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SÍNTESIS DE COMPUESTOS CON NÚCLEO INDÓLICO Y PIRIDÍNICO
Y EVALUACIÓN DE SU ACTIVIDAD CITOTÓXICA
JAIME ANDRÉS TRIANA BEJARANO
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
BOGOTÁ
2015
2
SÍNTESIS DE COMPUESTOS CON NÚCLEO INDÓLICO Y PIRIDÍNICO
Y EVALUACIÓN DE SU ACTIVIDAD CITOTÓXICA
JAIME ANDRÉS TRIANA BEJARANO
Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar el título de
Magister en ciencias biológicas
Directora:
Alix Elena Loaiza Salazar
Química, Ph.D.
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
BOGOTÁ
2015
3
NOTA DE ADVERTENCIA
"La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por los
alumnos en sus trabajos de tesis. Solo velará porque no se publique nada
contrario al dogma y a la moral católica y que las tesis no contengan ataques
personales contra persona alguna, antes bien se vea en ellas el anhelo de buscar
la verdad y la justicia".
Artículo 23 de la Resolución Nº 13 de Julio de 1946
4
SÍNTESIS DE COMPUESTOS CON NÚCLEO INDÓLICO Y PIRIDÍNICO
Y EVALUACIÓN DE SU ACTIVIDAD CITOTÓXICA
NOTA DE ACEPTACIÓN
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
Dr. Crispin Astolfo Celis
Dr. Julio Calvo
Dr. Ricardo Vera Bravo
Bogotá, 2015
5
SÍNTESIS DE COMPUESTOS CON NÚCLEO INDÓLICO Y PIRIDÍNICO
Y EVALUACIÓN DE SU ACTIVIDAD CITOTÓXICA
________________________________
Dra. Concepción Puerta Bula. Ph.D
Decana
Facultad de Ciencias
________________________________
Dra. Alba Alicia Trespalacios R. Ph.D
Directora Posgrado
Facultad de Ciencias
6
LISTA DE ACRÓNIMOS YABREVIATURAS AcOEt Acetato de etilo CC Cromatografía en Columna CCD Cromatografía en Capa Delgada CCDP Cromatografía en Capa Delgada Preparativa s Singlete d Doblete dd Doble Doblete dt Doblete de tripletes c Cuarteto J Constante de acoplamiento DMSO Dimetil sulfóxido EtOH Etanol EM Espectrometría de Masas CG-EM Cromatografía de gases – Espectrometría de masas Hz Hertz Me2CO Acetona MeOH Metanol Rf Factor de Retención RMN Resonancia Magnética Nuclear RMN-
13C Resonancia Magnética Nuclear de Carbono 13
RMN-1H Resonancia Magnética Nuclear de Hidrógeno 1
Pf. Punto de Fusión RT Tiempo de retención UV Ultravioleta TTMS Tristrimetilsililsilano TBTH Hidruro de tri n-butil estaño AIBN Azobisisobutironitrilo CAN Nitrato cérico amónico CAT Cloramina-T NCS N-cloro succinimida HOMO Orbital molecular ocupado de más alta energía M Molar LUMO Orbital molecular desocupado de más baja energía
7
DEDICATORIA
A las musas de mi vida:
Luz Stella, Diana Esperanza,
Claudia Marcela, María del Pilar, Luciana y Ana María.
Mujeres que me han enseñado el valor de la humildad,
que los errores hay que asumirlos con inteligencia y que no todo lo malo
que nos pasa es porque lo merecemos, pues estos aprendizajes son
importantes ya que nos hacen crecer y madurar como personas.
8
AGRADECIMIENTOS
A la Dra. Alix Elena Loaiza Salazar por su orientación, enseñanzas y oportunos
comentarios. Por permitirme ser parte del grupo de Síntesis Orgánica de
Heterociclos y hacer de mí un mejor profesional en lo académico. Por leer, corregir
y retroalimentar los seminarios y trabajo de grado.
A John Edwar, por su colaboración al inicio del trabajo de laboratorio en lo
experimental de la síntesis orgánica. Por los momentos compartidos y discusiones
en lo disciplinar.
Al Dr. Ricardo Vera Bravo por compartir su conocimiento de forma desinteresada,
por sus oportunos comentarios y sugerencias en los seminarios. Por su forma
particular de enseñar en el aula.
A la Dra. Susana Fiorentino y Tito Sandoval por su colaboración en la realización
de los ensayos de citotoxicidad en el laboratorio de inmunología.
A mis compañeros de la línea de Fitoquímica Carlos, Milton, Heidy, Lorena,
Liliana, Néstor y Felipe por todos los momentos compartidos, los recordaré por su
compañerismo y respeto para conmigo.
A Jaime González por su colaboración y servicio en el préstamo de materiales y
reactivos.
9
TABLA DE CONTENIDOS
ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................. 11
ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................... 12
1.ALCANCE Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ……………………………………...
16
2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE ...................................................... 17
2.1 Indol ............................................................................................................................ 18
2.2 Piridina ........................................................................................................................ 20
2.3 Oximas......................................................................................................................... 20
2.4 Ciclación vía radicales libres ....................................................................................... 22
2.5 Isoxazoles .................................................................................................................... 25
2.5.1 Síntesis de isoxazoles vía reacciones 1,3 dipolares .............................................. 27
2.6 Líneas celulares ........................................................................................................... 30
2.6.1 Ensayos de citotoxicidad ...................................................................................... 30
2.6.2 Método del MTT ................................................................................................... 31
3. OBJETIVOS ...................................................................................................... 32
3.1 General ........................................................................................................................ 32
3.2 Específicos ................................................................................................................... 32
4.RESULTADOS Y DISCUSIÓN……………………………………………………….33
4.1 Evaluación de metodologías vía radicales para la obtención de compuestos con
núcleo indólico .............................................................................................................. 33
4.1.1 Síntesis de precursores ........................................................................................ 33
4.1.1.1 Síntesis de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido [2a] ........................... 33
4.1.1.2 Síntesis de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehido [2b] ....................... 337
4.1.1.3 Síntesis de 1-(2-bromobutanoil)-1H-indol-3-carbaldehído [2c] ....................... 41
4.1.2 Síntesis de compuestos tetracíclicos y tricíclicos que contienen un núcleo
indólico, vía radicales libres .......................................................................................... 44
4.1.2.1 Síntesis de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3a] ................................. 55
4.1.2.2 Síntesis de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3b] ...................... 55
10
4.1.2.3 Síntesis de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-carbaldehído [3c] ........ 55
4.2 Síntesis de una nueva serie de compuestos con núcleo indólico y piridínico e isoxazol
.......................................................................................................................................... 57
4.2.1 Síntesis de oximas 5a-b y 10a, precursoras para la obtención de isoxazoles ...... 57
4.2.2 Síntesis de nuevos isoxazoles e isoxazolinas 6a, 7a, 8a y 11a ................................. 59
4.3 Evaluación de la actividad citotóxica de algunos compuestos sintetizados .............. 67
5 SECCIÓN EXPERIMENTAL .............................................................................. 68
5.1 Procedimiento para la N-alquilación del indol-3-carboxaldehído .............................. 69
5.2 Procedimiento para la N-acilación del indol-3-carboxaldehído ................................. 70
5.3 Procedimiento para los ensayos de ciclación con AIBN, Et3B y TBTH o TTMS ........... 70
5.4 Procedimiento general para los ensayos de ciclación con AIBN y TBTH o TTMS ....... 70
5.5 Procedimiento general para la síntesis de oximas ..................................................... 71
5.5 Procedimiento para la síntesis de isoxazoles ............................................................. 72
5.5.1 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-cicloadiciones
dipolares con CAN ......................................................................................................... 72
5.5.2 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-cicloadiciones
dipolares con CAT .......................................................................................................... 72
5.5.3 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-cicloadiciones
dipolares con NaOCl ...................................................................................................... 72
5.5.4 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-cicloadiciones
dipolares con CrO2 ......................................................................................................... 73
5.6 Ensayos de Citotoxicidad ............................................................................................ 74
6. CONCLUSIONES .............................................................................................. 74
7. BIBLIOGRAFÍA ……………………………………………………………………….76
11
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Síntesis de compuestos tetracíclicos con núcleo indólico mediante
reacciones catalizadas con paladio ...................................................................... 24
Tabla 2. Rendimientos y punto de fusión de los compuestos [2a-c] ..................... 33
Tabla 3. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C para el compuesto 1-(2-
bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído [2b] (CDCl3, 300 MHz) ........................... 41
Tabla 4. Condiciones y resultados de diferentes ensayos vía radicales libres para
la síntesis de los productos 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3a] y 1-
bencil-1H-indol-3-carbaldehído [4a] ...................................................................... 46
Tabla 5. Ion molecular y puntos de fusión de las oximas [5a-b] y [10a] ............... 59
Tabla 6. Porcentajes de área para el compuesto 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-
hexahidrobenzoisoxazol [6a] por diferentes experimentos ................................... 61
Tabla 7. Principales productos de reacción de la cicloadición 1,3-dipolar
determinados por CG-EM a partir de la oxima [5a] .............................................. 62
Tabla 8. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-
hexahidrobenzoisoxazol [6a] (CDCl3, 300 MHz) .................................................. 64
Tabla 9. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(1H-indol-3-il)-5-
phenilisoxazol [8a] y 3-(1H-indol-3-il)-5-phenil-4,5-dihidroisoxazol [7a] (CDCl3, 300
MHz) ...................................................................................................................... 65
Tabla 10. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C para el compuesto 3-(piridin-2-
il)-3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol [9a] ....................................................... 67
12
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Síntesis de compuestos tetracíclicos con núcleo indólico vía radicales
libres…………………………………………………………………………………….…16
Figura 2. Síntesis de compuestos con núcleo indólico y piridínico vía cicloadición
1,3-dipolar …………………………………………………………………………..……17
Figura 3. Estructura del indol …………………………………………………………..18
Figura 4. Estructuras resonantes del indol ………………………………………......19
Figura 5. Compuestos indólicos de origen natural ……………..………………......19
Figura 6. Estructuras del ácido lisérgico, LSD y Roquefortina C ………..………..19
Figura 7. Estructuras resonantes de la piridina …………………………………..…20
Figura 8. Formación y estructura de una aldoxima y cetoxima …….………...…...21
Figura 9. Isomería geométrica de las aldoximas y cetoximas …………………....21
Figura 10. Compuestos que poseen la función oxima y que tienen actividad
biológica……………………………………………………………..……………………22
Figura 11. Ensayos de ciclación intramolecular vía radicales libres
……………………………………...……………………………………………………..24
Figura 12. Isoxazoles y sus análogos………………………………………………...25
Figura 13. Reacción 1,3 dipolar….…………………………………………………….27
Figura 14. Cicloadición 1,3 dipolar entre un óxido de nitrilo y un alqueno como
dipolarófilo. ………………………………………………………………………………28
Figura 15. Óxidos de nitrilo a partir de deshidrogenación oxidativa de aldoximas o
deshidrogenación de cloruros de hidroximoilo. ………………………….………….28
Figura 16. Fármacos que contienen el grupo isoxazol… …………………….……29
Figura 17. Reducción del MTT a formazán………..…………………………………31
Figura 18. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-alquilación del indol-3-
carbaldehído con bromuro de 2-bromobencilo ………………………………………34
Figura 19. Espectro de masas y estructura de los principales iones de 1-(2-
bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido ………………………………………………..34
13
Figura 20. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido
(CDCl3-d, 300 MHz). ……………………………………..……………………………..35
Figura 21. Espectro APT de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido (CDCl3,
300 MHz) .……………………………….………………….……………………………36
Figura 22. Espectro HSQC de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido (CDCl3,
300 MHz).…………………………………………………………………………………37
Figura 23. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-acilación del núcleo
indólico con cloruro de 2-bromobenzoilo…..………………………………………….38
Figura 24. Espectro de masas y estructura de los principales fragmentos de 1-(2-
bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído. ……………………………………………..38
Figura 25. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz)……………………………………………………………..…………39
Figura 26. Espectro de 13C-RMN de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz. …………………………………………………………….…………40
Figura 27. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-acilación del núcleo
indólico con bromuro de 2-bromobutanoilo…………………………………………..42
Figura 28. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz) ……………………………………………………………………….43
Figura 29. Espectro APT de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído (CDCl3,
300 MHz)……………………………………………………………….…………………44
Figura 30. Resultados y condiciones de reacción vía radicales libres …………….45
Figura 31. Cromatograma de la mezcla de reacción utilizando TBTH y Et3B/O2…46
Figura 32. Cromatograma de la mezcla de reacción utilizando TBTH y AIBN
……………………………………………………………………………………………..47
Figura 33. Cromatograma de la mezcla de reacción utilizando TTMS y
Et3B/O2………………………………………………………….....................................47
Figura 34. Cromatograma de la mezcla de reacción utilizando TTMS y
AIBN……………………………………………………………………………………….48
Figura 35. Espectro de masas y estructura de los principales fragmentos de 6H-
isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído…………………………………………………49
14
Figura 36. Espectro de RMN-1H de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz.…………..…………………………………………...……………….49
Figura 37. Espectro de RMN-13C de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz)………………………………………………………………………..50
Figura 38. Mecanismo de reacción por radicales libres para la obtención de los
compuestos 3a y 4a ..…………………………………………………...………………51
Figura 39. Mecanismo de reacción de la ciclación por radicales libres para el
compuesto 3b ……………………………….…………………………………..……… 53
Figura 40. Espectro de masas y elucidación de los principales fragmentos de 6-
oxo-6H-isoindol[2,1-a]indol-11-carbaldehído …………………………………….…..53
Figura 41. Espectro de RMN-1H de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz)………………………………………………………………………..54
Figura 42. Espectro de RMN-13C de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-
carbaldehído (CDCl3, 300 MHz)…………………………………………………..……55
Figura 43. Espectro RMN-1H de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-
carbaldehído …………………………………………………………………………….56
Figura 44. Espectro APT de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-
carbaldehído ……………………………………………………………………..……...57
Figura 45. Síntesis de oximas del indol-3-carbaldehído y piridin-2-carbaldehído..58
Figura 46. Mecanismo de reacción para la síntesis de la oxima del indol-3-
carboxaldehído………………..………………………………………………………….58
Figura 47. Nuevos isoxazoles obtenidos mediante reacciones 1,3-dipolar …..… 60
Figura 48. Metodologías empleadas para la síntesis de isoxazoles ………..…..…60
Figura 49. Mecanismo de reacción propuesto para la obtención de 3-(1H-indol-3-
il)-3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol……………………………………………..63
Figura 50. Espectro de masas de 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-
hexahidrobenzoisoxazol ………………………………………………………………..63
Figura 51. Principales productos detectados por CG-EM en la reacción de
cicloadición 1,3-dipolar ……………………………………………..………………….66
Figura 52. Evaluación de la actividad citotóxica de algunos compuestos
sintetizados ……………………………………………………………………………..68
15
RESUMEN
Los sistemas heterocíclicos nitrogenados hacen parte de moléculas presentes en
funciones vitales, tal es el caso de los anillos de piridina e indol, los cuales se
encuentran en numerosos productos naturales y agentes farmacéuticos. Los
derivados indólicos y piridínicos se pueden obtener de fuentes naturales o
mediante metodologías sintéticas en química orgánica.
