente usadas na construção de modelos
preditivos de absorção, distribuição, metabolismo, excreção e também toxicidade
(ADMET), formando assim a base para o que tem sido chamado de desenvolvimento
baseado nas propriedades físico-químicas.
Analisando algumas propriedades moleculares e estruturais, de acordo com o
método proposto por Lipinski, o qual permite avaliarmos computacionalmente a
biodisponibilidade oral, é possível verificar que todos os intermediários sintéticos
bem como os produtos das sínteses não violaram nenhuma das regras propostas
por Lipinski. Assim, os compostos sintéticos revelaram conformidade dos descritores
moleculares, conforme a regra utilizada. Foram calculados os valores de peso
molecular (PM), Log P, aceptores de ligação hidrogênio (N + O) e doadores de
ligação hidrogênio (NH + OH), que são expressos na Tabela 8. Os valores obtidos
para a massa molecular não excedeu a 500 g/mol; o log P não ultrapassou 5; e para
os grupos doadores (NH + OH) e aceptores (N + O) de ligação hidrogênio, as
somatórias não ultrapassaram 5 e 10, respectivamente. De acordo com Swathi e
colaboradores (2013), todos os valores encontrados para a área de superfície polar
(Tabela 8) são menores que 140A°2 e indicam uma boa permeação pelas
membranas celulares. O número reduzido de aceptores de ligação hidrogênio (N +
59
O) e doadores de ligação hidrogênio (NH + OH), além de baixo peso molecular
facilita a permeabilidade dos fármacos nas membranas biológicas. Os compostos
revelaram que a lipofilicidade, segundo a regra de Lipinski, é uma característica
essencial para uma boa absorção e permeação de um fármaco no organismo.
Estes resultados explicam a absorção e a farmacodinâmica dos compostos no
sistema biológico e sugerem que são bons candidatos a fármacos por,
possivelmente, possuírem boa biodisponibilidade via oral, um atributo extremamente
desejável para um novo fármaco.
60
Tabela 8. Valores obtidos pelo programa computacional para análise "in sílico" da regra de Lipinski.
Estrutura n.
atom LogP * PM n. ONa n. OHNHb
n. lig. Rot.c
TPSAd n.viol.
e N
SNH2
10 1,98 150,20 2 2 0 38,91 0
N
SNH2
Cl 11 2,63 184,65 2 2 0 38,91 0
N
SNH2
Cl
Cl
12 3,24 219,10 2 2 0 38,91 0
N
SNH2
OCH3
12 2,01 180,23 3 2 1 48,15 0
N
SNH2
CH3 11 2,40 164,23 2 2 0 38,91 0
N
SN
O
O
16 2,04 230,25 4 0 1 51,97 0
N
SN
ClO
O
17 2,69 264,69 4 0 1 51,97 0
N
SN
ClO
OCl
18 3,30 299,14 4 0 1 51,97 0
N
SN
OO
O
CH3
18 2,07 260,27 5 0 2 61,20 0
N
SN
CH3O
O
17 2,47 244,24 4 0 1 51,97 0
Nota: *Método preditivo para logP desenvolvido por Molinspiration (milogP2.2 – Novembro 2005). a Somatório das ligações aceptoras de hidrogênio (N e O). b Somatório das ligações doadoras de hidrogênio (NH e OH). c Numero de ligações rotáveis. d Área de superfície polar. e Numero de violações. Assim, os compostos sintetizados não violaram nenhuma das regras
propostas pela regra dos cinco de Lipinski, podendo ser possíveis candidatos à
61
futuros fármacos, já que apresentam parâmetros estruturais relevantes do perfil
de biodisponibilidade oral.
62
6 CONCLUSÕES - Diferentes rotas foram realizadas com intuito de obter compostos capazes de
atuarem em diferentes alvos terapêuticos e serem candidatos a fármacos. Entre
elas, a metodologia 1 foi escolhida por apresentar menor tempo e maior rendimento
reacional, sendo viável a formação dos respectivos híbridos benzotiazol.
- Conforme o "método manual" de Topliss foi viável sintetizar os heterociclos
aminobenzotiazois contendo os substituintes 4-H, 4-CH3, 4-OCH3, 4- Cl e 3,4-Cl2
com sucesso.
- Foi possível a elucidação e identificação estrutural dos compostos 1,3-benzotiazol-
2-amina substituídos através de espectroscopia por tecnologia de infravermelho e
ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono (RMN 13C).
- Através dos dados obtidos por espectroscopia de infravermelho, foi possível a
identificação do composto 1-(1,3-benzotiazol-2-il)-1H-pirrol-2,5-diona. Entretanto,
são importantes outras análises para a completa identificação da estrutura.
- A purificação dos compostos finais obtidos é de difícil realização, embora outros
estudos e tentativas podem ser realizados, a fim de se obter os compostos
purificados de maneira otimizada.
- A síntese das moléculas propostas e análogas podem continuar sendo
investigadas, explorando suas propriedades e atividades biológicas para a
otimização reacional.
- Os produtos sintetizados foram analisados “in sílico”, a fim de avaliar a
probabilidade do composto ser um bom candidato a fármaco por via oral. Pode-se
perceber que nenhum violou a regra proposta por Lipinski, o que permite afirmar que
os compostos tem potencial para serem novos candidatos a fármacos.
63
RECOMENDAÇÕES FUTURAS
- Para dar sequência à pesquisa, os compostos que apresentaram-se impuros,
poderão ser submetidos à outras técnica de purificação, como as placas de camada
preparativa (PLC), e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e cromatografia
em coluna flash.
- Os compostos benzotiazol-maleimídicos, poderão ser identificados por técnica de
infravermelho, ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e carbono
(RMN 13C) e espectroscopia de massa para determinar o peso molecular e também
fragmentá-la de forma a elucidar sua estrutura e confirmar sua identificação.
- A fim de se obter compostos com potentes atividades biológicas e serem novos
candidatos a fármacos, os cinco compostos sintetizados poderão ser analisados “in
vivo”, para avaliação da atividade antipsicótica, devido sua similaridade com o
fármaco Cloridrato de Lurasidona (Latuda®/ Sunovion), um potente antipsicótico.
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