Debido a la importancia de estos compuestos, en este trabajo se realizó la síntesis
de heterociclos derivados del indol-3-carboxaldehído a partir de ciclaciones
intramoleculares de precursores vía radicales libres empleando
tris(trimetilsilil)silano (TTMS) y tri-n-butilestaño (TBTH) como transferidores de
cadena y azobisisobutirilnitrilo (AIBN) y trietilborano (Et3B) como iniciadores, de
otro lado, se realizaron ensayos para la obtención de isoxazoles e isoxazolinas a
partir de las aldoximas derivadas de núcleos como el indol-3-carbaldehido y el
piridin-2-carboxaldehído mediante cicloadiciones 1,3 dipolares.
La actividad citotóxica de once de las sustancias sintetizadas fue evaluada en
líneas celulares de carcinoma mamario murino 4T1, en la cual, algunos derivados
del indol-3-carboxaldeído presentaron citotoxicidad a la concentración más alta
utilizada (20 µM) y otros indujeron proliferación anormal a 10 µM.
ABSTRACT
Nitrogenous heterocyclic systems are part of molecules present in vital functions,
as in the case of pyridine and indole groups, which are found in many natural
products and pharmaceutical agents. Pyridine and indole derivatives can be
obtained from natural sources or by synthetic methods in organic chemistry.
Due to the importance of these compounds, in this paper the synthesis of
heterocycles derivatives of indole-3-carboxaldehyde from intramolecular
cyclizations precursors via free radicals using tris(trimethylsilyl)silane (TTMS) and
tri-n-butylin (TBTH) as chain transfers and azobisisobutirilnitrilo (AIBN) and triethyl
borane (Et3B) as initiators was performed, on the other hand, trials for obtaining
isoxazolines and isoxazoles were made from the core derived aldoximes as indole
-3-carbaldehyde and the pyridine-2-carboxaldehyde using 1,3 dipolar
cycloadditions .
The cytotoxic activity of eleven of the synthesized substances was evaluated in cell
lines of murine mammary carcinoma 4T1, which, some derivatives of indol-3-
carboxaldehyde showed cytotoxicity at the highest concentration used (20 µM) and
other induced abnormal proliferation to 10 µM.
16
1. ALCANCE Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
La línea de investigación en síntesis orgánica asociada al grupo GIFUJ está
interesada en el estudio de metodologías sintéticas orientadas a la obtención de
compuestos heterocíclicos con potencial actividad biológica, específicamente vía
radicales libres y cicloadición 1,3 dipolares. Dada su versatilidad, estas reacciones
brindan un amplio rango de aplicaciones a nivel sintético por lo que se planteó la
obtención de compuestos tetracíclicos e isoxazólicos que incluyeran en su
estructura núcleos indólicos y piridínicos; así como la posterior evaluación de su
actividad citotóxica sobre la línea celular carcinoma mamario murino 4T1.
En este trabajo se planteó la exploración de tres ideas. La primera, consistió en
evaluar la ciclación 5-exo de radicales arilo sobre el carbono 2 del anillo indólico
mediante reacciones vía radicales libres empleando tris(trimetilsilil)silano (TTMS) y
tri-n-butilestaño (TBTH), como transferidores de cadena y azobisisobutirilnitrilo
(AIBN) y trietilborano (Et3B) como iniciadores tal como se muestra en la siguiente
figura (Figura 1).
Figura 1. Síntesis de compuestos tetracíclicos con núcleo indólico vía radicales libres
17
De otro lado, en la segunda idea se planteó la síntesis de una nueva serie de
compuestos con grupo isoxazol e isoxazolina por medio de reacciones de
cicloadición 1,3-dipolares entre óxidos de nitrilo, generados in situ a partir de
aldoximas del indol-3-carbaldehído o piridin-2-carbaldehído y un dipolarófilo
(ciclohexeno, fenilacetileno y estireno). Se evaluarían metodologías para la
síntesis de isoxazoles que incluyeran el uso de NaOCl, nitrato cérico amónico
(CAN), cloramina-T (CAT) y óxido de cromo (Magtrieve). A partir de los mejores
resultados de cicloadición, se procedería a preparar los demás compuestos con
núcleo isoxazólico (Figura 2).
Figura 2. Síntesis de compuestos con núcleo indólico y piridínico vía
cicloadición 1,3-dipolar
En vista que algunos compuestos que contienen núcleo indólico y piridínico han
mostrado importancia biológica, la tercera idea plantea la evaluación de la
actividad citotóxica de algunos de los compuestos sintetizados sobre líneas
celulares de carcinoma mamario murino 4T1.
2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE
Las oximas, isozaxoles e isoxazolinas son compuestos orgánicos que dentro de
su estructura poseen átomos de nitrógeno y oxígeno. Este tipo de sustancias han
sido ampliamente estudiadas y se les conoce una gran variedad de actividades
biológicas. Por este motivo, en esta sección se realizará descripción de algunos
18
aspectos importantes relacionados con su comportamiento químico, metodologías
sintéticas y reportes de actividad biológica.
2.1 Indol
Es un heterociclo bicíclico aromático en el cual el anillo bencénico esta fusionado
con un anillo pirrólico. Es un importante constituyente de perfumes y precursor de
muchos derivados farmacéuticos. El indol o benzopirrol son nombres comunes
aunque su nomenclatura sistemática es 1-benzo[b]pirrol (Murphy, J., et al., 1997)
(Figura 3). De este tipo de compuestos el más estudiado es el indol, ya que en la
naturaleza la unidad indólica se presenta en una gran variedad de estructuras con
actividades fisiológicas importantes (Kaushik, N., et al., 2013). Su variada
actividad biológica es quizás la principal razón por la que la síntesis de derivados
indólicos haya tenido gran interés a nivel químico y medicinal. En cuanto su
obtención, la síntesis de indoles de Fisher es uno de los métodos más
ampliamente utilizados para la preparación de derivados indólicos (Robinson, B.,
1963).
Figura 3. Estructura del indol
La regla de Huckel estableció los parámetros de aromaticidad, los cuales se
aplican a sistemas monocíclicos, así el indol, considerado como la fusión de dos
ciclos, pirrol y benceno, es aromático también. Sin embargo, la fusión modifica las
propiedades del sistema bicíclico. Las estructuras electrónicas del indol muestran
una densidad electrónica entre el nitrógeno y C-3, esta deslocalización de la
carga del anillo implica una desestabilización de la forma resonante (Walter, B.,
1987) (Figura 4). Nótese que entre las estructuras resonantes que presenta el
sistema indólico, las más importantes son aquellas donde la densidad electrónica
se encuentra sobre el anillo de 5 miembros, pues en las demás estructuras
resonantes hay una gran separación de carga además de romper la aromaticidad
bencenoide. Es importante aclarar que el par de electrones no enlazado del
heteroátomo forma parte del sistema aromático y no está disponible para su
protonación en este sistema (Quin, L. y Tyrell, J., 2010).
19
Figura 4. Estructuras resonantes del indol
El indol es la estructura base para un gran número de alcaloides y compuestos
químicos de interés terapéutico. El triptófano, presenta en su estructura un núcleo
indólico lo que lo convierte en una molécula esencial para promover la liberación
del neurotransmisor serotonina al igual que la melatonina (Sainsbury, M., 2001)
(Figura 5).
Figura 5. Compuestos indólicos de origen natural
Otros derivados indólicos de gran interés son el ácido lisérgico, el cual se obtiene
a partir de los alcaloides presentes en el cornezuelo o ergot (Claviceps purpurea)
siendo precursor de la droga LSD; así mismo, la roquefortina C es conocida como
un alcaloide con actividad citotóxica (Larsen, T., y Gareis, M., 2002) y neurotóxica
(Arnold, D., et al., 1978), además de poseer actividad bacteriostática sobre
bacterias Gram-positivas y sobre el citocromo P-450 (Aninat, C., Hayashi, Y., y
Andre, F., 2001) (Figura 6).
Figura 6. Estructuras del ácido lisérgico, LSD y Roquefortina C
20
2.2 Piridina
La piridina es un líquido miscible en agua, con olor desagradable, presenta un
punto de ebullición de 115°C y un carácter polar debido a efectos inductivos y
resonantes de la molécula. La presencia de un átomo electronegativo como el
nitrógeno que, además de funcionar como aceptor de electrones, le confiere gran
polarizabilidad lo que genera sus estructuras resonantes (Figura 7) (Quin, M., y
Tyrell, J., 2010).
Figura 7. Estructuras resonantes de la piridina
El hecho que el nitrógeno permanezca cargado negativamente en el anillo, hace
que la carga positiva se disperse en los carbonos adyacentes, específicamente
en C-2 y C-4 (pero no en C-3), por lo que ocasiona un efecto en la reducción de la
densidad de electrones π en el anillo y convierte a la piridina en un heterociclo π
deficiente. De esta manera, para efectos comparativos el benceno tiene una
densidad de electrones π de 1.0 en todas las posiciones en tanto que para la
piridina, se le asignan las densidades de la siguiente manera: N, 1.166; C-2,
0.866; C-3, 1.064; y C-4, 0.932. El caso contrario ocurre en anillos de 5 miembros
con un heteroátomo como el nitrógeno en los que la alimentación de electrones π
en el anillo es mayor convirtiéndose así en un heterociclo π excesivo (Quin, M., y
Tyrell, J., 2010; Pozharskii, A., Soldatenkov, A., y Katritzky, A., 1997)
La piridina tiene un importante rol en el desarrollo de diferentes compuestos de
interés farmacéutico y agroquímico. Éste núcleo está asociado con diferentes
propiedades biológicas como pesticidas, insecticidas y fungicidas. (Muthal, N., et
al., 2010). Se han encontrado reportes en donde algunos derivados piridínicos
han mostrado actividad biológica antibacterial, antifúngica, citotóxica y
antiinflamatoria (Mali, R., et al., 2009) (Abele, E., Abele, R., y Lukevics E., 2003).
2.3 Oximas
Una oxima es un compuesto químico cuya fórmula general es R1R2C=N-OH
donde R1 es un carbono o una cadena carbonada y R2 puede ser hidrógeno,
21
formando una aldoxima, u otro grupo orgánico, formando una cetoxima (Freeman,
J., 1993). En general la síntesis de oximas se basa en un método clásico que
consiste en la reacción de un aldehído o una cetona con clorhidrato de
hidroxilamina en presencia de NaOH acuoso al 10%, NaOH-EtOH, Na2CO3-EtOH-
H2O, piridina o NaHCO3 (Abele, E., Abele, R., y Dzenitis, O., 2003). Existen otros
métodos entre los que se encuentran la nitrosación de hidrocarburos en medio
ácido y la oxidación de aminas en fase gaseosa a temperaturas controladas entre
200 y 300°C en presencia de oxígeno (Abele, E., Abele, R., y Lukevics E., 2003).
(Figura 8).
Figura 8. Formación y estructura de una aldoxima y cetoxima.
Desde el punto de vista estructural, hay una restricción en la rotación alrededor
del doble enlace C=N en la oxima lo que genera dos posibles isómeros
geométricos el 7a-7b para aldoximas y 7c-7d para cetoximas. Para las aldoximas
se nombran syn (7a) y anti (7b) o isómeros Z y E respectivamente (Liebman, Z., y
Rappoport, J., 2003) (Figura 9). La reacción de un aldehído con un equivalente de
NH2OH.HCl en presencia de una base como la piridina en etanol permite obtener
una mezcla de isómeros aproximadamente con las siguientes proporciones: anti-
aldoxima (58%) y syn-aldoxima (38%) (Abele, E., Abele, R., y Lukevics, E.,
2003.). Para su identificación en el infrarrojo por ejemplo, una oxima tiene tres
bandas características 3600 (O-H), 1665 (C=N) y 945 (N-O) (cm-).
Figura 9. Isomería geométrica de las aldoximas y cetoximas
Las oximas presentan algunas reacciones entre las que se destacan, la
abstracción en medio básico del protón del grupo OH, la posibilidad de recibir
ataque nucleofílico sobre el carbono del C=N, la deshidratación y otras
22
transformaciones entre las que se incluye la migración de grupo (Liebman, Z., y
Rappoport, J., 2003). También puede actuar como un importante intermediario
sintético al ser transformado en grupos orgánicos como el carbonilo, nitro, ciano o
ser utilizado como grupo protector (Mikhaleva A., et al., 2006).
La hidrólisis de oximas por ejemplo, procede fácilmente por calentamiento en
presencia de varios ácidos inorgánicos descomponiéndose en el correspondiente
aldehído o cetona. La reducción de oximas con sodio metálico, hidrogenación o
con hidruros produce aminas (George, F., y Saunders, B., 1960); así mismo, si se
trata una oxima con ácidos produce derivados de amida, reacción que lleva por
nombre rearreglo de Beckmann; en esta reacción, el grupo hidroxi es
intercambiado con el grupo que se encuentra en la posición anti. A su vez, los
derivados obtenidos por el rearreglo de Beckmann pueden ser transformados en
ácidos carboxílicos por la hidrólisis catalizada con bases o ácidos (George, F., y
Saunders, B., 1960).
El aislamiento de moléculas estables y la identificación de intermediarios que
contienen el grupo N-OH procedente de plantas, esponjas marinas,
microrganismos y mamíferos y la elucidación de sus roles fisiológicos y
bioquímicos, son factores importantes para considerar su síntesis y evaluación de
nuevos compuestos o drogas para el tratamiento de diferentes enfermedades. Así
se han reportado compuestos que tienen la función oxima con actividades
antimalaria, antimicrobiana, anticancerígena, antioxidante y antiinflamatoria
(Figura 10) (Abele, E., Abele, R., y Arsenyan, P., 2003; Liebman, Z., y
Rappoport, J., 2003).
Figura 10. Compuestos que poseen la función oxima y que tienen actividad
biológica
2.4 Ciclación vía radicales libres
Los radicales libres pueden definirse como una especie química que posee al
menos un electrón desapareado. Estos sistemas, por lo general, son inestables
por lo que su vida media es muy corta. Los radicales se pueden preparar mediante
23
diversas metodologías como la ruptura homolítica de un enlace carbono-halógeno,
carbono-oxígeno de un alcohol, carbono carbonilo tratado con metales (Na o Mg),
carbono-azufre y nitrocompuestos por mencionar solo algunos (Zard, S., 2003).
Los radicales, en contraste con los carboaniones o carbocationes, reaccionan con
ellos mismos por estar inmersos en reacciones radicalarias en cadena
involucrando tres pasos principales como lo son: Iniciación radicalaria,
propagación de cadena y terminación. Un aspecto importante en las reacciones
radicalarias es la generación controlada de radicales, la cual puede ser por
activación térmica o fotoquímica del iniciador, AIBN o Et3B (Hideo, T., 2004).
Los centros radicalarios son relativamente no polares, por lo que se aconseja el
uso de un solvente polar aprótico no sólo por la solubilidad de los compuestos
orgánicos en estos disolventes sino por evitar la solvatación del radical. Las
reacciones radicalarias de abstracción de hidrógeno o halógeno no suelen verse
afectadas por factores estéricos. No obstante, las reacciones radicalarias
intramoleculares transcurren con gran regioespecificidad pues están controladas
por la geometría molecular (Hideo, T., 2004).
Las ciclaciones mediante radicales libres constituyen una de las mayores técnicas
en química orgánica para la síntesis de anillos mono, bi y policícliclos. Así, la
adición intramolecular de radicales centrados en anillos aromáticos seguido de la
rearomatización en condiciones reductivas es considerada como una poderosa
alternativa de construcción de heterociclos (Moody, C., y Norton, C., 1995).
Algunos antecedentes relacionados con los compuestos tetracíclicos preparados
se describen a continuación:
Se ha estudiado la adición intramolecular de un radical arilo en la síntesis de
compuestos tetracícliclos, los cuales han mostrado una importante actividad
biológica (Fiumana, A., y Jones, K., 2000). De esta manera, se han reportado
rendimientos de ciclación intramolecular vía radicales libres con un 25% para el
producto ciclado y de 55% para el producto reducido cuando n=1 utilizando AIBN
como iniciador y TBTH como propagador de cadena tal como se observa en la
Figura 11. El rendimiento de reacción del compuesto ciclado mejora de forma
importante cuando n=2 para la obtención de 3b.
24
Figura 11. Ensayos de ciclación intramolecular vía radicales libres
La síntesis vía radicales libres no es la única metodología reportada para la
obtención de compuestos heterocíclicos policíclicos, dado que mediante el uso de
metales pesados se han preparado compuestos tetracíclicos. Existen reportes en
los cuales la química del paladio ha sido ampliamente utilizada para la formación
de enlaces carbono-carbono a través de reacciones de Heck, Stille y Suzuki
(Desarbre E., y Merour, J., 1995). Compuestos tetracíclicos muy similares a los
que son objeto de estudio del presente trabajo como el indol[2,1-a1isoquinolina]-
12-carboxaldehído han sido sintetizados utilizando paladio para la formación del
enlace entre el C2 del indol y el C sp2 de un anillo aromático, mediante el uso de
Pd(PPh3)4, dimetilformamida (DMF) a 110°C en presencia de KOOCCH3
reportando un rendimiento del 87%, tal como se aprecia en la Tabla1.
Tabla 1. Síntesis de compuestos tetracíclicos con núcleo indólico mediante
reacciones catalizadas con paladio
1-2 n X Z R5 Tiempo Reacción
Rendimiento (%)
a 1 CH CHO H 2.5 h 87
b 2 CH CHO H 3 h 85
c 1 N CHO H 10 h 25
d 1 CH CN H 1.5 h 87
e 2 CH CHO OCH3 2 h 76
25
Esta metodología es rápida y mejora considerablemente los resultados frente a los
rendimientos de reacción reportados por Moody, C., y Norton, C., 1995 vía
radicales libres.
2.5 Isoxazoles
Los isoxazoles (a) son compuestos orgánicos heterocíclicos que contienen un
grupo O-alquil oxima funcionalizado dentro de un anillo de 5 miembros en la
posición 1-2, sus análogos parcialmente insaturados son llamado isoxazolinas (b-
d) y el análogo completamente saturado se denomina isoxazolidina (e) (Figura 12)
(Pohjakallio, A., 2011), pertenecen a la familia de los azoles, son miscibles en
agua y presentan olor similar a algunos derivados piridínicos, la mayoría de ellos
son sólidos con altos puntos de fusión (Palmer, D., 2003).
Figura 12. Isoxazoles y sus análogos
Los isoxazoles y sus derivados, son importantes unidades de moléculas
biológicamente activas (Pozharskii, A., Soldatenkov, A., y Katritzky, A., 1997).
Además de este potencial, estos compuestos son útiles en química orgánica
sintética debido a que su anillo permite una funcionalización adicional generando
esqueletos con diferentes propiedades (Kozikowski, A., 1984). Son importantes
intermediarios sintéticos al poder considerarse como aminoalcoholes
enmascarados, que no solo presentan una amplia variedad de actividad biológica
sino tras algunas transformaciones simples, pueden dar origen a lactamas, iminas
cíclicas, β-hidroxicetonas, nitrilos y cetonas α,β- insaturadas (Joule, J., y Mills, K.,
2010; Pohjakallio, A., 2011).
Existen diversas metodologías para la síntesis de isoxazoles aunque de estas las
más utilizadas por su versatilidad son las cicloadiciones 1,3 dipolar, hay otras
tantas que dependen de los precursores de ciclación según sea el grado de
insaturación del heterociclo de cinco miembros que se pretenda obtener (isoxazol,
isoxazolina o isoxazolidina) (Chunsheng, C., et al., 2006; Grundmann, C., 1971).
Así por ejemplo, para los isoxazoles además de las tradicionales reacciones de
adición 1,3-dipolares de óxidos de nitrilo con alquinos. (ec.1) (Pohjakallio, A.,
2011), se pueden también hacer reaccionar oximas β-acetilénicas en medio básico
26
(ec.2) ( Joule, J., y Mills, K., 2010) o la deshidratación de compuestos nitro en
presencia de dipolarófilos (ec.3) (Cecchi, L., y De Sarlo, F., 2006).
De otro lado, en la síntesis de isoxazolinas se pueden realizar reacciones de
cicloadición 1,3 dipolar entre óxidos de nitrilo y alquenos (Biswanath, D., y
Gurram, M., 2005) (ec.5), la conversión de O-2-propargilhidroxilaminas (ec.6)
(Pohjakallio, A., 2011) o el uso de compuestos α,β-insaturados o β-
hidroxicarbonilos con hidroxilamina en medio básico con calentamiento por medio
de reacciones de condensación (ec.4), (Pohjakallio, A., 2011).
27
2.5.1 Síntesis de isoxazoles vía reacciones 1,3 dipolares
Uno de los métodos más usados para la síntesis de heterociclos de cinco
miembros son las reacciones de cicloadición 1,3 dipolares (Padwa, A., 2003). Está
conformado por dos componentes: el que aporta 4 electrones π denominado 1,3-
dipolo y está formado por tres átomos, siendo al menos el central un heteroátomo;
y el componente que aporta los 2 electrones π es el dipolarófilo. De esta manera,
la reacción consiste en un proceso [4πs+2πs] térmicamente permitido de acuerdo
con las reglas de Woodward y Hoffmann (Figura 13) (Padwa, A., 1984).
Figura 13. Reacción 1,3 dipolar
Esta reacción tiene algunas variaciones dependiendo de la naturaleza química de
los reactivos. Así, un compuesto orgánico que tenga enlaces múltiples podría
actuar de dipolarófilo, por eso los más utilizados son los alquenos y alquinos. No
obstante, en la literatura existen numerosos casos en los que el dipolarófilo tiene
algún heteroátomo (Padwa, A., 2003). Sin embargo, se hará énfasis en la reacción
de cicloadición 1,3-dipolar entre un óxido de nitrilo y un dipolarófilo. Esta reacción
pericíclica construye el heterociclo de forma concertada entre carbono-carbono y
de carbono-oxígeno (Figura 14). Otros 1,3 dipolos que se pueden utilizar, además
de los óxidos de nitrilo, son los alquilo o sililo nitronatos. La reacción entre un
alquilo o silil nitronatos y un alqueno produce N-alcoxi o N-sililoxiisoxazolidinas
que tras el calentamiento y tratamiento con ácido forma el 2-isoxazolina
(Pohjakallio, A., 2011).
28
Figura 14. Cicloadición 1,3 dipolar entre un óxido de nitrilo y un alqueno
como dipolarófilo
Otros métodos son la deshidrogenación oxidativa de aldoximas utilizando agentes
oxidantes como también, la deshidrogenación de cloruros de hidroximoilo
provenientes de oximas libres (Figura 15) (Lokanath, R., 2008).
Figura 15. Óxidos de nitrilo a partir de deshidrogenación oxidativa de
aldoximas o deshidrogenación de cloruros de hidroximoilo
Desde el punto de vista de la actividad biológica, los isoxazoles son una
importante clase de heterociclos ampliamente utilizados en el campo farmacéutico
29
y terapéutico como agentes bactericidas, (Maddirala, J., 2004), fungicida,
pesticidas, antimicrobianos (Vittorio, F., y Ronsisvalle, G., 1985), analgésico y
antipirético (Stamper, M., y Aycock, B., 1994), antitumoral y antiglutámico (Seboll,
J., Aoki, T., y Eble, J., 1985). Algunos derivados de los isoxazoles han sido
reportados por exhibir actividad antiviral (Kri, S., 1992), bactericida,
antihipertensiva y antiinflamatoria (Panda, S., y Chowdary, R., 2009; Kumar, K., y
Jayaroopa, P., 2013). Además, no sólo pueden encontrarse en la naturaleza como
por ejemplo el ácido iboténico (Vittorio, F., y Ronsisvalle, G., 1985) producido en
algunos basidiomicetos y en productos naturales de origen marino sino también en
la industria farmacéutica se comercializan algunos productos tales como
sulfametoxazol (antibiótico), sulfisoxazol, isoxaflutol (herbicida), oxacilin,
cicloserina (antibacterial, antitubercular, antibiótico) y acivicina (antitumoral,
antileshmanía) (Kumar, K., y Jayaroopa, P., 2013; Kri S., 1992) (figura16).
Figura 16. Fármacos que contienen el grupo isoxazol
Es de vital importancia continuar con el descubrimiento de nuevas sustancias, bien
sea de origen natural o sintético, que puedan ser utilizadas como agentes
quimioterapéuticos. En este trabajo, se realizaron pruebas de actividad citotóxica
en líneas celulares tumorales de carcinoma mamario de murino 4T1, por esto es
importante, como introducción a los ensayos de citotoxicidad tener claridad sobre
las líneas celulares y la implicación de estas en la determinación de la
citotoxicidad por el método del MTT.
30
2.6 Líneas celulares
Las líneas celulares son células de origen animal o humano que se han adaptado
a vivir en medios de cultivo, las cuales, poseen capacidad de proliferación
ilimitada, teniendo en cuenta que ha sufrido un proceso de transformación, que
puede ocurrir de forma espontánea o puede ser inducido por compuestos
químicos, radiaciones o virus (Freshney, R., 2000).
Respecto a su clasificación, las líneas celulares establecidas se pueden dividir en
dos tipos principales: adherentes, las cuales se fijan en monoplaca en la
superficie de un material plástico (frasco o placa), por tanto deben ser
desprendidas antes de ser utilizadas y no adherentes, células en suspensión que
por lo general no se fijan a la superficie del recipiente de cultivo (Freshney, R.,
2000).
Se espera que toda línea celular tenga buena propagación, esto es, que el
número de células aumente continuamente, todas las condiciones de cultivo han
sido seleccionadas para favorecer la proliferación celular, tales como, baja
densidad celular, baja concentración de Ca2+ y la presencia de factores de
crecimiento (Medio de cultivo, pH, temperatura y ambiente controlado). Lo que
respecta al medio nutritivo, debe ser líquido, que contenga una fuente de
carbono, aminoácidos esenciales, oligoelementos, un sistema regulador de pH,
iones y factores de crecimiento aportados por el suero fetal bovino (FBS) con el
que generalmente se suplementa el medio.
Las líneas celulares presentan ciertas ventajas frente a otros métodos, entre las
que se encuentran, practicidad en el manejo de células primarias y rápido
crecimiento (Freshney, R., 2000).
2.6.1 Ensayos de citotoxicidad
Estos ensayos son ampliamente usados porque son económicos, fácilmente
cuantificables y reproducibles. Muchos experimentos in vitro, tienen el propósito
de determinar la toxicidad de los compuestos estudiados, dado que serán usados
como fármacos, cosméticos y deben demostrar que no son tóxicos (Freshney, R.,
2000).
El modelo experimental de los ensayos in vitro, se fundamenta en dos pilares
como los son el sustrato biológico y los indicadores de toxicidad. El primero se
refiere al material, generalmente, de naturaleza orgánica sobre el que se aplica in
vitro el xenobiótico. El segundo, se refiere a los indicadores de toxicidad, los
31
cuales permiten cuantificar las modificaciones producidas en la estructura o
fisiología de los componentes del sustrato de ensayo (Repetto, G., 1995).
2.6.2 Método del MTT
Los ensayos citotóxicos son ampliamente usados porque requieren medir la
supervivencia o proliferación de las células del mamífero ante la exposición a
sustancias tóxicas, esto puede lograrse por varios métodos como el ensayo de
fuga de LDH, el ensayo de la proteína, el rojo neutral y el ensayo del MTT, el cual
comúnmente es el más utilizado (George, F., y Timbrell, J., 2006).
El MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide) es una sal
de tetrazolio color amarillo, soluble en agua, que se convierte en formazán
púrpura insoluble por la reducción (aceptación de un H+) o escisión del anillo de
tetrazolio debido a la acción de la succinato deshidrogenasa dentro de las
mitocondrias (figura 17). El producto de formazán, insoluble en agua pero soluble
en DMSO, es impermeable a las membranas celulares, por tanto se acumula en
las células sanas. La viabilidad celular es proporcional a la absorbancia que
presentan los cristales de formazán en solución. El ensayo MTT se probó para su
validez en diversas líneas celulares (Mossmann, T., 1983)
Figura 17. Reducción del MTT a formazán
32
3. OBJETIVOS
3.1 General
Sintetizar compuestos heterocíclicos que contengan el núcleo indólico y piridínico
y evaluar su actividad citotóxica
3.2 Específicos
Sintetizar los precursores necesarios para las reacciones vía radicales y
cicloadición 1,3-dipolar.
Evaluar metodologías basadas en reacciones vía radicales libres para la
obtención de compuestos tetracíclicos con núcleo indolico.
Evaluar metodologías para la obtención de una nueva serie de compuestos
con núcleos indólicos y piridínicos que contengan la función isoxazol
Evaluar la actividad citotóxica de algunos derivados indólicos y piridínicos
obtenidos
33
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En esta sección se presenta un análisis de los resultados obtenidos en el trabajo
de investigación, en primer lugar, lo correspondiente a la síntesis de precursores
con núcleo indólico y cómo a partir de estos se logró su ciclación mediante
reacciones vía radicales libres.
4.1 Evaluación de metodologías vía radicales para la obtención de
compuestos con núcleo indólico
4.1.1 Síntesis de precursores
Los precursores de ciclación fueron obtenidos mediante metodologías sintéticas
iónicas reportadas en la literatura. Los productos presentaron los siguientes
porcentajes de rendimiento y temperaturas de fusión (Tabla 2).
Tabla 2. Rendimientos y punto de fusión de los compuestos 2a-c
N° Nombre % Rend. T. Fusión (°C)
2a 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido 85 128.2-129.0
2b 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído 67 110.3-111.5
2c 1-(2-bromobutanoil)-1H-indol-3-carbaldehido 74 102.5-103.2
A continuación se especifican las condiciones de reacción particular y su
respectiva caracterización.
4.1.1.1 Síntesis de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido [2a]
Para la síntesis del compuesto 2a se utilizó la metodología reportada por
Desarbre y Merour, 1995, según la cual se utilizaba K2CO3 como base en ACN a
reflujo por 3 horas. La reacción se lleva a cabo por un mecanismo de sustitución
nucleofílica bimolecular, SN2, sin productos intermediarios, en la cual el nitrógeno
indólico cumple el papel de nucleófilo atacando al halogenuro de alquilo -bromuro
34
de 2-bromobenzoilo- desde una dirección opuesta al grupo saliente. Cuando el
nucleófilo llega a un lado del sustrato y se enlaza al carbono, el bromo sale del
otro lado (Figura 18).
Figura 18. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-alquilación del
indol-3-carbaldehído con bromuro de 2-bromobencilo
Este compuesto se obtuvo con un rendimiento del 85% de producto aislado, punto
de fusión de 128.2-129.0 °C frente al reportado de 128-130 °C (Desarbre, E., y
Merour, J., 1995). La elucidación estructural se realizó mediante espectrometría de
masas y experimentos de espectroscopía de RMN-1H, 13C, HMBC y HSQC como
sigue a continuación.
Figura 19. Espectro de masas y estructura de los principales iones de 1-(2-
bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido
El compuesto se analizó por CG-EM en donde se encontró un ion molecular con
dos picos de relación m/z 313 y m/z 315 de intensidad similar dado que el bromo
tiene dos isótopos mayoritarios 79Br y 81Br en proporciones similares, por esta
misma razón, el pico base presenta dos líneas con m/z 169 y m/z 171, debido al
fraccionamiento de la molécula por su parte más lábil, nitrógeno indólico–carbono
bencílico; otra fragmentación importante es la que corresponde al ion con m/z 206
y m/z 208 sustentada por una ruptura y rearreglo del núcleo indólico; y el ion
correspondiente al ion tropilio con m/z 90 y sus fraccionamientos característicos
m/z 63 y 51 (Figura 19).
35
En lo que respecta al análisis por RMN, en el espectro de hidrógeno 1H las
integrales indican señales para doce protones, nueve de los cuales presentan
desplazamientos entre 6.8 y 8.8 ppm en la región aromática, según sus
multiplicidades corresponden al anillo indólico y bencílico como se observa en la
figura 20.
Figura 20. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido
(CDCl3-d, 300 MHz)
La señal del protón más desplazado (8) a campo bajo intregra para dos
hidrógenos alifáticos adyacentes al nitrógeno del anillo indólico y al benceno con
un desplazamiento de 5.5 ppm influenciado por su cercanía al nitrógeno de un
biciclo como el indol y del anillo bencénico, se observa además, un singlete que
integra para un hidrógeno del carbono carbonilo con un desplazamiento de 10.0
ppm característico para esta función.
El espectro APT (Figura 21) muestra señales que integran para dieciséis
carbonos, entre los que se encuentran cinco cuaternarios y un CH2 en la zona
negativa y diez CH que se indican en la zona positiva. Cada señal fue marcada
para su correspondiente carbono en la estructura de la molécula así, las señales
más desplazadas corresponden al carbono del grupo carbonilo del aldehído (1) y
carbono alfa del nitrógeno indólico (9). Los carbonos de menor desplazamiento
fueron el CH2 alfa respecto del nitrógeno del indol, el resto de señales se ubican
en la región aromática con desplazamientos entre 110.3 y 138.4 ppm.
36
Figura 21. Espectro APT de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido
(CDCl3, 300 MHz)
La asignación de las señales de carbono e hidrógeno fue confirmada con el
experimento HSQC, en el espectro se amplía únicamente la zona aromática
(Figura 22), dado que para el caso de las correlaciones heteronucleares 1H-13C
del carbonilo (10.0-184.5), más desplazada hacia campo alto y CH2 (5.4-50.8 y
5.4-49.8), más desplazadas hacia campo bajo, son más evidentes. En el caso de
las correlaciones heteronucleares en la región aromática, en el espectro se puede
observar nuevamente algunas de las señales más características en las que por
ejemplo, el H ubicado en 8.4 ppm correlaciona a una unión con un carbono en
122.1 ppm que corresponden al C-H alfa al nitrógeno indólico. El hidrógeno 7
triplete, correlaciona con los carbonos del anillo bencénico 12 y 13 ubicados a
128.5 y 129.8 ppm respectivamente.
37
Figura 22. Espectro HSQC de 1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido
(CDCl3-d, 300 MHz)
4.1.1.2 Síntesis de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído
Para la síntesis del compuesto 2b, se adaptó la metodología llevada a cabo por
Georgia Pugh y colaboradores para la síntesis de amidas a partir de cloruros de
ácido, según las cuales se hacía reaccionar el indol-3-carboxaldehído con el
cloruro de ácido y una base débil como K2CO3 en ACN seco a reflujo (Pugh, G.,
2003). El mecanismo de reacción se puede ver en la figura 23, siendo típico de
una sustitución electrófilica aromática en donde el hidrógeno de un sistema
aromático, como el indol, es sustituido por un grupo electrófilo. La reacción
procede cuando el par electrónico del nitrógeno ataca al carbono carbonilo del
acilo, seguido de la eliminación del halógeno para formar el ácido correspondiente
y simultáneamente, la formación del doble enlace C-O del carbonilo.
38
Figura 23. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-acilación del
núcleo indólico con cloruro de 2-bromobenzoilo
El compuesto 2b se aisló con un rendimiento del 67%, punto de fusión
experimental de 110.3-111.5 °C. La estructura fue confirmada por diferentes
análisis como CG-EM (Figura 24) en la cual se encontraron los siguientes picos,
ion molecular m/z 327.0-329.0, pico base m/z 182.9-184.9 debido a la ruptura de
la molécula por el enlace nitrógeno-carbono carbonilo, posteriormente una típica
fragmentación de decarbonilación con pérdida de 28 unidades dando origen al ion
de m/z 156.9-158.9. Cabe resaltar que, los picos correspondientes a los 3 iones
principales, presentan doble pico, por la presencia de los isótopos del bromo (79Br-81Br).
Figura 24. Espectro de masas y estructura de los principales fragmentos de
1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído
La elucidación estructural se apoya en la respectiva simulación en ChemDraw que
concuerda con las señales encontradas tanto para 1H y 13C. En la Figura 25, se
observa la región ampliada del espectro que contiene las señales de RMN-1H,
donde se aprecia una señal correspondiente al grupo carbonilo en δ = 10.1 ppm,
entre 8.4- 7.3 ppm se encuentran las señales correspondientes a los hidrógenos
aromáticos. Se realizó la ampliación de la región comprendida entre 7.5 y 7.6 ppm
donde aparecen las señales correspondientes 8 y 9 del anillo aromático.
39
Figura 25. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz)
En el espectro APT de RMN-13C (Figura 26) se aprecian señales para dieciséis
carbonos, entre los que se encuentran seis cuaternarios en la región negativa y
diez CH en la zona positiva. Cada señal de espectro se marcó con un número en
la estructura de la molécula así, las señales más desplazadas hacia campo bajo
corresponden a los carbono carbonilo: el del aldehído en 186.0 ppm y el ubicado
en posición alfa del nitrógeno indólico en 166.8 ppm. Las señales restantes, se
ubican en la región aromática con desplazamientos entre 115.0 y 138.0 ppm.
40
Figura 26. Espectro de RMN-13C de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-
carbaldehído (CDCl3, 300 MHz)
Luego de hacer un análisis en conjunto de los datos espectroscópicos anteriores
así como de los espectros HSQC y HMBC (no mostrados) se produjo la siguiente
tabla que confirma la estructura de la sustancia sintetizada.
41
Tabla 3. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C para el compuesto 1-(2-
bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído [2b] (CDCl3, 300 MHz)
#H δ1H ppm
J Hz M δ 13C ppm
APT
1 10.0 - s 186.3 -CH
2 - - - 119.8 -C
3 - - - 126.9 -C
4 8.4 6.3 d 124.7 -CH
5 7.5 6.3 t 127.3 -CH
6 7.3 6.3 t 124.3 -CH
7 8.3 6.3 d 117.2 -CH
8 - - - 136.2 -C
9 7.7 - s 127.5 -CH
10 - - - 166.7 -C
11 - - - 136.6 -C
12 7.6 7.4 d 127.7 -CH
13 7.6 7.4 t 127.3 -CH
14 7.5 7.4 dd 133.1 -CH
15 7.8 7.4 d 138.0 -CH
16 - - - 123.5 -C
4.1.1.3 Síntesis de 1-(2-bromobutanoil)-1H-indol-3-carbaldehído [2c]
Para la síntesis del compuesto 2c, se ensayaron varias metodologías que
incluyeron cambios de base (NEt3, K2CO3), variaciones de temperatura y tiempos
de reacción con el fin de mejorar el rendimiento de reacción. De esta manera, la
condición de reacción que propició los mejores rendimientos fue aquella en la que
se mezclaba el indol-3-carboxaldehído con bromuro de 2-bromobutanoilo, NaH
42
como base y THF seco a 0 °C, en atmósfera inerte para reducir las posibilidades
de hidratación (Figura 27).
Figura 27. Mecanismo y condiciones de reacción para la N-acilación del
núcleo indólico con bromuro de 2-bromobutanoilo
En la Figura 28, se observa la región ampliada del espectro que contienen las
señales de RMN-1H para el compuesto 2c, donde se aprecia un singlete
correspondiente al grupo carbonilo en δ = 10.2 ppm, entre 8.5-7.4 ppm se
encuentran las señales correspondientes a la región aromática; la señal adyacente
al carbono carbonilo, que integra para un hidrógeno cuya multiplicidad es un
triplete, se encuentra desplazada hacia δ = 4.9 ppm por la presencia del bromo y
el carbonilo. Dos señales adicionales, un multiplete en 2.4, que integra para dos
hidrógenos del CH2 y que correlaciona con los 4 hidrógenos vecinos, por último un
triplete, que integra para 3 hidrógenos del CH3, correlacionando a los 2 hidrógenos
vecinos del correspondiente al CH2.
43
Figura 28. Espectro RMN-1H de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz)
Continuando con la elucidación del compuesto 2c, la Figura 29, muestra el
espectro de ATP. Su elucidación estructural se apoya en la respectiva simulación
que concuerda con las señales encontradas para los 13 carbonos de la molécula.
Así, en 188.3 ppm se encuentra la señal correspondiente al carbonilo del aldehído
C-1 y en 167.6 ppm el carbonilo de la amida C-10, entre 137.2-124.6 ppm, zona
negativa del espectro, se localizan los tres restantes carbonos cuaternarios (C-8,
C-3 y C-2) y los demás carbonos aromáticos –CH, zona positiva, entre 134.4 y
115.3 ppm (C-9, C-6, C-4, C-5 y C-7). En la parte más desplazada hacia campo
alto entre 12 y 45 ppm, se ubican los carbonos alifáticos, se encuentran las 3
señales restantes C-11, C-12 y C-13.
44
Figura 29. Espectro APT de 1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz)
4.1.2 Síntesis de compuestos tetracíclicos y tricíclicos que contienen un
núcleo indólico, vía radicales libres
Las reacciones de ciclación por radicales libres constituyen una vía para la síntesis
de anillos mono, bi o policíclicos. Las adiciones intramoleculares de radicales
sobre un anillo aromático no han sido ampliamente usadas en sistemas
heterocíclicos (Christopher J., y Norton, C., 1995), por este motivo en el presente
trabajo se realizaron ensayos de ciclación por radicales libres para la síntesis de
heterociclos policíclicos a partir de derivados del indol-3-carboxaldehído tal como
se muestra en la figura 30. Se encontraron nuevos resultados en esta área, no
solo en la obtención de compuestos tetracíclicos por radicales libres, pues no se
habían preparado los compuestos 3a y 4a por estas metodologías,
adicionalmente, se logró sintetizar un sistema tetracíclico 3b sin la presencia de su
producto reducido, reacción que mejoró significativamente el porcentaje de
rendimiento de este tipo de ciclaciones sobre el carbono 2 del núcleo indólico. De
otro lado, se realizaron ensayos de ciclación a partir del compuesto 2c pero no se
detectó la formación del compuesto tricíclico 3c sino su producto reducido 4b.
45
Figura 30. Resultados y condiciones de reacción vía radicales libres
4.1.2.1 Síntesis de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3a]
Se llevaron a cabo ensayos de ciclación intramolecular sobre carbono 2 del indol
para la obtención del compuesto 3a siguiendo protocolos reportados en la
literatura para radicales libres como Fiumana y Jones entre otros (Fiumana, A., y
Jones, K., 2000), (Moody, C., y Norton, C., 1995) (Aldabbagh F., 1997; Aldabbagh,
F., Bowman, R., y Britain, G., 1999) y algunas variaciones que dependieron no
solo de la naturaleza química de los reactivos empleados sino de los antecedentes
de la línea de Síntesis Orgánica asociada al Grupo GIFUJ.
Para la síntesis del compuesto 3a, se llevaron a cabo cuatro ensayos diferentes en
los que se utilizó como iniciador Et3B/O2 y AIBN; y TTMS o TBTH como
propagadores de cadena, en tolueno como solvente, condiciones que se resumen
en la Tabla 4. Vale la pena recalcar que, estos ensayos se realizaron para
determinar las mejores condiciones de ciclación, a partir de las cuales se
prepararon los otros heterociclos.
46
Tabla 4. Condiciones y resultados de diferentes ensayos vía radicales libres
para la síntesis de los productos 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído
[3a] y 1-bencil-1H-indol-3-carbaldehído [4a]
Entrada Iniciador X3MH Solvente Temperatura Proporción* 3a:4a
1 Et3B/O2 TBTH Tolueno 20 ° C 1 : 2,7
2 AIBN TBTH Tolueno 110 °C 1 : 3
3 Et3B/O2 TTMS Tolueno 20 ° C 1 : 2
4 AIBN TTMS Tolueno 110 °C 1 : 1
*Proporciones determinadas mediante los porcentajes de área observados
en CG-EM
El primer experimento se realizó con TBTH y Et3B/O2 en tolueno a temperatura
ambiente (entrada 1). Los análisis por CG-EM evidenciaron la formación del
compuesto ciclado 3a (RT= 21.397 min) con M+ 233 y reducido 4a (RT= 19.335
min) con M+ 235, diferencia en el ion molecular que radica por la ausencia de dos
hidrógenos en el compuesto ciclado vs. el compuesto reducido. La relación del
producto ciclado sobre el reducido es 1:2,7 respectivamente, con base en las
proporciones determinadas mediante los porcentajes de área del espectro (Figura
31). Cabe recalcar que, el material de partida se consumió totalmente razón por la
cual no se señala en el espectro. Este resultado muestra que las condiciones de
reacción no favorecen la ciclación pero si la reducción del radical arilo.
Figura 31. Cromatograma de la mezcla de reacción obtenida utilizando TBTH
y Et3B/O2
47
En un segundo ensayo (entrada 2) se cambió el iniciador por lo que se empleó
TBTH y AIBN en tolueno a reflujo y atmósfera de argón. El análisis por CG-EM de
la mezcla de reacción, mostró la formación del compuesto ciclado 3a (RT= 21.374
min) y del compuesto reducido 4a (RT= 19.397 min) en proporción 1:3. En esta
reacción nuevamente se favoreció la reducción del radical alquilo, sobre la
ciclación (Figura 32).
Figura 32. Cromatograma de la mezcla de reacción obtenida utilizando TBTH
y AIBN
Los resultados precedentes, muestran que estas condiciones de reacción no
favorecen la ciclación, debido a la reducción prematura del material de partida por
lo que en los siguientes ensayos se debía reemplazar el propagador TBTH, por
otro que fuera un donante menos eficaz de hidrógeno como el TTMS, logrando
favorecer la ciclación sobre la reducción.
Para el tercer ensayo se empleó TTMS y Et3B/O2 en tolueno (entrada 3), los
análisis por CG-EM, dieron cuenta de la formación del compuesto ciclado 3a (RT=
21.374 min) y del compuesto reducido 4a (RT= 19.368 min) en proporción 1:2
(Figura 33).
48
Figura 33. Cromatograma de la mezcla de reacción obtenida utilizando TTMS
y Et3B/O2
En el cuarto ensayo (entrada 4), se utilizó TTMS y AIBN en tolueno AIBN en
tolueno a reflujo y atmósfera de argón, esperando favorecer la ciclación sobre la
reducción. Los análisis realizados por CG-EM, evidenciaron la formación del
compuesto ciclado 3a y del compuesto reducido 4a en proporción 1:1 (Figura 34).
Es importante aclarar que los picos mostrados en los cromatogramas precedentes,
corresponden a productos colaterales tanto de los iniciadores como de los
propagadores utilizados y es por esto que no se discuten con detalle.
Figura 34. Cromatograma de la mezcla de reacción obtenida utilizando TTMS
y AIBN
Los anteriores ensayos de ciclación, permitieron determinar que las mejores
condiciones para la ciclación intramolecular, a partir del precursor 2a, se dan
utilizando AIBN como iniciador y TTMS como propagador en tolueno a reflujo en
atmósfera de argón.
El producto ciclado 3a con un rendimiento del 32%, fórmula molecular C16H11NO y
masa molecular de 233.28 Da, se identificó inicialmente por medio del análisis de
CG-EM al presentar un ion molecular con m/z 233 (Figura 35). El fragmento m/z
204 es producto de la pérdida del grupo carbonilo (a partir del ion molecular)
proceso conocido como decarbonilación, el fragmento de m/z 176 es obtenido por
la ruptura típica de un anillo bencénico (pérdida de -C2H2); finalmente, otro de los
iones característicos del espectro de masas del compuesto 3a es el ion de m/z
101 el cual se da por rupturas y reacomodamiento electrónico del sistema
heterocíclico.
49
Figura 35. Espectro de masas y estructura de los principales fragmentos de
6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído
Así mismo, el producto de ciclación fue aislado y caracterizado por espectroscopía
de RMN 1H y 13C. El espectro de RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) muestra las
siguientes señales, dos de las cuales se encuentran fuera de la región aromática,
δ 10.5 ppm correspondiente al aldehído y δ 5.2 ppm que integra para dos
hidrógenos –CH2, las señales restantes, ubicadas en la región aromática entre 7.3
y 8.4 ppm (Figura 36)
Figura 36. Espectro de RMN-1H de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz)
50
Por su parte, en el espectro de RMN-13C (300 MHz, CHCl3-d) se logran evidenciar
únicamente las señales correspondientes a carbonos de –CH y –CH2, mientras
que las señales de carbonos cuaternarios no están muy bien definidas debido a la
falta de mayor tiempo en la adquisición δ 183.1 (-CHO), 124.3 (-CH), 109.7 (-CH),
124.3 (-CH), 109.7 (-CH), 123.4 (-CH), 121.5 (-CH), 50.1 (-CH2), 123.1 (-CH),
129.3 (-CH), 122.9 (-CH), 109.6 ppm (-CH) (Figura 37).
Figura 37. Espectro de RMN-13C de 6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído
(CDCl3, 300 MHz)
En general, las reacciones vía radicales libres se caracterizan por la creación de
un radical que sirve como iniciador de cadena el cual, una vez generado,
reacciona con un intermediario, llamado propagador, encargado de continuar
directamente con la generación del radical arilo que puede unirse al carbono 2 del
anillo indólico y posteriormente sufrir una rearomatización, proceso que se
describe también como ciclación intramolecular de un radical aromático centrado
en carbono, para producir el compuesto 3a o por el contrario, puede ocurrir la
reducción prematura del radical arilo produciendo el compuesto 4a (Figura 38).
51
Figura 38. Mecanismo de reacción por radicales libres para la obtención de
los compuestos 3a y 4a
Cabe decirse, que la preparación del compuesto 3a ha sido reportada por dos
metodologías: ciclaciones tipo Heck con metales pesados como paladio y vía
radicales libre, metodologías que previamente fueron descritas en el marco
teórico.
En el presente trabajo se logró mejorar el rendimiento de reacción del producto
ciclado en un 32%, se disminuyó la cantidad de producto reducido 4a (logrando
una relación 1:1) y adicionalmente, se logró que todo el material de partida
reaccionara. Sin embargo, pese a estos rendimientos de reacción, la separación
del producto de interés por CC se dificultó debido a que los RF de los productos
reducido y ciclado están demasiado cercanos a pesar de cambiar las fases
móviles con diferentes solventes y gradientes de concentración.
El mejorar los resultados de ciclación, se debe en parte a condiciones
experimentales de diversa índole, como la naturaleza química de los reactivos,
incluyendo el solvente, la concentración, temperatura del sistema, orden de
adición de los reactivos, el cuidado de estos aspectos contribuyen a mejorar las
condiciones de ciclación.
52
Estos factores son determinantes al igual que lo son el tipo de iniciador y
propagador empleados, pues el hecho de usar TTMS, en el caso del propagador,
significó una mejora importante en el rendimiento de reacción del compuesto 3a,
debido a que, en primera instancia, la velocidad de reacción de un radical centrado
en un carbono aromático, generado a partir de un haluro orgánico (X-Ar), oscila
entre 107-108 M-1s-1 (Zard, S., 2003) por lo que su poder reductor es muy fuerte, lo
que significa que, al emplear un buen donador de hidrógeno como el TBTH se va
a favorecer la reducción prematura del radical evitando la ciclación sobre el
carbono 2 del indol. El TTMS por su parte, es un buen donador de hidrógeno pero
un tanto menos eficiente que el TBTH, lo que permite controlar la reducción, y en
consecuencia mejorar la ciclación.
Así mismo, desde el punto de vista de las energías de disociación de enlace para
el TTMS el enlace Si–H es 79 kcal/mol y en el caso del TBTH es 74 kcal/mol para
el enlace Sn–H por lo que resulta más fácil que éste último libere un H, aspecto
que lo convierte en un propagador un tanto más reactivo que el TTMS (Hideo, T.,
2004). Una ventaja adicional de utilizar el TTMS es que resulta menos tóxico que
los derivados de estaño y la separación de los productos de interés es
relativamente más eficiente y sencilla.
4.1.2.2 Síntesis de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído [3b]
Definidas las mejores condiciones de ciclación intramolecular, que incluían AIBN
como iniciador y TTMS como propagador, se procedió a realizar un ensayo de
ciclación con el precursor 2b para obtener el compuesto ciclado 3b. Los análisis
por CG-EM, mostraron la formación del compuesto ciclado 3b. No obstante, pese
a no lograr que se consumiera completamente el material de partida, los
resultados de ciclación fueron buenos dado que, de un lado, el porcentaje de
rendimiento del producto aislado 3b fue de 66 frente al 33% del producto ciclado
3a y de otro lado, no se detectó la evidencia del compuesto reducido, aspecto que
facilitó la separación del producto.
Esta mejora significativa en el producto ciclado 3b, se debe a la presencia del
grupo carbonilo alfa al nitrógeno indólico, lo que significó que el carbono dos del
indol se hiciera más electrodeficiente facilitando así la adición del radical arilo en la
misma posición y su posterior rearomatización. (Figura 39).
53
Figura 39. Mecanismo de reacción de ciclación por radicales libres para la
formación del compuesto 3b
La identificación del compuesto 3b se muestra mediante el análisis del espectro de
masas (Figura 40), en el cual se describen cinco picos característicos, el ion
molecular con una relación a m/z=247, el cual corresponde al peso molecular
esperado, el pico originado por la pérdida del grupo carbonilo en posición 3 del
anillo indólico con m/z= 219, el pico de m/z= 191 formado por la pérdida del
fragmento C=O en un proceso típico de decarbonilación, la pérdida del fragmento
–C2H2 genera el pico con m/z= 163, el cual a su vez da origen a un pico de m/z=
109 por la pérdida y reacomodamiento de un fragmento del anillo bencénico
correspondiente al indol. El patrón de fragmentación con los principales iones se
puede observar en la misma Figura 40.
Figura 40. Espectro de masas y elucidación de los principales fragmentos de
6-oxo-6H-isoindol[2,1-a]indol-11-carbaldehído
54
La elucidación estructural se apoya en la respectiva simulación que concuerda con
las señales encontradas. En la Figura 41, se observa la región ampliada del
espectro que contienen las señales de RMN-1H, donde se aprecia un singlete
correspondiente al grupo carbonilo en δ = 10.5 ppm, entre 8.1- 7.3 ppm se
encuentran las señales correspondientes a la región aromática.
Figura 41. Espectro de RMN-1H de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-
carbaldehído (CDCl3, 300 MHz)
Continuando con la elucidación del compuesto 3b, la Figura 42, muestra el
espectro de 13C-RMN. Su elucidación estructural se apoya en la respectiva
simulación que concuerda con las señales encontradas para los 16 carbonos de la
molécula. Así, en 184.4 ppm se encuentra la señal correspondiente al carbonilo
del aldehído C-1 y en 166.8 ppm el carbonilo de la amida C-9, entre 148.0-117.0
ppm, los otros carbonos cuaternarios de la zona negativa del espectro, (C-15, C-8
y C-10, C-3, C-16 y C-2) y los demás carbonos aromáticos –CH, zona positiva,
entre 133.0 y 113.0 ppm (C-6, C-4, C-5, C-7,C-11, C-12, C-13 Y C-14).
55
Figura 42. Espectro de RMN-13C de 6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-
carbaldehído (CDCl3, 300 MHz)
4.1.2.3 Síntesis de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-carbaldehído
[3c]
Los ensayos de ciclación se llevaron a cabo para obtener el compuesto 3c
mediante el uso de AIBN como iniciador y TTMS como propagador. Tras analizar
los espectros de CG-EM no se logró detectar el compuesto de interés que debía
presentar un ion molecular de relación m/z 213. Transcurridas 12 horas de
reacción, se consumió todo el material de partida y se observó un pico mayoritario
con un ion molecular m/z 215, el cual a juzgar por la masa molecular del producto
reducido, corresponde al compuesto reducido.
Para corroborar la presencia del producto reducido 4b, se analizó uno de los
crudos de reacción por RMN, esperando encontrar las señales características
tanto de hidrógeno como de carbono de la posición donde ocurrió la reducción por
la salida del bromo (Figura 43).
56
Figura 43. Espectro RMN-1H de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-
carbaldehído
Para el caso del espectro de hidrógeno, el compuesto coincide con el producto
reducido 4b por una señal muy característica, el singlete correspondiente del
hidrógeno alfa al nitrógeno indólico marcado en el espectro con el número 10,
pues este presenta una señal en 8.3 ppm, adicionalmente, la señal en 12 integra
para dos hidrógenos y si estuviese ciclado, ese átomo tendría solamente un
hidrógeno.
De otro lado, una de las señales características en el espectro de 13C para el
compuesto 4b es para el carbono en la posición 12 pues para este caso ese
carbono es –CH2 ubicado en la zona negativa del espectro mientras que si
hubiese el compuesto ciclado aparecería una señal con un desplazamiento
químico similar pero en la zona positiva por tratarse de un carbono –CH (Figura
44).
57
Figura 44. Espectro APT de 1-etil-2-oxo-1,2-dihidroaceto[1,2-a]indol-8-
carbaldehído
4.2 Síntesis de una nueva serie de compuestos con núcleo indólico y
piridínico e isoxazol
4.2.1 Síntesis de oximas 5a-b y 10a, precursoras para la obtención de
isoxazoles
Como parte de la segunda etapa planteada, se trazó una ruta sintética que
condujera a la obtención de los precursores necesarios para evaluar las
cicloadiciones 1,3-dipolares; en ese sentido, los precursores, con grupos oxima,
que fueron sintetizados se observan en la Figura 45. En ese sentido, la síntesis de
aldoximas u oximas libres, es un procedimiento que implica la adición de
clorhidrato de hidroxilamina (NH2OH.HCl) a un aldehído en presencia de un medio
débilmente ácido (Abele E., et al., 2003).
58
Figura 45. Síntesis de oximas del indol-3-carbaldehído y piridin-2-
carbaldehído
En general, las oximas resultan de la condensación del carbono carbonilo, en este
caso, sea del indol-3-carboxaldehído o piridin-2-carboxaldehído con hidroxilamina,
estableciéndose entre ellos un enlace doble y perdiendo una molécula de agua. El
mecanismo de formación consiste en una primera etapa de protonación, en la cual
el carbono aumenta su polaridad favoreciendo el ataque por el nitrógeno de la
hidroxilamina, generando un compuesto que, mediante un equilibrio ácido-base y
una pérdida de agua genera la oxima final (George, F., y Saunders, B., 1960)
(Figura 46).
Figura 46. Mecanismo de reacción para la síntesis de la oxima del indol-3-
carboxaldehído
59
En la síntesis de las oximas 5a-b y 10a se obtuvieron rendimientos que oscilan
entre 30-82%, observándose mejores resultados en la obtención de la oxima del
piridin-2-carboxaldehído 82% e indol-3-carboxaldehído 81%, oximas reportadas en
la literatura; seguido por la oxima del compuesto 1-(2-bromobencil)-1H-indol-3-
carbaldehído con un rendimiento del 30%, estos dos últimos compuestos nuevos,
sin reporte alguno encontrado hasta la fecha de escritura del presente trabajo. Se
tomaron los puntos de fusión de los compuestos obtenidos al igual que el análisis
por CG-EM donde se identificaron los correspondientes iones moleculares que
concuerdan con los pesos moleculares esperados para cada oxima, datos que se
resumen en la Tabla 5.
Tabla 5. Ion molecular y puntos de fusión de las oximas [5a,b] y [10a]
Número Nombre Rend. Temp. Fusión (°C)
M+ (m/z)
10a Oxima de piridin-2-carbaldehído 82% 111.1-111.9 122
5a Oxima de indol-3-carbaldehído 81% 198.2-199.1 160
5b Oxima de 1-(2-bromobencil)-1H-indol-3-carbaldehído
30% 179.8-180.7 328
4.2.2 Síntesis de nuevos isoxazoles e isoxazolinas 6a, 7a, 8a y 11a
La síntesis de estos sistemas se ha realizado a partir de óxidos de nitrilo obtenidos
de las oximas 5a-c y 10a con alquenos como el ciclohexeno, estireno y
fenilacetileno; mediante reacciones de cicloadición 1,3-dipolar para obtener los
productos y rendimientos de reacción que se observan en la figura 47.
60
Figura 47. Nuevos isoxazoles obtenidos mediante reacciones 1,3-dipolar
Para la obtención de estos nuevos heterociclos se realizaron cuatro ensayos para
la generación in situ de óxidos de nitrilo a partir de la oxima 5a, mediante el uso de
diferentes reactivos: NaOCl, nitrato cérico amónico (CAN), cloramina-T (CAT) y
óxido de cromo (CrO2) (Figura 48).
Figura 48. Metodologías empleadas para la síntesis de isoxazoles
Así mismo, se realizó un análisis por CG-EM de los productos principales y
colaterales obtenidos en cada uno de los ensayos (Tabla 6) y posteriormente, de
acuerdo con los resultados, se escogió uno de ellos para trabajar en las
cicloadiciones restantes.
61
Tabla 6. Porcentajes de área para el compuesto 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-
hexahidrobenzoisoxazol [6a] obtenidos en diferentes experimentos
Entrada Método % Área del compuesto 6a*
1 NaOCl 58
2 CAN 22
3 CAT 20
4 CrO2 5
*Porcentajes de área observados por CG-EM para el producto 6a.
A nivel comparativo, tras someter los crudos de reacción a separación por
cromatografía en columna (CC), el mejor método que permitió obtener más
producto de interés fue el que involucraba NaOCl, con rendimientos de reacción
entre 12 y 18% de producto aislado para isoxazoles con núcleo indólico y 40%
para el isoxazol con núcleo piridínico, rendimientos aceptables principalmente por
la cantidad de productos colaterales obtenidos, resultados que serán discutidos a
continuación.
Respecto a la entrada 1, empleando hipoclorito de sodio comercial al 5%, se
observó una reacción rápida (60 - 120 minutos) en la que se obtuvo como
producto principal el isoxazol 6a (Tabla 6). Sin embargo, se detectaron productos
de competencia relacionados con el material de partida, principalmente su
producto de desoximación, 1, y de otro lado, el dipolarófilo empleado, ciclohexeno,
sufrió reacciones de adición formando productos diclorados 12a y clorohidrinas
12b, por lo que se vio la necesidad de adicionar un exceso de ciclohexeno, así
mismo, se observó poca formación de productos de sustitución electrofílica como
el producto 13, que según la base de datos NIST-05, el cloro se encuentra en la
posición 6 con un 97% de coincidencia.
62
Tabla 7. Principales productos de reacción de la cicloadición 1,3-dipolar
determinados por CG-EM a partir de la oxima [5a]
Método
a b c d
% Rendimiento del compuesto
6a*
58
22
20
5
Principales compuestos
detectados por CG-EM
Desoximación 1, 12a, 12b y
13, 14
Alta desoximación,
14
Alta desoximación, 12a, 12b, 13, alto % de 14
Alto porcentaje
de 1 y de 14
Tiempo de reacción
2 horas 7 horas 5 horas 20 horas
* Teniendo en cuenta los porcentajes de área observados por CG-EM.
En lo que respecta a la entrada 2, con CAN se observan rendimientos aceptables
del producto 6a, no obstante la competencia principal fue la desoximación del
material de partida, aspecto que limitó obtener un mejor rendimiento por este
método. Adicionalmente, se observó la oxidación del ciclohexeno mediante la
formación de alcoholes.
En los ensayos con cloramina-T, no sólo se encontró el aldehído, producto de la
desoximación, sino además los subproductos frecuentes provenientes de la
cloramina-T, que dificultaron el análisis de las mezclas de reacción y la separación
del producto de deseado.
Por último, el ensayo con óxido de cromo arrojó como productos principal el
aldehído generado tras la desoximación.
De esta manera, se estableció que el tiempo, condiciones y rendimiento de
reacción que mejores resultados arrojó fue el de NaOCl al 5,25%, de aquí que, se
optó por emplear entre 3 y 5 equivalentes del dipolarófilo respecto al material de
63
partida o 1,3-dipolo, debido a que reacciones colaterales como la condensación y
reacciones de adición sobre dipolarófilo disminuyen los rendimientos de reacción.
El hipoclorito de sodio es un poderoso agente para la producción de óxidos de
nitrilo a partir de aldoximas (Brindaban, R., et al., 2010). Según Brindaban Roy y
colaboradores, los óxidos de nitrilo pueden ser formados en medio acuoso a partir
del cloruro de hidroximoilo y su posterior cicloadición con la olefina o alquino
mediante un mecanismo de reacción como el que se propone en la Figura 49.
Figura 49. Mecanismo de reacción para la obtención de 3-(1H-indol-3-il)-
3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol
El compuesto 6a, se identificó por CG-EM con un ion molecular y pico base de
relación m/z 240. Un fragmento característico que corresponde a la pérdida del
anillo de 6 miembros o ciclohexano, otra fragmentación importante es la que
corresponde al ion con m/z 142, el cual con la pérdida del fragmento de la función
ciano origina un ion con m/z 116 y finalmente, el ion tropilio con m/z 90 sustentado
por una ruptura y rearreglo del núcleo indólico (Figura 50).
Figura 50. Espectro de masas de 3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-
hexahidrobenzoisoxazol
64
En lo que respecta al análisis por RMN, en el espectro de 1H, las integrales indican
señales para dieciséis protones, cinco de los cuales presentan desplazamientos
entre 7.2 y 8.3 ppm en la región aromática, diez en la región alifática y la señal
más desplazada hacia campo bajo del hidrógeno del nitrógeno. Así mismo, el
espectro APT de RMN-13C muestra señales que integran para quince carbonos,
entre los que se encuentran cuatro cuaternarios y seis CH2 en la zona negativa y
los restantes en la zona aromática que corresponden al -CH.
Tabla 8. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(1H-indol-3-il)-
3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol [6a] (CDCl3, 300 MHz)
# Átomo 6a
δ1H ppm
M δ 13C ppm
APT
3 - - 156.2 -C
4 1.97 t 30.4 -CH2
5 1.77-1.52 dt 26.4 -CH2
6 1.63-1.53 m 26.6 -CH2
7 1.63-1.53 m 23.9 -CH2
8 1.82-1.57 m 34.4 -CH2
9 3.92 dt 54.3 -CH2
10 - - 112.5 -C
11 - - 126.3 -C
12 8.30 m 121.8 -CH
13 7.29 m 119.8 -CH
14 7.29 m 121.7 -CH
15 7.58 m 111.3 -CH
16 - - 137.1 -C
17 10.15 s - -
18 7.65 s 127.2 -CH
65
Así mismo, la elucidación de los dos isoxazoles restantes del Indol-3-carbaldehído,
presentan similitudes estructurales con sustituciones en las posiciones 3 y 5 del
anillo isoxazol, por esta razón sus carbonos e hidrógenos presentan
desplazamientos químicos similares como se puede observar en la siguiente tabla
(Excepto en los átomos 4 y 5 que se resaltan en negrita).
Tabla 9. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(1H-indol-3-il)-5-
phenilisoxazol [8a] y 3-(1H-indol-3-il)-5-phenil-4,5-dihidroisoxazol [7a]
(CDCl3, 300 MHz)
# Átomo
8a 7ª
δ1H ppm
M δ 13C ppm
APT δ1H ppm
m δ 13C ppm
APT
3 - - 161.9 -C - - 156.2 -C
4 6.77 S 99.2 -CH 3.42 3.86
dd 42.5 -CH2
5 - - 170.3 -CH2 5.66 dt 85.8 -CH2
6 - - 127.6 -C - - 143.4 -C
7 8.2 m 126.2 -CH 7.3 m 128.1 -CH
8 7.7 m 130.8 -CH 7.2 m 129.9 -CH
9 7.7 m 129.7 -CH 7.2 m 128.6 -CH
10 7.7 m 130.9 -CH 7.2 m 129.9 -CH
11 8.2 m 127.0 -CH 7.3 m 128.1 -CH
12 - - 112.1 -C - - 113.5 -C
13 - - 126.2 -C - - 127.3 -C
14 8.2 m 122.8 -CH 8.3 m 122.9 -CH
15 7.3 m 121.2 -CH 7.2 m 120.8 -CH
16 7.3 m 122.9 -CH 7.2 m 122.8 -CH
17 7.7 m 112.6 -CH 7.5 m 112.1 -CH
66
18 - - 137.6 -C - - 138.1 -C
19 10.2 d - - 10.0 d - -
20 8.0 d 129.4 -CH 7.6 d 128.1 -CH
Se puede observar la cercana relación estructural de estos dos isoxazoles en los
desplazamientos químicos encontrados sobre todo para las señales en la región
aromática que varían entre 1-2 ppm de un compuesto respecto del otro, así mismo
los desplazamientos para las señales de los átomos 3, 4 y 5 varían debido a la
insaturación del anillo del isoxazol.
De otro lado, se preparó otro isoxazol por la misma metodología con NaClO al
5,25% a partir de la oxima del piridin-2-carbaldehído mediante la cicloadición 1,3-
dipolar, produciendo los siguientes resultados (Figura 51).
Figura 51. Principales productos detectados por CG-EM en la reacción de
cicloadición 1,3-dipolar
Aunque hubo mucha competencia, en esta reacción se logró obtener un mejor
rendimiento del isoxazol 10a. El producto principal presentó un ion molecular de
relación m/z 202. El compuesto 9a se caracterizó por RMN de 1H y 13C.
67
Tabla 10. Desplazamiento químico RMN-1H y 13C de 3-(piridin-2-il)-
3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol [9a]
# Átomo δ1H ppm
J Hz M δ 13C ppm
APT
3 - - - 160.5 C
4 eq 2.1 9-2 dd 25.2 -CH2
4 ax 1.4 2-9-1 td 25.2 -CH2
5 eq 1.8 - M 21.1 -CH2
5 ax 1.4 - M 21.1 -CH2
6 eq 1.6 - M 20.1 -CH2
6 ax 1.7 - M 20.1 -CH2
7 eq 2.4 - M 30.9 -CH2
7 ax 1.9 - M 30.9 -CH2
8 4.1 3 Q 79.9 -CH2
9 3.5 9-3 dt 42.6 -CH2
10 - - - 126.5 C
11 8.6 2 D 148.1 -CH
12 7.3 2-4 dd 150.6 -CH
13 8.0 4-4-2 td 123.5 -CH
14 7.7 4-2-2.4 dd 135.4 -CH
4.3 Evaluación de la actividad citotóxica de algunos compuestos
sintetizados
Las pruebas de actividad citotóxica efectuadas para los compuestos 2a-c, 3a-b,
4a, 5a-b, 10a, 6a, 11a, 12a, frente a la línea celular carcinoma mamario murino
4T1 por el método del MTT. Posteriormente, los datos de absorbancia se
obtuvieron en el lector de placas TermoScan y los porcentajes de viabilidad de
determinaron por la siguiente ecuación:
68
Los resultados se resumen en la figura 52.
Figura 52. Evaluación de la actividad citotóxica de algunos compuestos
sintetizados
Los valores más significativos de porcentajes de viabilidad se encontraron, para la
concentración más alta utilizada (20 µM), en los compuestos 2a (3%), 2b (27%),
2c (5%), 6a (8%), 5b (2%). El compuesto 5b por su parte, propició una
proliferación anormal celular a una concentración de 10 µM. El compuesto 11a,
parece inducir la proliferación celular en todas las concentraciones. Para el control
se registró un porcentaje de viabilidad del 100%.
5 SECCIÓN EXPERIMENTAL
Las reacciones llevadas a cabo, se monitorearon por cromatografía de capa
delgada (CCD) y CG-EM. El aislamiento y purificación se realizó por cromatografía
de columna (CC) y cromatografía de capa delgada preparativa (CCDP). Los
69
productos de reacción se identificaron por espectrometría de masas y
caracterizaron espectroscopía de RMN 1H y 13C.
En lo que respecta a los análisis de cromatografía de gases acoplado a
espectrometría de masas, se realizaron en un cromatógrafo Agilent 6850 serie II,
acoplado a espectrómetro de masas Agilent 5975B VL MSD equipado con un
puerto de inyección split/splitess (260°C, relación de split 15:1), y un inyector
automático Agilent 6850 series y con una columna Agilent 19091S-433E HP-5MS,
el método utilizado consta de una temperatura inicial del horno de 80°C por
1minuto y luego una rampa de temperatura de 10°C/min hasta 320 °C, se mantuvo
la temperatura 3 minutos, para un tiempo de corrida de 27 minutos. Los espectros
de RMN-1H y 13C fueron tomados en un espectrómetro Brucker 300 MHz con
solventes como CDCl3 y DMSO-d6. Los desplazamientos químicos (δ) de protones
y carbonos están reportados en ppm relativo a CDCl3. Las constantes de
acoplamiento (J) están reportadas en Hertz (Hz).
La cromatografía de capa delgada fue revelada con soluciones de vainillina,
lámpara de UV (254 y 365 nm), FeCl3 15% y/o yodo. Las cromatografías de
columna se realizaron con sílica gel 60-200 mesh y 230-400 mesh, Alfa Aesar. Los
puntos de fusión se determinaron con un fusiómetro digital Thermo Scientific 4 PL
CE. Las temperaturas medidas fueron expresadas en °C.
5.1 Procedimiento para la N-alquilación del indol-3-carboxaldehído
Se mezcló 1.0 mmol de indol-3-carbaldehído, 1.1 mmol del bromuro de 2-
bromobencilo, 2.0 mmol de carbonato de potasio como base en 8 mL de
acetonitrilo seco. Se agitó y dejó en reflujo de 3 a 6 horas o hasta desaparición del
material de partida. El producto obtenido, se purificó haciendo 3 extracciones con
acetato de etilo en agua (3x15 mL), se secó el extracto orgánico con Na2SO4
anhidro y se concentró a presión reducida. Se purificaron los productos mediante
CC de silíca gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt)
dependiendo la polaridad del material obtenido.
1-(2-bromobenzil)-1H-indol-3-carbaldehido (2a): RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ
10.0 (s, 1H), 8.4 – 8.3 (m, 1H), 7.8 – 7.6 (m, 2H), 7.4 – 7.3 (m, 3H), 7.3 – 7.2 (m,
2H), 6.9 – 6.7 (m, 1H), 5.5 (s, 2H). RMN-13C 185.0, 137.9, 137.3, 135.0, 133.2,
133.6, 129.7, 128.2, 125.0, 123.8, 123.2, 123.1, 122.3, 118.5, 110.3, 51.0,
Rendimiento 85%, Pf= 128.2-129.0 °C.
70
5.2 Procedimiento para la N-acilación del indol-3-carboxaldehído
Se mezcló 1.0 mmol de indol-3-carbaldehído, 1.1 mmol del cloruro de 2-
bromobenzoilo o 2-bromobutanoilo, 1.5 mmol de hidruro de sodio como base en
THF seco (0.3mM). Se agitó y dejó en reflujo de 1 a 2 horas o hasta desaparición
del material de partida. El producto obtenido, se purificó haciendo 3 extracciones
con acetato de etilo en agua (3x15 mL), se secó el extracto orgánico con Na2SO4
anhidro y se concentró a presión reducida. Se purificaron los productos mediante
CC de silíca gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt)
dependiendo la polaridad del material obtenido.
1-(2-bromobenzoil)-1H-indol-3-carbaldehído (2b): RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d)
δ 10.0 (s, 1H), 8.4 (d, J = 7.7 Hz, 1H), 8.4 – 8.3 (m, 1H), 7.9 (dt, J = 7.4, 1.1 Hz,
1H), 7.5 (s, 1H), 7.6 – 7.4 (m, 5H). RMN-13C 187.0, 166.0, 137.0, 135.6, 134.2,
133.2, 132.5, 128.0, 127.0, 126.5, 125.8, 125.4, 122.7, 122.0, 119.0, 116.0.
Rendimiento 67%, Pf= 110.3-111.5 °C.
1-(2-bromobutanoil)-1H-indol-3-carbaldehido (2c): RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d)
δ 8.5 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.3 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 8.2 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 7.5 (p, J =
7.3 Hz, 2H), 5.3 (t, J = 1.1 Hz, 1H), 4.8 (t, J = 6.9 Hz, 1H), 2.4 (dt, J = 14.3, 7.3 Hz,
1H), 2.3 (dt, J = 14.5, 7.6 Hz, 1H), 1.2 (td, J = 7.3, 1.5 Hz, 3H). 186.0, 166.0, 138.0,
135.0, 129.0, 128.0, 127.0, 122.0, 120.0, 114.0, 43.0, 27.0,12.0. Rendimiento 74%,
Pf= 102.5-103.2 °C.
5.3 Procedimiento para los ensayos de ciclación con AIBN, Et3B y TBTH o
TTMS
A un balón de fondo redondo a temperatura ambiente y con agitación constante,
se adicionó 1.0 mmol del aldehído de partida, 1.2 mmol de TTMS o TBTH en 20
mL de tolueno, se dejó en agitación durante 5 minutos para homogenizar la
solución y se le agregaron 2.5 mmol de Et3B, se dejó en agitación durante 8 horas
o hasta agotar el material de partida, se purificaron los productos mediante CC de
silíca gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt) dependiendo la
polaridad del material obtenido.
5.4 Procedimiento general para los ensayos de ciclación con AIBN y TBTH o
TTMS
A un balón de fondo redondo de dos bocas, se adicionó una mezcla de 1 mmol del
aldehído, 0,25 mmol de AIBN y 20 ml de tolueno, se dejó en agitación durante 30
71
minutos, tiempo durante el cual se desgasificó la mezcla con Argón, se le adicionó
1.2 mmol de TBTH o TTMS. Se elevó la temperatura del sistema a reflujo del
solvente, manteniendo la agitación durante 7 horas o hasta agotar el material de
partida, se purificaron los productos mediante CC de silica gel 70-230 mesh y se
eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt) dependiendo la polaridad del material
obtenido.
6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído (3a): Aceite de color marrón, señales
RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 10.5 (s, 1H), 8.4 (d, 1H), 8.3 – 8.2 (m, 1H), 7.8 –
7.9 (m, 3H), 7.5 – 7.4 (m, 1H), 7.4 – 7.3 (m, 2H), 5.2 (s, 2H); RMN-13C 183.2,
124.3, 109.7, 123.4, 121.5, 50.1, 123.1, 129.3, 122.9, 109.6, 51,8. Rendimiento
33%.
6-oxo-6H-isoindolo[2,1-a]indol-11-carbaldehído (3b): RMN-1H (300 MHz,
CHCl3-d) δ 10.5 (s, 1H), 8.3 (d, 1H), 8.1 – 7.9 (m, 2H), 7.8 (d, 1H), 7.6 (t, 1H), 7.5
(t, 1H), 7.4 – 7.3 (m, 2H), RMN-13C 185.2, 163.1, 134.8, 133.3, 129.9, 132.6,
133.0, 131.4, 131.0, 126.2, 125.1, 124.2, 122.5, 116.6,113.7. Rendimiento 66%.
Punto de Fusión: 122.3-123.8 °C.
5.5 Procedimiento general para la síntesis de oximas
En un balón de fondo redondo a temperatura ambiente se mezcló 1.0 mmol del
aldehído, 1.0 mmol de clorhidrato de hidroxilamina en 1.1 mL de agua, durante
diez minutos con agitación constante. Se agregaron 0.5 mmol de K2CO3 en
solución acuosa 0.3 molar, la reacción permaneció en agitación por 30 minutos,
tiempo después del cual, el producto sólido se filtró en un embudo gotch y se secó
a temperatura ambiente. Se purificaron los productos mediante CC de silíca gel
70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano: AcOEt) dependiendo la
polaridad del material obtenido.
Oxima del piridin-2-carbaldehído (10a): RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 10.6
(s,1H), 7.9 (s,1H), 7.6 (d,1H), 7.8 (m,1H), 7.2 (t, 1H), 8.5 (d,1H ) ppm RMN-13C
148.8, 153.6, 120.1, 136.1, 126.2, 149.2 ppm Rendimiento 82%, Pf= 111.1-111.9.
Oxima del indol-3-carbaldehído (5a): RMN-1H (300 MHz, DMSO-d6) δ 11.5 (s,
1H) – 10.8 (s, 1H), 8.4 (m ,2H), 7.0 (t,1H), 7.2 (t,1H), 7.4 (d, 1H) RMN-13C 148.1,
110.4, 126.3, 121.8, 119.8, 121.7, 111.1, 137.1, 130.7. Rendimiento 81%. Pf=
198.2-199.1.
Oxima del 1-(2-bromobencil)-1H-indol-3-carbaldehído (5b): RMN-1H (300 MHz,
CHCl3-d) δ 8.6 (s, 1H), 8.0 (s, 1H), 8.3 (d, 1H), 7.6 (d, 1H), 7.7 (d, 1H), 7.5 – 7.3
72
(m, 6H), 5.0 (m, 2H). RMN-13C 148.1, 110.3, 126.8, 121.3, 121.7, 109.6, 136.5,
54.6, 141.1, 124.2, 132.6, 127.9, 127.7, 131.2. Rendimiento 30%. Pf= 179.8-180.7.
5.5 Procedimiento para la síntesis de isoxazoles
5.5.1 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-
cicloadiciones dipolares con CAN
Se mezclaron 1 mmol de aldoxima y 2 mmol de dipolarófilo (alqueno o alquino) en
5.4 ml de acetonitrilo, se agitó hasta obtener una mezcla homogénea. Se agregó
2.2 mmol de CAN manteniéndose la agitación por un tiempo de 1.5 horas o hasta
la aparición de nuevos productos por CCD, se extrajo en Acetato de etilo
(Previamente se filtró a través de sílica con el fin de eliminar exceso de óxidos de
cerio), se secó con Na2SO4, se concentró a presión reducida y se purificó
mediante CC de silica gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (Hexano:
AcOEt) dependiendo la polaridad del material obtenido.
5.5.2 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-
cicloadiciones dipolares con CAT
Se mezclaron de 1.0 mmol de aldoxima y 2.0 mmol de dipolarófilo (alqueno o
alquino) en 7.9 ml de etanol, se agitaron hasta obtener una mezcla homogénea
luego se le agrega 1 mmol de CAT, se llevó la mezcla a temperatura de reflujo,
con agitación constante hasta terminar el material de partida, se concentró a
presión reducida y se purificó mediante cromatografía de columna de sílica gel 70-
230 mesh y se eluyó con mezclas de (Hexano: AcOEt) dependiendo la polaridad
del material obtenido.
5.5.3 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-
cicloadiciones dipolares con NaOCl
Se mezclaron de 1.0 mmol de aldoxima y 2.0 mmol de dipolarófilo (alqueno o
alquino) en 4.0 ml de THF, esta mezcla se coloca sobre un baño de hielo y
manteniendo la agitación constante, se le agregan 3.0 mililitros (2.5 mmol) de
NaOCl al 5.25% en solución acuosa, hasta terminar el material de partida, se
separaron las fases y a la fase acuosa se le realizó extracción con AcOEt, se
unieron las fases orgánicas se secaron Na2SO4, se concentró a presión reducida y
se purificó mediante cromatografía de columna (CC) con sílica gel 70-230 mesh y
se eluyó con mezclas de (Hexano: AcOEt) dependiendo la polaridad del material
obtenido.
73
5.5.4 Procedimiento general para la síntesis de Isoxazoles vía 1,3-
cicloadiciones dipolares con CrO2
Se mezcló 1.0 mmol de la aldoxima, 2.0 mmol del dipolarófilo en 5.4 mL de
tethahidrofurano, mezcla reaccionante que se agitó hasta obtener homogeneidad.
Luego de agregar 10.0 mmol de CrO2 (Magtrieve-sigma), se dejó en agitación
hasta la terminación del material de partida. Se filtró crudo a través de sílica gel
Sigma de 200 mesh con el fin de eliminar los residuos de cromo, se secó con
Na2SO4 anhidro y se concentró a presión reducida. Se purificaron los productos
mediante CC de silíca gel 70-230 mesh y se eluyó con mezclas de (hexano:
AcOEt) dependiendo la polaridad del material obtenido
3-(1H-indol-3-il)-3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol (6a): Aceite color
marrón, RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 2.0, 1.8, 1.5, 1.6-1.5, 1.6-1.5, 1.8-1.5, 3.9,
8.3-7.3, 7.3, 7.6, 7.7 RMN-13C 156.2, 30.4, 26.4, 26.6, 23.9, 34.4, 54.3, 112.5,
126.3, 121.8, 119.8, 121.7, 111.3, 137.1, 127.2. Rendimiento 12%.
3-(piridin-2-il)-3a,4,5,6,7,7a-hexahidrobenzoisoxazol (9a): Aceite Color marrón
claro, RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 8.6 (d, 1H), 8.0 (dt, 1H), 7.7 (td, 1H), 7.3 –
7.2 (m, 3H), 4.6 (d, 2H), 7.2, 1H), 4.3 – 4.0 (m, 1H), 2.9 – 2.6 (m, 1H), 2.2 – 2.0 (m,
2H), 1.6 – 1.4 (m, 2H), 1.4 – 1.2 (m, 9H). RMN-13C 160.5, 25.2, 25.2, 21.1, 21.3,
20.1, 20.5, 30.9, 30.7, 79.9, 42.6, 126.5, 148.1, 150.6, 123.5, 135.4. Rendimiento
40%.
3-(1H-indol-3-il)-5-phenilisoxazol (8a): Aceite color marrón claro RMN-1H (300
MHz, CHCl3-d) δ 8.6 (s, 1H), 8.3 – 8.2 (m, 1H), 7.8 – 7.7 (m, 1H), 7.5 – 7.2 (m,
13H), 7.1 (d, 4H), 6.6 (s, 1H), 6.5 (s, 1H), 3.8 (dd, 1H) RMN-13C 161.9, 99.2, 170.3,
127.6, 126.2, 130.8,129.7, 130.9, 127.0, 112.1, 126.2, 122.8, 121.2, 122.9, 112.6,
137.6, 129.4. Rendimiento 15%.
3-(1H-indol-3-il)-5-phenil-4,5-dihidroisoxazol (7a): Aceite color marrón intenso
RMN-1H (300 MHz, CHCl3-d) δ 8.6 (s, 1H), 8.4 – 8.2 (m, 1H), 7.8 – 7.7 (m, 1H), 7.5
– 7.2 (m, 13H), 7.1 (d, 4H), 6.6 (s, 1H), 6.5 (s, 1H), 5.8 – 5.6 (m, 1H), 3.8 (dd, 1H).
RMN-13C 156.2, 42.5, 85.8, 143.4, 128.1, 129.9, 128.6, 129.9, 128.1, 113.5, 127.3,
122.9, 120.8, 122.8, 112.1, 138.1, 128.1. Rendimiento 13%.
74
5.6 Ensayos de Citotoxicidad
En placas de 96 pozos, se colocaron 3x103 células / pozo las cuales se incubaron
por 12 h a 37 oC y 5% de dióxido de carbono para permitir que se adhirieran a la
placa. Posteriormente, se colocaron tratamientos de los diferentes compuestos a
concentraciones desde 20 µM hasta 1.25 µM (por triplicado), Las células se
incubaron 48 h con los tratamientos, pasado el tiempo de incubación se descartó
el medio y finalmente se realizó el revelado con MTT adicionando 50 uL de MTT
(1mg/ml) y 100 uL de medio sin rojo de fenol, nuevamente se incubo a 37 oC por 3
h y finalmente los cristales de formazán se disolvieron con 100 uL de DMSO. Se
realizó lectura a 540 nm y se calculó el porcentaje de viabilidad.
6. CONCLUSIONES
Se sintetizaron los compuestos 2a-c a partir del indol-3-carbaldehido, con
rendimientos que se encuentran entre 67 y 85%, su caracterización se realizó
mediante análisis de RMN-1H y 13C y CG-EM.
Los precursores 2a-c se emplearon para evaluar varias metodologías vía radicales
libres para la obtención de compuestos tetracíclicos (33% para el compuesto 3a y
66% para el compuesto 3b) de los cuales se encontraron que las mejores
condiciones se dieron utilizando AIBN como iniciador y TTMS como propagador
para la adición intramolecular de radicales centrados en carbono.
Los ensayos de ciclación utilizando el compuesto 2b permitieron buenos
resultados de ciclación para la obtención del compuesto tetracíclico 3b (66%) dado
que hubo prevalencia por la adición del radical arilo sobre la reducción del material
de partida, en donde este último producto no se observó.
Se obtuvieron las oximas 5a-c y 10a mediante reacciones de condensación de
hidroxilamina, con rendimientos que se encuentran entre el 30 y el 81%, su
identificación y caracterización se llevó a cabo mediante CG-EM y RMN-1H y 13C.
Se obtuvieron cuatro isoxazoles nuevos, tres de ellos 6a, 7a y 8a derivados del
indol-3-carbaldehído y uno más 11a, a partir de las oximas 5a y 10a
respectivamente, utilizando dipolarófilos como: ciclohexeno, fenilacetileno y
estireno en THF y NaOCl a temperatura ambiente; sus rendimientos oscilaron
entre el 12 y 40%. Su identificación estructural se llevó a cabo a través de
experimentos de RMN-1H y 13C.
75
Pese a que en la literatura se reporta la síntesis de isoxazoles mediante
cicloadiciones 1,3-dipolares de óxidos de nitrilo, generados in situ, con alquenos y
alquinos, con rendimientos de reacción muy buenos (superiores al 80%), durante
el presente trabajo se encontró que las reacciones producen gran cantidad de
subproductos, sobre todo para el caso de los isoxazoles con núcleo indólico, de
esta manera, productos colaterales como desoximación, oxadiazoles, N-óxidos,
halohidrinas, ácidos, entre otros, hacen que los rendimientos disminuyen
considerablemente y las separaciones cromatográficas se dificulten.
Las pruebas de citotoxicidad sobre la línea celular carcinoma mamario murino 4T1
demostraron que los compuestos 2a, 2b, 2c, 6a, 5b no presentan una citotoxicidad
importante a concentraciones inferiores a 10 µM. Sin embargo, el compuesto 5b,
propició una proliferación anormal de las células a una concentración de 10 µM.
Los mayores efectos citotóxicos observados en las pruebas frente a la línea
celular carcinoma mamario murino 4T1 fue con el uso de los compuesto 2a-c, 6a y
5b a una concentración de 20 µM.
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